『壹』 造一輛小汽車要多少鋼鐵。
大概2.8噸到3.5噸左右吧,車的凈重乘以1.5就是原料的重量,微型小車可以更少,例如奧拓、QQ、夏利等微型車用鋼更少。
『貳』 汽車材料選擇合金鋼的原因
用鋁、還是用鋼?」這個問題始終困擾著汽車工程師。鋁合金一度威脅到汽車工業內鋼鐵在過去所扮演的領導地位,如果以鋁和製造鋼的原料鐵來相比,不但重量減輕了一半,抗腐蝕性也更優於鋼,但是鋁的價格也相對昂貴,且在製造和維修上都很困難。因此近年隨著超輕型高強度鋼板的問世,也使得鋁合金的優勢部分喪失。相對於鋁合金,不少汽車製造商更加傾向於選擇高強度碳鋼來替代普通鋼材,不過鋁和鋼之間的戰爭,可不會就這么輕易結束。
●車用鋁合金零件比重顯著增加
雖然消費者對於車輛安全性的要求越來越高,然而整個社會對於環保節能的呼聲也相對提高,因此也使得汽車製造商們不得不尋求更堅固、更輕薄的造車原料,而鋁與鋼之間的戰爭也正由此展開。
要製造一輛普通中型汽車必須耗去725公斤的鋼和鑄鐵,還要再加上350公斤的沖壓鋼板。相比之下,鋁合金在一款歐洲汽車內的所佔重量,則是從1990年的50增加到2005年的131.5公斤(多數仍用於發動機內部件與氣缸缸體),而且預計到了2010年還會再增加25公斤。跟製造鋼原料的鐵相比,鋁的重量不僅減輕了一半,其抗腐蝕能力也更優於鋼,種種特質也使得鋁更加受到汽車工程師們的青睞。
『奧迪A8的全鋁車身結構 』
在今天的汽車歷史中,已經出現過不少使用全鋁合金打造車身的市售車,包括本田的超級跑車NSX以及奧迪為了彰顯技術實力而推出的小型車A2,而目前在市面上仍在銷售的車型則有奧迪A8、R8和捷豹XJ是採用全鋁合金車身。其中捷豹XK更是將鋁合金技術與輕量化優勢發揮到極致,不僅車身零件結合總數從5,189個降至2,761個,車身剛性更一舉提高了48%,同時還大幅瘦身達到90kg的效果(從1685kg減重至1,595kg)!
『捷豹XK採用鋁合金技術,大大降低了車身重量,提升了操控性能 』
全新XK車系的功率輸出僅比起舊款車型小幅增加6hp,達到300hp的最大功率,但是在瘦身有成之後的重量/功率比,再加上懸吊系統的改良,換來的卻是平易近人、更加靈巧的操控與駕馭感受。目前捷豹車廠的銷售量12萬570輛與15年前被福特收購前相比,呈現倍數成長。
●高強度鋼材迎戰鋁合金
鋁合金的異軍突起讓車用鋼鐵供貨商們倍感壓力,因此他們也決定統一採取行動以對抗鋁的威脅。早在1995年,便已有32家跨國鋼鐵生產廠商聯合提出了「超輕碳鋼車身」的概念,這種採用高強度鋼材所製造的車身實現了更薄和更輕的結構,能使車身重量減輕達25%!輕薄化的車身確實提高了高強度鋼材的銷售數字,同時鋼鐵廠還對外宣稱,這種材料還有另一大好處,也就是讓汽車在EuroNCAP碰撞測試中得到更高的分數!
歐洲新車評測系統(European New Car Assessment Program)中的碰撞測試,目前已經發展成為是歐洲新車量產前的必要程序,也早已成為消費者在購車時重要的一項參考依據,當今一款新車要想獲得「不差」的安全聲譽,得要在碰撞測試中得到4至5顆星的評分。
根據沃爾沃安全中心工程師Marten Levenstam介紹,鋼材質量的提高使得汽車業者能夠製造出更具安全性的車身結構,並且還不增加車身重量。「您能用普通鋼材構成撞擊力道吸收區,用高強度鋼構成超級安全的乘坐區!」Marten Levenstam說,經得起強力撞擊的車型,才能得到NCAP更優異的評分,所以這對於汽車製造商們來說顯然頗具吸引力。
由於歐盟修改了汽車廢氣排放中的二氧化碳含量標准,將其限制在每公里130克,使得汽車設計師們的注意力也隨之轉移到能減輕車身重量的鋼合金上。普通鋼板的厚度通常為0.7到0.75mm,而今日的超強度鋼板厚度則僅有0.65mm甚至更薄,新款歐寶賽飛利的發動機蓋鋼板便只有0.6mm厚!
鋼鐵生產廠商Arcelor-Mittal、Robert Bosch GmbH與咨詢公司Arthur D. Little的分析結果得出了一個發人深省的結論:僅僅減輕車身重量就能節省約5%的燃油,並且通過這樣的方式來提高油耗表現,只需在每輛車上增加212歐元(約為2200人民幣)的成本以購買高強度鋼材。現有的省油科技包括可變氣門與進氣岐管、渦輪增壓和汽缸間歇功能等,卻絕對無法達到5%的節油效果,而且降低車身重量,還可有效減輕剎車系統的負荷並提高發動機效能。
●鋁合金的技術瓶頸
鋼鐵生產廠商Arcelor-Mittal認為,採用高張力鋼板來減輕車身重量是比較經濟的選擇,他們也預料隨著高張力鋼板達到更高的經濟規模,市售車的重量亦能夠進一步減輕。盡管鋁合金生產廠商無法反駁這一點,但是他們卻用另一種觀點對其提出質疑:如果想要降低二氧化碳的排放量,考慮到汽車的生命周期和資源回收性(鋁的回收比例高於鋼鐵),鋁顯然優於鋼!
『寶馬5系的車身結構,鋼制車身和鋁制車首』
除了奧迪和捷豹之外,對於推出「全鋁合金車款」有興趣的車廠至今仍寥寥無幾。寶馬製造了鋁鋼材料混用的車身結構,但是首要原因卻是基於平衡車身前後配重以提升操控性。寶馬5系即是鋼制車身和鋁制車首(主要在發動機蓋)的結合體實例,而X5僅在車身前半部用上了少數鋁合金零件,其整體結構仍為鋼制。
不過僅僅是這種混合結構,就已經使得製造成本增加了25%,而這還不是讓車廠頭痛的唯一原因,因為鋁在受熱後體積大幅膨脹的金屬特性,更使得鋁制車用零件的製造難度大大增加,在焊接車身時必須使用特製夾鉗,並採用特殊工藝才能將鋁制零件固定在特定位置。包括通用汽車在內的國際性大車廠仍無法將鋁合金廣泛應用在旗下各車型上,主要原因就是考慮到處理鋁制零件的特殊設備無法在遍布全球的組裝廠與維修點廣泛普及
『叄』 密度 試題 一輛汽車的載重量為30t,車廂的容積為40立方米,現在要運輸鋼材和木材,已知鋼的密度為
兩種材料搭配後,載重量達30t,容積達40立方米,這樣才能使汽車輸才得到充分的專利用,設載鋼材為x公斤,屬載木材為y公斤,則可列式:
x+y=30
x/ρ鋼+y/ρ=40
代入解得:
x=10695(kg)
y=19316(kg)
所以,載鋼材為10695公斤,載木材為19316公斤,才能使汽車得到充分的利用。
『肆』 一般生產汽車使用的鋼材是
汽車懸架彈簧使用鋼材情況
1.懸架彈簧使用鋼材總量
汽車行業使用懸掛彈簧分為鋼板彈簧和圓簧(又稱螺旋懸架彈簧)兩大類。
轎車使用圓簧,使用鋼材直徑規格為9~16mm,品種為冷拔盤圓鋼絲;另外,一些微型汽車、麵包車的懸架彈簧、摩托車減震彈簧等也使用圓簧。
輕型貨車、中及重型汽車和客運汽車使用鋼板彈簧,使用尺寸規格為6~30×50~140mm,品種為彈簧扁鋼。卡車一般採用等截面鋼板簧,重型車前簧採用等截面、後簧採用變截面鋼板彈簧。客車一般採用變截面鋼板簧。變截面生產難度大,全國只有東風一家引進英國設備具備生產能力。
汽車工業的發展將決定鋼板彈簧及圓簧的使用量。據統計,2004年底,入會近50家企業懸架彈簧生產量約為50萬噸,摺合彈簧鋼材約需55萬噸,佔全國總用量的90%,因此全國汽車懸架彈簧總需求彈簧鋼約為60萬噸,其中彈簧扁鋼需求量約為56萬噸,彈簧鋼線材在4萬噸左右。
2.懸架彈簧使用鋼材單耗
據東風汽車懸架彈簧有限公司介紹,一輛5噸載貨車(140車型)前橋鋼板彈簧重量約為50kg,後橋鋼板彈簧重量約為50~60kg,副橋(放置在後橋上面)鋼板彈簧重量約為70~80kg,另外計算90%的鋼材利用率,一輛5噸載貨車總計需要鋼板彈簧200~300kg。
一輛8噸載貨車(153車型)前橋鋼板彈簧重量約為90kg,後橋鋼板彈簧重量約為90~100kg,副橋鋼板彈簧重量約為70~80kg,另外計算90%的鋼材利用率,一輛5噸載貨車總計需要鋼板彈簧300kg左右。
一輛13噸重型載貨車每輛車約需求鋼板彈簧400kg左右。
客車以四架懸掛簧為例,每輛車平均約需鋼板彈簧200~300kg。
轎車以4個懸架彈簧(前後各2個)為例,每輛車平均約需彈簧鋼線材15kg。
3.懸架彈簧使用鋼材鋼種、規格及要求
(1)彈簧扁鋼
輕型貨車、中及重型汽車和客運汽車使用鋼板彈簧,分鋼種使用情況如下:
60Si2Mn代表規格為:10×60(65、75、90、100)mm,11×60(70、75)mm,彈簧方鋼規格為18×18mm,年消費量約占總量的35%左右。
55SiMnB彈簧扁鋼使用規格為:10×75mm、11×70(90)mm、12×70mm、12×90mm、13×70mm、13×90mm、17×70mm,雙槽彈簧扁鋼規格為10×75mm,年消費量約占總量的35%左右。
50CrVA使用規格12×90mm,年消費量約占總量的30%左右。
另外,使用量較少的鋼種為65Mn,代表規格為10×75mm, 35CrMnSi代表規格為10×75mm,60CrMnA代表規格為12×60mm。鋼板彈簧生產企業還少量使用Q235扁鋼及70#冷拔鋼絲,Q235扁鋼用於做連接結構件,規格為4×25mm、5×25mm、6×30mm。70#成卷冷拔鋼絲,切成細顆粒噴到熱處理後的鋼板表面,用以除去再生氧化鐵皮,鋼絲使用規格為1.2mm。
(2)彈簧鋼絲
轎車及一些微型汽車、麵包車的懸架彈簧、摩托車減震彈簧等使用圓簧,鋼種為60Si2MnA、55CrSi(SUP12)、50GrVA等牌號。
轎車共有4個懸架彈簧,前後各2個,一般前面的直徑較後面的直徑略小一些,各車型所用的直徑不盡相同,規格範圍為?9~16mm。
轎車懸架彈簧鋼絲使用鋼種為高級彈簧鋼絲,要求具有較高的強度、較長的疲勞壽命、效果好的減震性等性能,因此對彈簧鋼線材的化學成分、夾雜物數量和形態分布、表面質量、脫碳層、顯微組織及力學性能等要求較高。懸架彈簧要求表面脫碳層小於直徑的0.5%、表面經磨光、疲勞壽命長、尺寸公差要求較嚴格、應無缺陷交貨。一般採用通常熱加工方式難以達到用戶要求,因此,轎車螺旋懸架用彈簧逐漸由熱成形改為冷成形,經拉拔、熱處理(淬火和回火處理得到馬氏體組織)後製成卷簧。懸架彈簧鋼絲發展方向是降低碳含量、減小脫碳傾向,提高塑性成形性和抗彈性衰減等性能。
4.國內鋼材主要供應廠家
(1)國內彈簧扁鋼主要生產企業
目前汽車對彈簧扁鋼原材料的年需求量約為56萬噸,國產彈簧扁鋼的質量、品種和規格基本能夠滿足用戶要求,以東風汽車鋼板彈簧有限公司為例,其采購的彈簧扁鋼全部國產化,主要采購永通鋼鐵有限公司、江西長力汽車彈簧股份有限公司、大冶特殊鋼鐵有限公司、江陰興澄鋼鐵有限公司等企業。現將國內能夠生產彈簧扁鋼的企業簡介如下:
江西長力汽車彈簧股份有限公司:位於江西省南昌市東郊,是由南昌鋼鐵有限責任公司對控股子公司江西汽車板簧有限公司通過增資擴股進行規范化改組,同時聯合江鈴汽車集團、廣州市天高有限公司、江西上饒信江實業集團、江西省進口汽車配件有限公司共同發起設立的股份公司,屬中國汽車配件工貿集團成員,是中國汽車零部件定點生產廠家。主要生產設備系日本引進,年產彈簧扁鋼6萬噸。單雙槽扁鋼規格為3~10#,平面彈簧扁鋼規格為(5~22)×(50~120)mm,長度4.8mm,材質55Si2Mn、60Si2Mn、55SiMnVB、55SiMnoBRe、50CrVA等。
新疆八鋼:生產的主要產品為彈簧扁鋼(包括雙槽、T型)系列產品,規格為6×50~20×100mm,定尺6~9m,年產量達6萬噸左右。
四川省川威鋼鐵集團有限公司:主要產品有彈簧扁鋼,規格為(50~120)×(5~30)mm,鋼號60Si2Mn、55SiMnVB、60CrMnA。
撫順新撫鋼有限責任公司:主要產品為6~25×60~120mm彈簧扁鋼產品。
四川省川東汽配製造有限公司:主要生產汽車鋼板彈簧,軋制各種規格的汽車彈簧扁鋼以及汽車輪轂、懸掛件等。年軋制汽車彈簧扁鋼10萬噸,生產汽車鋼板彈簧3萬噸。
沈陽東洋制鋼有限公司:主要產品為(6~20)×(80~120)mm彈簧扁鋼,鋼種為55SiMn、60Si2Mn。
大冶特鋼股份有限公司:彈簧扁鋼年生產能力可達到10萬噸。
鄭州永通特鋼有限責任公司:主要產品有彈簧扁鋼、彈簧圓鋼,扁鋼規格從5~20mm至50~150mm。
淮鋼集團:生產各種規格的彈簧扁鋼,主要材質60Si2Mn、55SiMnVB,年生產2萬噸。
(2)國內彈簧鋼線材主要生產企業情況
目前汽車對彈簧鋼線材原材料的年需求量約為4萬噸,但國產彈簧鋼絲的質量、品種和規格都無法滿足用戶要求,特別是為轎車配套要求較高的懸架彈簧線材需要從國外進口,進口主要國家為日本、韓國、瑞典和法國等。
近年來,鄭州中試二廠、天津棣華、長沙斯普菱、南京東吳、上海銀淞等一批企業所使用的盤條來自日本神戶、住友和國內寶鋼等企業,使用鋼種有60Si2MnA、55CrSi(SUP12)、50GrVA等牌號。國內產品在質量上與日本、韓國同類產品相比還有差距,但因相對價格低,已為一些彈簧廠提供製造微型汽車、麵包車懸架彈簧、摩托車減震彈簧等零部件。
目前,國內主要合金彈簧線材的生產企業為寶鋼、首鋼特殊鋼廠、大連鋼廠、上鋼五廠四家企業,寶鋼、上鋼五廠具有質量優勢,但價格相對高於其它鋼廠。寶鋼高線廠生產的彈簧鋼線材有55SiCr、50CrV、60Si2MnA等牌號,其中55SiCr彈簧鋼線材經拉拔、熱處理和卷簧處理後,已在馬自達、長安、桑塔納、捷達、富康等轎車上配套使用。