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摘要:铝合金材料是一种性能突出的有色金属结构材料,将其用于粉罐半挂车设计制造,能有效地实现粉罐半挂车的轻量化发展。本文在阐述粉罐半挂车常用铝合金材料性能优势的基础上,就铝合金材料在粉罐半挂车上的具体应用情况展开分析,并指出铝合金材料应用的限制因素和发展趋势。期望能实现铝合金材料在粉罐半挂车上的深层次应用,优化粉罐半挂车性能,促进粉罐半挂车的轻量化发展。
关键词:铝合金材料;粉罐半挂车;应用
近年来,我国物流运输产业发展迅速,对于物流运输车辆的性能提出了较高要求。在运输车治超、治限、安全和环保控制的大环境下,轻量化成为物流运输车辆发展的重要趋势。基于此铝合金材料在物流运输车辆设计制造中获得了广泛应用。在粉罐半挂车制造生产中,使用铝合金材料,能有效提升运输车辆的整体性能。
一、粉罐半挂车常用铝合金材料性能优势
1、常用铝合金材料类型
物流运输车辆轻量化发展背景下,铝合金材料在粉罐半挂车中的应用逐渐广泛。就粉罐半挂车而言,车辆铝合金结构的发展与铝合金元素锌关系紧密。除AI-Mn系外,AI-Mg系、AI-MgSi系合金在粉罐半挂车中也获得了广泛应用[1]。粉罐半挂车中常用铝合金化学成分如表1所示。
表1 粉罐半挂车中常用两种铝合金化学成分(质量分数/%)
合金 | Mn | Mg | Si |
3003 | 1.0~1.5 | - | 0.6 |
5083 | 0.4~1.0 | 4.0~4.9 | 0.40 |
2、铝合金材料应用优势
与传统粉罐半挂车制造材料相比,铝合金材料的使用具有较为突出的性能优势:其一,与钢铁材料相比,铝合金材料的密度仅为钢铁的1/3,使用铝合金材料会降低整备质量。以某38m卧式粉罐半挂车为例,若该粉罐半挂车采用高强度钢结构材料制作罐体、车架及附件,则整车质量最高可达6.5t,而使用铝合金材料后,车辆的质量会变为5t。其二GB1589-2016规定,六轴半挂车列车制造中,其最大总重量修保持在49t以内。基于经济效益考虑,有必要开展车辆的轻量化设计,采用铝合金材料,能在实现车辆轻量化设计的同时,提升粉罐半挂车应用的经济效益。其三,车辆的能耗与自重呈反比例关系。研究表明,若车辆的自重每降低100kg,则百公里油耗可减少0.6L;没升燃油的二氧化碳排放量约为2.3kg。由此可将,采用铝合金材料,实现粉罐半挂车的轻量化设计还有良好的生态环境效益。其四,相比于常规的钢铁材料,铝合金材料表面存在一层氧化膜,这大大提升了铝合金材料的耐腐蚀性能,延长了粉罐半挂车的使用寿命。其五,使用铝合金材料制造粉罐半挂车,则当车辆到达报废年限时,还可进行回收,回收利用效益较为突出[2]。
二、铝合金材料在粉罐半挂车上的具体应用
1、罐体加工
罐体是粉罐半挂车的核心构件之一。在罐体加工过程中,一旦温度处于135℃范围内,则与5454号铝合金材料相比,5083号铝合金材料的力学性能更加突出。同时在《水泥质量管理规定》中,要求出磨水泥温度保持在135℃以内。基于这一温度条件,在粉罐半挂车罐体加工中,应注重5083号铝合金材料,保证罐体加工质量突出。
2、车架加工
铝合金材料在粉罐半挂车的车架加工中也有广泛应用。在车架材料选择中,挤压铝型材的应用较为广泛。譬如除型梁、型梁外,三角型梁等翼板型材可采用6061铝合金材料进行加工。而在非规则形状的局部腹板或其他构件加工中,还可选择5083或者5182型铝合金材料。
3、附件及配套件加工
进行粉罐半挂车附件加工时,除管道、侧防护外,后防护、罐顶走道等部位都可采用铝合金材料加工。并且在现代粉罐半挂车设计加工中,对于附件的加工,还可使用钢铝混合结构,以此来提升粉罐半挂车的整体性能。
粉罐半挂车配套件类型较多,仅通用铝合金配套件而言,其不仅包含铝合金轮惘、支腿,而且涉及储气筒、挡泥板等构建。而在粉罐半挂车专用配套件层面,除铝合金人孔盖、出料蝶阅外,常见的配套件还包括止回阀、安全阀等。规范合理地使用铝合金材料进行这些构件加工,能有效地提升粉罐半挂车的性能,满足车辆实际应用需要。
三、铝合金材料在粉罐半挂车上应用的限制因素及发展趋势
1、限制因素分析
随着铝合金材料新能研究的深入,其在粉罐半挂车上的应用不断深入。但目前而言,我国铝合金材料的粉罐半挂车应用仍然极为有限。制约铝合金材料在粉罐半挂车设计制造中应用的因素包括:其一,自GB1589-2016实施以来,我国对于物流运输车辆的治超、限载监管力度增大,譬如,要求在六轴列车设计中,要求其最大总质量保持在49t以内,这使得粉罐车本身朝着轻量化、标准化和小型化的方向发展。其二,铝合金材料的原材料成本及制造成本较高。结合国内材料市场经营实际可知,铝合金的材料价格约为碳钢材料数倍;譬如,610L钢、5083铝合金是粉罐半挂车制造中较为常见的两种材料,前者属于常规碳钢材料,加工总成本为4000元/吨,而后者每吨加工的成本高达2万多元。值得注意的是,铝合金材料的焊接需要合理的选择焊丝,目前,国内粉罐半挂车铝合金构件焊接多选择进口优质铝合金焊丝,这大大地增加了铝合金粉罐车的加工成本。铝合金粉罐车制造成本钢轨与当前制造技术的滞后性具有一定关系。新时期,铝合金粉罐车对于单面焊双面成型拼板焊机、数控等离子或激光切割机的依赖性较大,同时需要数控卷板机、罐体滚轮架设备作为支撑,此外在实际焊接中,还应重视TIG焊自动焊机、MIIG焊手工焊机等设备的应用。然而在实际加工中,相应的焊接设备较为短缺,且人工费用较高,这增加了铝合金粉罐车的制造成本。其三,粉罐半挂车加工中,铝合金材料应用少与自身维护困难也有一定关系,即采用铝合金制成的粉罐半挂车,其在后续缺陷处理中存在一定的技术难度,影响了材料前期的使用规模
[3]。
2、铝合金粉罐半挂车的发展趋势
从长远发展效益来看,铝合金粉罐半挂车的发展对于整个物流运输产业发展基友深刻影响,其有效地提升了半挂车的经济效益、质量效益。结合当前发展态势来看,铝合金在粉罐半挂车中的应用不断深入,这使得铝合金粉罐半挂车的制造生活参出现了以下特征:其一,与之前相比,铝合金粉罐半挂车的整体铝化率不断提升,即除罐体、车架及主要附件外,铝合金悬架、铝合金止回阀、安全阀等附件也逐渐采用铝合金进行加工,有效地提升了配套附件的治疗。其二,新时期的铝合金粉罐半挂车具有产品系列化的特点。在实际生产中,铝合金粉罐半挂车已经不再是一个简单的结构车型,其在车型方面正朝着卧式、立式方向发展,同时举升式粉罐半挂车的应用也逐渐普遍,车型特征多元化趋势愈发明显。其三,铝合金材料最初的应用目的在于实现粉罐半挂车的轻量化发展,新时期,人们对于铝合金材料的研究愈发深入,粉罐半挂车的轻量化设计与生产迈上新的台阶。其四,相比于传统的半挂车,铝合金粉罐半挂车的应用证逐渐地朝着标准化、模块化的方向发展,这在缩小车辆制造误差的同时,有效地提升了半挂车的使用性能。
结语
深化铝合金材料在粉罐半挂车中的应用,能有效地提升粉罐半挂车的使用性能,这对于提升车辆运输效益,保证节能减排效果具有深刻影响。新时期,人们只有充分认识到铝合金材料在粉罐半挂车中的应用优势,然后正确把握铝合金粉罐半挂车发展趋势,并深化铝合金材料在罐体、车架、附件及配套件加工中的应用,这样才能有效地提升粉罐半挂车性能,促进粉罐半挂车及整个物流运输产业的持续发展。
参考文献
[1]朱学平.浅谈铝合金材料在粉罐半挂车上的应用[J].专用汽车,2019(2):64-69.
[2]张鑫,火高德,王天亮.浅谈铝合金模板在施工现场的实际应用[J].名城绘,2020(3)132.
[3]焦安鹏.浅析铝合金罐车在成品油运输中的应用价值[J].中国市场,2019(10):59-60.