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汽车材质为什么还是以铁为主何不使用铝制或者更轻的材料呢?
时间: 2024-02-12 13:42:27 | 作者: 行业动态
减轻汽车的重量在性能和环境方面很重要。如果轻,惯性质量会机械地减少,加速性能和制动性能都会提高。还能够大大减少转弯时的离心力,因此能更快地驶出弯道。在排放方面,如果车是轻的,可以用更少的力驱动汽车,这在某种程度上预示着能够更好的降低油耗,来提升燃油效率。另外,制动时的负荷也减少了,因此刹车片、刹车盘等零件的消耗也减少了。汽车轻量化肯定是以后的趋势,但是目前所销售的汽车车身慢慢的变大,显然很矛盾。那么该怎么样才能解决这个问题呢?
如果想减轻重量,为什么不用比以前更轻的材料制造汽车呢?然而,除了一些特制车,大多数汽车,无论是国产的还是进口的,车身都是钢制的。换句话说,它是铁。铁会生锈,很重,而且不是很贵的金属。轻金属材料有铝、钛、镁等。
但是,用于整个硬壳式车身的例子并不多。它被一些豪华车和昂贵的跑车使用。或者,它仅用于发动机罩和车顶等车身面板的一部分。
首先,当用于汽车车身时,铁和铝各有优缺点。首先,铁的优点是价格实惠公道且易于加工。它甚至更坚固,即使损坏也能够最终靠钣金加工或焊接做修复。它也是一种非常环保的金属,如果被氧化分解,适合回收利用。缺点也是优点,但容易氧化(生锈)而且很重。
另一方面,铝的优点是比铁轻。它更柔软,更容易加工,其比密度约为铁的三分之一。既然是软的,就需要厚一点才可以获得强度,但可以减到三分之二左右的重量,获得和铁一样的强度。另一大优势是高回收率。
缺点是材料本身比铁贵。生产和加工需要大量电力且成本高昂。另一个问题是,如果它被损坏,就不能像铁一样容易修复。
如果有专门的维修设备和技术非常精湛的工匠,维修并非不可能,但这需要一些时间、精力和成本。因此,即使有一些损坏,更换整个面板通常也会更快。那么实际维修成本有多大不同呢?
铝制车身修理周期比钢制车身多4天,修理费是铁制车身的4倍。所以汽车制造商不会随意使用铝制材料。然而,铝对于减轻重量是必不可少的,因此尽管不是全部,但最近使用铝作为车身部件的汽车数量正在增加。比如新款的奥迪A3,引擎盖就是铝制的。
现在的铁质材料也在发展,比普通铁(钢)强度更高的高强度钢板真正使用。正是这种高强度钢具有比一般钢板更高的强度,即使面板厚度变得更薄和更轻也能确保足够的强度。
如果用这种高强度钢,它会比以前更薄,材料也可以相应减少,因此能减轻重量。它比普通钢贵,但不如铝贵,而且因为是铁,如果损坏了也不难修复。它并不适用于车身的所有部位,并能在不增加太多成本的情况下将汽车设计为轻量化。
其他材料,例如比铝轻的 FRP(纤维增强塑料)和所谓的碳纤维 CFRP(碳纤维增强塑料),在减轻车身重量方面也很有效。然而,不像铁和铝可以用压力机大量生产,它们都不适合大规模生产。
此外,由于极轻且强度高,同样用于F1车体的碳纤维需要在高压窑中烘烤,成本巨大。例如,即使是单个发动机罩也要超过3万元,因此很难将其引入大众市场车型。它能够适用于豪华车,但在大众市场的汽车中使用是相当困难的。
在这种情况下,铁仍然是可靠的。长期以来,铁不仅被人类用作汽车的材料,而且还被用作武器和农具。这可能是加工和合金化技术的积累。它可能比铝和碳重,但已经引入了新的钢板,例如高强度钢板,这些钢板很薄但强度很高,并且正在稳步发展。
此外,与其他材料相比,具有成本低、可回收性高、易于修复等诸多优势,铝、碳等其他材料仍难以完全替代铁。
当然,减轻汽车的重量是汽车制造商未来将继续要解决的问题。汽车不仅要在材料上进化,还要在结构、设计、机构等每个方面进行进化。或许未来有极大几率会出现一种新材料来替代铁。