汽车制造中的挤压铝型材结构件

据资料显示，欧洲机车和车辆制造商的现有订单中约有60%是铝制车身车辆。20年前，这样的订单只有2%-3%。现在铝结构已应用于冰、tgv-2n、etr460、etr500、塔尔戈酒店列车等高速列车，以及许多郊区和城市轨道交通车辆。

挤压铝型材结构件的采用始于20世纪70年代初。当时，铝型材应用的科技进步使得根据所需的形状和尺寸制造铝部件成为可能。这种铝制部件已应用于英国APT列车的摆式车身。但是，当时挤压铝部件的应用并没有产生很大的好处，也就是说，较高的材料价格并没有弥补制造工作量的减少。当时，大型结构件的使用仅使车身的生产工作量减少了40%，并将26m长车身的自重降低到7.5t，而26m长的钢制车身的自重为11T。20世纪70年代，铁路部门更注重车辆整个使用寿命总成本（购车成本加运维成本）的计算。他们意识到，列车牵引能量的消耗必须保持在同一水平，这在很大程度上取决于机车车辆的自重。

后来，一些新的技术和工艺措施，其中最重要的是在20世纪80年代中期实现的，例如采用双层壳体大尺寸结构件的挤压方法，将横向固定件的需求减少到最低限度，进一步缩短了汽车铝制车身的生产时间，与钢制车辆相比减少了50%，， 并且已经可以按照常规方法制作双层缸体，然后开窗孔焊接作业全部在统一技术操作的过程中完成，只部分采用机器人技术和设备。

现在，当铁路部门逐渐减少对新车开发的参与并实施采购政策以降低初始制造成本和未来运营费用时，制造商在采用新结构和新材料以满足用户技术要求并适应市场发展趋势方面有了更大的自由度。挤压铝型材结构件 在满足车辆结构的一些严格要求方面还具有其他优点。例如，双层壳体挤压结构的刚度可以保证高速列车相遇时产生的空气动力学冲击具有特殊的冲击强度。采用这种结构的车身的另一个重要特征是其巨大的纵向刚度。纵向刚度和横向刚度的比例可以达到70：30，而钢制车身的比例为40：60。此外，铝型材还可以满足良好的外部形状要求，无需使用填料和大量的手工工作。例如，对于德国联邦铁路的某些型号，由于不使用填料，经过计算，加上油漆涂层，自重可达500kg。

挤压铝型材结构件的使用也使汽车制造商面临复杂的任务。他们必须在劳动力和材料价格之间找到平衡，并使设计师努力实现这种平衡。应该澄清的是，材料只是整个概念中的一个因素。所采用的生产工艺和技术工艺也要详细制定，使其符合企业的生产能力，与投资相平衡。

例如，对于大多数机械制造公司来说，最大限度地减少生产资料的储备是重中之重。设计师对材料和工艺的选择对此产生了重大影响。ABB拥有一条生产线，每周可生产8辆铝制车身车辆，使材料储存总成本降低8%。但是，由于使用材料引起的技术过程的变化，这种平衡很容易被破坏。例如，当从焊接到粘接的过渡需要更多的日常储备来补偿粘接硬化所需的相当长的时间。

另一家用于机车车辆制造的铝型材的领先供应商是德国的VAW公司。公司领导预见到，在车辆结构标准化和采用模块设计方法方面存在很大的发展趋势（这一趋势由于市场需求而得到加强，因此得到了厂家的支持），并认为考虑到德国当地铁路运输区域化的市场需求， 一些民营企业会更加注重采用标准化的模块结构，以更大程度地满足个别订货商的要求。目前，欧洲各机车车辆制造商都有大量的设计思路，而这些思路都是基于模块设计。这种向标准化和模块化的转变对生产者和用户都有利。铝型材在汽车制造中的使用范围扩大，由于自动焊接的使用范围更广，将大大缩短生产周期。

同样明显的是，焊接铝制车身车辆具有较高的抗冲击载荷能力，有利于提高驾驶安全性。ABB投资100万英镑组织开展铝结构破坏试验，取得了满意的成绩，更重要的是，取得了预期的试验结果。公司在事故车辆故障方法修复方面也积累了宝贵的实践经验。1994年初，法国GEC阿尔斯通订购的tgv-2n列车双层乘用车试验样品的损伤试验证明，当冲击力为250t时，由于吸收的冲击能量为8mj，结构共挤压了80cm，铝制车身整体保持完整。

同时，对铝制车身优势的认知也不是没有问题的。钢体机车和车辆制造商对德国冰列车制造过程中对铝的重视表示担忧，并于1994年进行了一项研究，以证实钢的优越性。但是，与以前一样，钢结构的使用导致车身自重增加约20%。