商用車與乘用車有一個關(guān)鍵的區(qū)別。商用車是一種工作工具，因此在設(shè)計和制造時考慮到一定的應(yīng)用，這通常被稱為工作周期。商用車的維護(hù)是必要的，但修理車輛的停機(jī)時間是非常不利的。在許多情況下，車隊會對車輛進(jìn)行一年的測試，然后才能確信該產(chǎn)品已為其車隊做好準(zhǔn)備。因此，商用車的材料選擇必須將耐用性和維護(hù)作為考慮因素。鋁擠壓是一項成熟的技術(shù)，因?yàn)樗鼈冊诟鞣N商用車輛上非常受歡迎——從拖車到送貨貨車和多用途車輛。使用鋁擠壓件的車輛的多樣性驗(yàn)證了擠壓件在輕量化、耐腐蝕、維護(hù)、易于集成和結(jié)構(gòu)效率方面的價值主張。

例如Knapheide（克納菲德公司），這是一家制造定制卡車車身的公司。該公司最近發(fā)布了適用于多款車輛的新型鋁制通用車身，公司宣稱“所使用的輕質(zhì)鋁材經(jīng)久耐用且耐腐蝕，同時與鋼材相比，車身重量平均減輕了35%[1-2]?！?/p>

一、商用車擠壓件

1.1 半掛卡車和拖車

8級半掛卡車也稱為拖拉機(jī)，源自拉丁詞trahere，意思是“拉”。與轎車、SUV和輕型卡車的一般汽車市場相比，8級半掛卡車每年的銷量相形見絀。例如，僅豐田RAV4車型在2022年的銷量（399,941輛）就高于整個8級卡車市場，后者共售出309,615輛牽引車[3-4]。

與汽車市場的另一個區(qū)別是所用材料信息的可用性。汽車通常被Benchmarking公司拆解，以分析所使用的內(nèi)部組件和材料，并且這些信息是公開的。另一方面，沒有一家知名公司在商業(yè)卡車運(yùn)輸領(lǐng)域進(jìn)行同類Benchmark分析，即使有，也不會公布數(shù)據(jù)。商用卡OEM非常謹(jǐn)慎地分享其卡車的材料構(gòu)成。眾所周知，8級半掛卡車中有一些擠壓件，例如小的安裝支架，但這些部件并不常見。商用卡車上最突出的突出部分是eCascadia電動牽引車上的側(cè)面保護(hù)梁（圖1）。福萊納(Freightliner）有可能受到啟發(fā)，在其電動8級半掛卡車上使用擠壓型材，這是基于汽車行業(yè)使用擠壓型搖桿（rockers）來實(shí)現(xiàn)車輛碰撞安全和電池保護(hù)。

與牽引車相反，商用拖車OEM非常愿意共享拖車的材料清單。在各種拖車設(shè)計中，無論是封閉式還是平板式，擠壓件隨處可見。拖車的前部傾向于使用擠壓件作為角梁，而側(cè)壁通常采用標(biāo)準(zhǔn)的柱板結(jié)構(gòu)制造。其他使用擠壓件的區(qū)域包括地板、側(cè)面耐磨帶、地板下方的橫梁、起落架以及門和鉸鏈。如果有坡道，擠壓材料可以減輕坡道的重量以便于操作，并且還可以將防滑抓握功能納入其外形設(shè)計以防止發(fā)生事故。

在技術(shù)和維護(hù)委員會（Technology and Maintenance Council）的2023年運(yùn)輸技術(shù)會議和展覽會上，拖車制造商接受了有關(guān)擠壓件使用情況的調(diào)查。大多數(shù)OEM都將輕量化視為主要價值。例如地板下方的橫梁、重量敏感的冷藏拖車（稱為“冷藏車”），其中橫梁是擠壓鋁。對于通常對重量不敏感的典型干貨車，橫梁是沖壓鋼。對于包含許多橫梁的拖車，鋁和鋼之間的差異是巨大的，但成本也是如此。

冷藏拖車結(jié)構(gòu)需要典型的結(jié)構(gòu)和耐久性標(biāo)準(zhǔn)。但是，它對熱管理、霉菌和水分也有要求。因此，通常選擇鋁代替木地板（圖2），因?yàn)樗粫l(fā)霉或吸收水分，而且更容易清潔。

在封閉的拖車內(nèi)，通常有負(fù)載固定系統(tǒng)，例如來自Ancra Cargo的系統(tǒng)[6-7]，在滑動機(jī)構(gòu)和橫梁上使用擠壓件。在這種情況下，擠壓件能夠提供特定的幾何形狀，使用戶可以輕松調(diào)整固定裝置的位置。此外，鋁的低密度最大限度地減少了重量損失。

平板拖車也使用大量擠壓件——Extreme Trailers,LLC制造的拖車就是如此（圖3）。整個平板拖車都使用擠壓件，包括一個大而堅固的擠壓梁（由Pennex Aluminum生產(chǎn)），位于平臺中心以支撐負(fù)載。Extreme Trailers對全鋁制拖車價值主張毫不避諱，稱該拖車“重量減輕了1,800磅，強(qiáng)度提高了50%，以獲得極高的利潤[8]。

1.2 貨車

從汽車設(shè)計到商用車的延續(xù)是電動送貨卡車的多空心搖桿結(jié)構(gòu)。擠壓搖桿現(xiàn)在在輕型電動汽車上很常見，作為一個單獨(dú)的部件，或者作為電池盒的環(huán)境[12]。圖4顯示了電動送貨車上使用的擠壓搖桿的一部分。搖桿結(jié)構(gòu)對于吸收碰撞能量以保護(hù)乘客艙至關(guān)重要，在電動汽車中，它也用于保護(hù)電池系統(tǒng)。

Shyft Group生產(chǎn)Blue Arc，這是一款采用輕型鋁和復(fù)合材料車身的電動送貨車，該車輛還包括貨物區(qū)域的鋁蜂窩架。令人驚訝的是，Shyft只是少數(shù)將輕量化作為公司倡議的電動貨車制造商其中之一。

1.3 多用途和工作用卡車（Utility and Work Trucks）

工作卡車（Work Trucks）展是一個值得參加的有趣活動，因?yàn)檎故玖巳绱硕嗟墓ぷ鲗?shí)用程序和工作卡車，突出了定制每一個以滿足用戶需求的各種方式。大多數(shù)工作卡車床（work truck beds）都配有裝滿工具和材料的抽屜和圍欄，所有這些都是為了滿足工作的特定要求而設(shè)計的。擠壓件非常適合這些系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈冎亓枯p、耐用、不生銹，最重要的是易于定制，具有嚴(yán)格的幾何公差。

輕量化也是工作卡車擠壓件的一個關(guān)鍵屬性。DuraMag?隸屬于Shyft Group，擁有一系列草坪護(hù)理卡車，在角柱和地板等結(jié)構(gòu)上采用6000系列擠壓件。這些卡車的重量比鋼床設(shè)計輕45%[9]。雖然人們可能認(rèn)為鋁制翻斗床（aluminum dump bed）的耐用性不如鋼，但DuraMag證明了這一點(diǎn)。該公司已經(jīng)證明，沙子、礫石甚至大石塊都可以從末端裝載機(jī)掉落到卡車中，而不會損壞卡車底板[10]。

卡車車身并不是工作卡車市場上唯一利用擠壓件的產(chǎn)品。Stellar推出了一種擠壓鋁制起重機(jī)，重量比鋼鐵產(chǎn)品輕30%。輕型加長動臂有兩個好處：增加車輛的有效載荷和在操作期間移動動臂所需的能量更少[11]。當(dāng)然，鋁的耐腐蝕性也意味著更少的維護(hù)和長期耐用性。

二、商業(yè)卡車運(yùn)輸中的材料選擇

地面運(yùn)輸、卡車和汽車中的大多數(shù)結(jié)構(gòu)擠壓產(chǎn)品都使用6000系列合金。在商用車中，大多數(shù)產(chǎn)品突出使用6061-T6，因?yàn)樗哂腥娴男阅?，易于制造和焊接，以及一般的腐蝕性能。6063合金具有更好的腐蝕性能，6005A具有更好的擠壓性能。然而，在與許多商用拖車工程師交談后，很明顯6061是首選。這可能是由于其商業(yè)可用性，這是一個主要考慮因素，因?yàn)橥宪囀袌龅某杀靖偁幏浅＜ち摇?/p>

從車架縱梁到車身結(jié)構(gòu)，卡車運(yùn)輸中有許多關(guān)于高級高強(qiáng)度鋼用于各種部件的參考資料。大多數(shù)車架縱梁為120 ksi（827 Mpa），但現(xiàn)在可提供160 ksi（1,100 Mpa）的縱梁。另一方面，沒有已知的7000系列鋁板或擠壓件用于提供類似的高強(qiáng)度，同時減輕額外的重量。原因可能是7000系列鋁的成本和價值，以及供應(yīng)有限。

燃油效率本身并不是商業(yè)車OEM專注于輕量化的激勵因素。將燃油減少1%需要減輕約2,000磅（907千克）的重量。由于在燃油經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢如此之小，輕量化舉措的動機(jī)是每次旅行能夠攜帶更多貨物。北美貨運(yùn)效率委員會發(fā)布的關(guān)于8級半掛車和拖車輕量化的客觀研究更深入地探討了這一概念[13]。

總結(jié)

展望未來，卡車運(yùn)輸市場正在尋求替代推進(jìn)解決方案，以減少甚至完全避免柴油燃料的使用。電氣化活動如火如荼，但由于充電水平高且基礎(chǔ)設(shè)施不存在，因此面臨重大障礙。電動8級半掛車比柴油拖拉機(jī)重約5,000磅（2,268千克）。

即使在拖車中，也有幾種解決方案正在開發(fā)中，可以從拖車軸中獲取能量，以儲存和驅(qū)動制冷裝置。這增加了拖車的重量，約為數(shù)百磅，這可能會刺激更多的輕量化努力?？ㄜ囘\(yùn)輸市場將繼續(xù)創(chuàng)新，就像負(fù)載穩(wěn)定器和起重臂一樣，鋁擠壓型材被證明是一種低風(fēng)險、具有成本競爭力和耐用的材料，可以實(shí)現(xiàn)輕量化和性能目標(biāo)。

參考文章：

1.“Knapheide introduces aluminum utility bodies for multiple applications,” Trailer Body Builders, February 2023, p. 44.

2.Knapheide website.

3.Wayland, Michael, “Tesla breaks into America’s bestselling cars list for 2022, but trucks still dominate,” CNBC, January 7, 2023.

4.Lovrak, Tess, “Class 8 truck sales top 309k in 2022,” Fleet Equipment Magazine, February 7, 2023.

5.“The Truck/Trailer Solution,” Aluminum Extruders Council.

6.“Low Profile Vers-A-Deck Decking/Shoring Beam,” Ancra Cargo.

7.In person conversation with Ancra Cargo at TMC 2023, which provided the author with informed on use of aluminum extrusions.

8.Extreme Trailers website.

9.“Smooth-Sided Landscape Bodies,” DuraMag.

10.“Proven: The Toughest Dump Body in its class in America!” (video), DuraMag.

11.“Stellar introduces aluminum crane for mechanics trucks,” Trailer Body Builders, March 6, 2019.

12.“Battery Box: Success Stories,” Aluminum Extruders Council.

13.“Confidence Report: Lightweighting 2021,” NACFE, February 2021.

來源：作者：Andrew Halonen，Mayflower Consulting LLC，汽車材料網(wǎng)翻譯整理。