铝合金在客车车体上的应用现状及发展历程

铝合金在客车车体上的应用现状及发展历程

初稿：中国客车网[]

一、背景：

节能、环保、安全、舒适是当前汽车技术发展的趋势，降低燃油消耗、减少向大气排出二氧化碳和有害气体及颗粒已成为汽车界主要研究课题之一。减小客车自身质量是客车降低燃油消耗和减少排放的最有效措施之一。

据统计汽车质量每减少10％，燃油消耗可降低6％－8％。据了解，车辆轻量化主要包括优化汽车框架结构和采用轻质材料。其中采用轻质材料是车身轻量化的主流，当前针对规模化生产的需要，已经有很多种轻质材料应用于车身制造工业，比如高强度钢、铝合金和碳纤维等等。新型轻量化材料的开发与应用，逐渐成为汽车材料的研究热点，铝合金车体由于在轻量化、密封性、抗腐蚀性、美观性等方面优于钢结构车体，是目前汽车制造业比较好的选择。

二、未来铝车身客车的发展趋势

据调查，自2007中国交通用铝研讨会上，来自德国海德堡能源和环境研究中心的最近一项研究结果表明，一部经停若干站的城市柴油客车减重100公斤，将在其整个运营周期内节约燃油2550升，并且大大降低二氧化碳等温室气体排放量。

铝制部件和车身是未来发展趋势；根据交通部估计2010年中国客运总量将达到220－250亿人次，公路总里程将达到230万公里，高速公路通车里程将达到6．5万公里，三项指标未来5年复合增长率分别为5．5％，3．4％和9．7％。公路建设的快速发展、公路条件的不断改善，对客车行业会产生两个方面的促进作用，一是新增运输线路直接带动客车销售量的增加，二是高等级公路的增加将促使客运公司提升营运客车的档次，通过产品升级和营运客车大型化的趋势间接拉动客车销量。

油价上涨，客车的使用成本直线上升，使如何降低用户的运营成本成为客车企业迫切需要解决的问题，针对中国客运业的状况和耐用、节油这两个客运企业普遍关心的热点问题，以市场需求为导向是客车技术进步的大方向。国家在新发布的中国能源规划中，已经明确国家将很快出台燃油附加税及鼓励环保节油型交通工具的税收优惠政策。

节能降耗技术是重中之重，如围绕提高车辆燃油经济性而进行的发动机技术研究、整车轻量化、造型技术研究等。在能源日益紧张的今天，如何降低油耗成为重型发动机技术的一项重要课题。“十五”期间，中国一些客车企业已经开始关注这一问题。但从目前的情况看，

重型发动机技术难度较大，国内的相关研究不充分，技术积累也比较薄弱。特别是在整车轻量化方面，重点是承载式车身技术及替代材料技术，如车身更多地采用铝材，零部件附件采用寿命更长、可靠性更高的材料，内饰件使用更环保、更舒适的材料。

减轻客车车自身质量，是降低汽车排放量、提高燃油效率的最有效措施之一。车身轻量化的研究是现代车身设计的一大主流。其发展主要有两个方向，一个是优化汽车框架结构；一个是在车身制造上采用轻质材料。

目前，国外客车自身质量同过去相比，已减轻了20％－26％。预计未来10年内，自身质量还将继续减轻20％。因此，新型轻量化材料的开发与应用，将继续成为汽车材料的热点，而铝及其合金材是目前汽车制造业比较好的选择。

铝合金是最常见的汽车用轻金属，而且在汽车上使用较早，相对比较成熟。发动机活塞几乎都用铸铝，这是因为活塞作为主要的往复运动件要靠减重来减小惯性，减轻曲轴配重，提高效率，并需要材料有良好的导热性，较小的热膨胀系数，以及在350℃左右有较好的力学性能，而铸铝能符合这些要求。同时由于活塞、连杆采用了铸铝件，减轻了重量，从而减少发动机的振动，降低了噪声，使发动机的油耗下降，这也符合了汽车的发展趋势。另外，车身约占汽车总质量的30％，对汽车本身来说，约70％的油耗是用在车身质量上的，所以汽车车身的铝化对减轻汽车自重，提高整车燃料经济性至关重要。

铝合金客车身广泛应用

轻量化是实现汽车节能环保的途径之一。车辆每减重10%,可节油5%~8%;每使用1 kg铝,可使轿车寿命期减少20 kg尾气排放。材料轻量化是汽车轻量化技术中最直接有效的。随着汽车轻量化技术的发展,形变铝合金在汽车上的应用日益增大。本文通过对国内外铝合金客车的调查研究,阐述了目前铝合金客车的发展、车身结构方式、车身用铝合金材料牌号及其主要连接方法。

目前,国内外对城市公交客车的环保指标要求越来越高。随着混合动力及纯电动公交客车的发展,采用铝合金车身减轻整车质量已得到了广泛的应用。国外Volvo、亚历山大-丹尼斯的混合动力公交车已全部采用铝合金车身,产品在伦敦、香港等多个地区得到了大量推广。

其次是当前国内外汽车工业中铝材的应用优势及其主要障碍，通过使用铝材来代替传统的钢铁材料，可大大减轻汽车自重以降低能耗、减少环境污染、提高汽车的燃油经济性。并对铝材的发展趋势做了预测。

三、实例分析：

早在2011年的时候，比亚迪电动巴士采用全新铝车身轻量化达40%；比亚迪发布了和美国铝业公司合作开发的全新铝车身和纯电动车设计，它使比亚迪长达40英尺的纯电动车eBUS-12，较之前的钢制车身轻量化达40%（相当于1吨）。同月，2辆这款全新全铝车身设计的比亚迪纯电动大巴eBUS-12已经在长沙下线。

除了减少巴士车身重量之外，这款eBUS-12还运用了美铝的锻件车轮以及哈克旋转（R）紧固件，以减少达1.2吨的车身重量。整个车身重量的下降将使这款单次充电能行驶300公里的巴士的续航里程提高至少10%以上。

比亚迪计划为中国及东南亚地区生产上千台纯电动巴士，并将根据全球电动汽车及电动巴士的市场需求进行出口，甚至将生产当地化。赫兹上周曾宣布首批比亚迪纯电动巴士已经在美国洛杉矶国际机场运行。美国铝业公司是为大巴提供硬铝挤压产品、锻件铝制轮胎及紧固件的供应商。

新的巴士结构设计基于美国铝业公司的安全运输设计实力，这一设计涵盖为法拉利及奥迪这样的世界顶级品牌设计的汽车地面运输空间构架技术。“将钢制的巴士车身替换成铝制车身，足足将巴士的车重减轻了1.2吨，令人非常振奋，”美国铝业公司亚太区总裁Jinya Chen说。“然而，这项设计不仅仅在于减轻车身重量——新的设计在耐用性、抗腐蚀、可循环使用方面更加突出，预期能将巴士的单次充电行驶里程至少提升10%。”

比亚迪汽车工程研究院副院长谢世斌表示：“美国铝业公司的设计和材料与我们公司环保的铁电池和动力系统相结合，使得我们的电动大巴不论从环保性、排放量、续航里程、安全性及其他性能方面都成为业内最强。”

2009-07-23国内首台全铝公交在郑示范运营；标志着国内首台全铝车身公交客车——宇通ZK6126HGE型公交客车正式投入市场运营。

油价上涨，造成客车的燃油成本直线上升。减轻客车重量，是提高燃油效率、节能减排最有效的措施之一，可有效提高运营盈利。车身轻量化已成为现代车身设计的一大主流，ZK6126HGE正是顺应这种形势而诞生的。