工業(yè)鋁型材是高鐵產(chǎn)業(yè)的重要組成部分
工業(yè)鋁型材是高鐵實現(xiàn)輕量化最好的材料。鋁合金的密度大約是鋼材密度的三分之一,而添加一定元素形成的合金具有比鋼合金更高的強(qiáng)度。因此在強(qiáng)度剛性滿足高鐵車廂安全要求的同時,使用鋁合金可以大大減輕高鐵列車車廂的自重。一般而言,一個高鐵車廂使用的鋁合金大概有10噸左右,整個車身的重量要比全部使用鋼材減輕30%-50%。
鋁合金具有優(yōu)良的耐火性和耐電弧性。雖然鋁的熔點(diǎn)要低于鋼的熔點(diǎn),但車體的耐火耐電弧性不僅和材料的熔點(diǎn)相關(guān),還與材料的導(dǎo)熱性相關(guān)。鋁合金材料與鋼鐵相比具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性,其散熱性比鋼要好。
鋁合金具有更強(qiáng)的耐腐蝕性。鋁合金表面易形成一層致密的氧化膜,在大氣中具有很好的抗氧能力。因此鋁合金比鋼質(zhì)車體具有更好的耐腐蝕性,特別是車體不易涂覆的部位。同時鋁合金表面可以化學(xué)著色、上漆、噴涂,通過這些方法可進(jìn)一步提高鋁構(gòu)件的耐腐性。
鋁合金有著優(yōu)秀的塑性。隨著大型中空、復(fù)雜斷面鋁塑材的開發(fā)應(yīng)用,鋁材焊接技術(shù)的不斷進(jìn)步,鋁合金車輛制造技術(shù)日趨成熟鋁合金件的易于更換,不需除銹,適用于各種表面處理,便于維護(hù),還可以回收的特點(diǎn),是制造工藝大大簡化,制造所需工作量也較鋼質(zhì)車體大大減少。
從長期來看,鋁合金價格適中。鋁材價格較高,使得車輛制造成本增加,但由于鋁合金使得車輛輕量化,車輛的輕量化帶來了運(yùn)能的增加,耗能的減少,維修的費(fèi) 用降低。有資料顯示,交通工具的重量每減少10%,燃料可節(jié)約8%。在報廢回收時,鋁型材產(chǎn)品可以實現(xiàn)100%回收,回收鋁型材循環(huán)再用可以減少95%的能源消耗。
基于上述優(yōu)點(diǎn),早在20世紀(jì)50年代,世界上較發(fā)達(dá)的一些國家就開始采用工業(yè)鋁型材來制造鐵路車輛,包括美國、加拿大、日本、俄羅斯、德國和法國等國,目前 國內(nèi)高鐵列車車廂已大量使用鋁合金材料。業(yè)內(nèi)專家指出,時速300公里以上的高速列車車體必須采用輕量化的鋁合金材料,350公里以上的列車車廂除底盤外 全部使用鋁型材。目前中國鐵路客運(yùn)專線動車組采用的CRHI、CRH2、CRH3、CRH5四種類型中,除CRHI型車體采用的是不銹鋼材外,其余3種動車組車體均為鋁合金材質(zhì)。
中國自主制造高鐵車廂始于2006年,當(dāng)年開始小批量生產(chǎn)鋁合金車輛;2008年京津城際高速開通,已經(jīng)使用完全擁有全部自主知識產(chǎn)權(quán)的鋁合金列車。到2013年,中國的高鐵列車采購量為417列。截至2014年9月底,中國鐵路總公司的采購招標(biāo)量已達(dá)302列。
報道顯示,中國最繁忙的高速鐵路之——京滬高鐵列車總采購量為300列,共4800輛,平均每公里3.632輛。有專家據(jù)此推算,到2020年中國在建 的1.2萬公里高鐵約需采購44000輛高鐵車輛,平均每年約6300輛。通常,每輛車的鋁材采購約10噸,其中擠壓型材約8噸,其他(板材、箔材、管材、線材、鍛件等)約2噸,加上車站等設(shè)施建設(shè)所需鋁材,平均每年國內(nèi)高鐵市場所需鋁材為7萬噸。
在國內(nèi)市場規(guī)模穩(wěn)定增長的同時,海外市場也培育過程中。雖然目前難以估計高鐵列車海外出口的市場規(guī)模,但相信隨著國家領(lǐng)導(dǎo)人的大力推廣,中國高鐵"大步出海"漸成趨勢,相應(yīng)的,對工業(yè)鋁型材的市場需求也將逐步攀升,意味著將國內(nèi)優(yōu)秀工業(yè)鋁型材品牌推向海外市場。
雖然市場前景廣闊且示范效應(yīng)明顯,但真正能夠享受到軌道交通車體鋁型材“大蛋糕”的廠家屈指可數(shù)。研究報告顯示,我國能夠生產(chǎn)此類產(chǎn)品的企業(yè)寥寥無幾,其中滿足高鐵用工業(yè)鋁型材產(chǎn)品要求的企業(yè)更是鳳毛麟角,例如適用于高寒地區(qū)的鋁型材產(chǎn)品只有中國忠旺等國內(nèi)頂尖鋁加工企業(yè)具有生產(chǎn)能力。