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一种铝合金货厢板材、铝合金货厢以及货车的制作方法

一种铝合金货厢板材、铝合金货厢以及货车
1.本实用新型以申请日为2022年3月11日、申请号为202210242897.3、发明名称为“轻量化变截面车厢及车辆”的发明专利为优先权。
技术领域
2.本实用新型涉及货车技术领域，具体涉及一种铝合金货厢板材、铝合金货厢以及货车。

背景技术：

3.铝合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性能好以及回收价值高等优点，是实现汽车轻量化的重要材料载体。但铝合金成本过高、强硬度值偏低等缺点又在延缓汽车行业以铝代钢的进程。目前，铁质货厢市场占比很高，铝质货厢市场占比则很小，在不影响使用性能的前提下，进一步降低铝质货厢的重量，以缩小铝质和铁质货厢的价格差距，是提升铝质货厢市场占比、促进以铝代钢进程的关键。

技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种铝合金货厢板材、铝合金货厢以及货车，旨在降低铝质货厢的重量。
5.为实现上述目的，本实用新型提出一种铝合金货厢板材，所述铝合金货厢板材用于围合形成货厢，在所述货厢的上下方向上，所述铝合金货厢板材的厚度渐变，在自下至上的方向上，所述铝合金货厢板材的厚度逐渐减小。
6.可选地，所述铝合金货厢板材设有至少一个沿上下方向延伸的过渡区，所述铝合金货厢板材位于所述过渡区的厚度连续变化。
7.可选地，所述过渡区包括厚度呈线性变化的直线型过渡区和/或厚度呈非线性变化的曲线型过渡区。
8.可选地，所述铝合金货厢板材还设有至少一个沿上下方向延伸的等厚区，所述等厚区与所述过渡区邻接，且所述等厚区与所述过渡区的连接处厚度一致。
9.可选地，所述铝合金货厢板材设有多个所述过渡区和多个所述等厚区，多个所述过渡区和多个所述等厚区交替布设。
10.可选地，所述铝合金货厢板材的最大厚度为a1，所述铝合金货车板材的最小厚度为a2，a1/a2≤3。
11.可选地，所述铝合金货厢板材被压制成瓦楞结构。
12.可选地，所述瓦楞结构中的单个瓦楞沿上下方向延伸。
13.进一步地，本实用新型还提出一种铝合金货厢，所述铝合金货厢包括货厢侧板，所述货厢侧板包括如上所述的铝合金货厢板材。
14.可选地，所述铝合金货厢还包括多个沿上下方向延伸的立柱，所述立柱与所述货厢侧板的内侧面固定连接。
15.可选地，所述铝合金货厢还包括防护板，所述防护板可拆卸地安装于所述立柱上。
16.更进一步地，本实用新型还提出一种货车，所述货车包括如上所述的铝合金货厢。
17.本实用新型的技术方案中，通过设计所述铝合金货厢板材在上下方向上呈渐变设置，使得利用所述铝合金货厢板材围合形成货厢时，可以根据所述货厢在实际使用过程中的受力情况来对应设置所述铝合金货厢侧板各个位置的厚度，在货厢侧板承载货物冲撞压力较大的位置适当增厚，提高铝合金货厢侧板的耐穿刺耐冲撞能力，而在货厢侧板承载货物冲撞压力相对较小的位置，则在确保板材具有足够使用强度的前提下适当减薄，从而在整体上降低了铝质货厢的重量。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为铝合金货厢插接式侧板的俯视图；
20.图2为本实用新型提供的铝合金货厢板材的一实施例的断面结构示意图；
21.图3为图2的侧视图；
22.图4为本实用新型提供的铝合金货厢的一实施例中立柱和防护板的结构示意图。
23.附图标号说明：
24.标号名称标号名称10铝合金货厢板材105第三等厚区101第一过渡区12瓦楞结构102第二过渡区20立柱103第一等厚区30防护板104第二等厚区
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25.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包
括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
29.本实用新型提出一种铝合金货厢板材，所述铝合金货厢板材用于围合形成货厢，所述铝合金货厢板材为单层板，图2至图3所示为本实用新型提供的铝合金货厢板材的一实施例，在所述货厢的上下方向(本文中所述上下方向均为货厢或货车的上下方向)上，所述铝合金货厢板材10的厚度渐变。也即，在上下方向上，所述铝合金货厢板材10的厚度不等。
30.为降低铝质货厢的重量，在本实用新型改进前，通常采用的为插接式侧板方案，如图1所示，该侧板是由若干个插接板单元插接而成，插接板单元通过挤压成型制得，分为内外两层板，中间是加强筋，内外层板厚度为0.8mm，加强筋厚度为1.0mm，内外两层板间距约为25mm。这种空心挤压型材结构有助于提高侧板的刚度，但双层板也导致侧板重量较大(4.2m*2.1m*2.1m货厢侧板总重约为480kg)，此外，插接板单元单层板厚度仅为0.8mm，在货物冲撞时容易被刺穿及划伤，同时，在装载货物时，出于稳定性的考虑，货物通常位于侧板中下部位置，侧板上方位置承受货物冲撞的压力相对较小，因此存在结构优化和减重的空间，但插接式侧板方案难以实现有效的结构优化及减重。
31.本实用新型的技术方案中，通过设计所述铝合金货厢板材10在上下方向上呈渐变设置，使得利用所述铝合金货厢板材10围合形成货厢时，可以根据所述货厢在实际使用过程中的受力情况来对应设置所述铝合金货厢侧板各个位置的厚度，在货厢侧板承载货物冲撞压力较大的位置适当增厚，提高铝合金货厢侧板的耐穿刺耐冲撞能力，而在货厢侧板承载货物冲撞压力相对较小的位置，则在确保板材具有足够使用强度的前提下适当减薄，从而在整体上降低了铝质货厢的重量，相比于插接式侧板结构轻40kg以上，因此也显著降低了原材料的采购成本，提高了铝质货厢的价格竞争力。
32.所述铝合金货厢板材10的厚度在上下方向上呈渐变设置的方式有多种，例如可以是所述铝合金货厢板材10下部的厚度大于上部的厚度，也即下厚上薄；也可以是所述铝合金板材10中部的厚度大于上部和下部的厚度，也即中间厚两头薄，等等，具体可以根据货厢在实际应用过程的受力情况来进行设计，均属于本实用新型的保护范围。
33.具体地，在本发明的一实施例中，设置为在自下至上的方向上，所述铝合金货厢板材10的厚度逐渐减小。在货厢的实际使用过程中，较多出现的情况可能是货厢侧板的下部承载更多的货物撞击，受力较大，而货厢侧板的上部承载的货物撞击则相对较小，受力也就较小，因此设置所述铝合金货厢板材10下厚上薄，能够较好地实现在保证所述铝合金货厢板材10具有足够使用强度的情况下，减轻铝合金货厢的重量。
34.设置所述铝合金货厢板材10的厚度渐变有多种实现方式，例如厚度呈连续变化，或者呈阶梯变化，或者是连续变化与阶梯变化组合的方式等等。在本实用新型的一实施例中，设置为所述铝合金货厢板材10的厚度呈连续变化，具体地，所述铝合金货厢板材10设有至少一个沿上下方向延伸的过渡区，所述铝合金货厢板材10位于所述过渡区的厚度连续变化。通过所述过渡区的设置，能够更好地保证所述铝合金货厢板材10的使用强度，且有利于简化所述铝合金货厢板材10的制备工艺。
35.进一步地，在本实用新型的具体实施例中，所述过渡区包括厚度呈线性变化的直
线型过渡区和/或厚度呈非线性变化的曲线型过渡区。也即，当所述过渡区仅设置有1个时，所述过渡区可以设置成为厚度呈线性变化或者是设置为厚度呈非线性变化，当所述过渡区设置有多个时，每个所述过渡区可以彼此独立地设置成为厚度呈线性变化或者呈非线性变化。
36.本实用新型不限定所述过渡区的设置个数，当所述过渡区仅有一个时，所述过渡区可以自所述铝合金货厢板材10的底部一直延伸到顶部，也可以是只分布在所述铝合金货厢板材10的一部分。也即，所述铝合金货厢板材10可以设置成整体厚度在上下方向上连续变化，也可以设置成其厚度在上下方向上呈阶梯式变化。具体地，在图2所示的实施例中，所述过渡区包括沿上下方向依次设置的第一过渡区101和第二过渡区102，且所述第一过渡区101和所述第二过渡区102均设置成为厚度呈线性变化，有利于简化所述铝合金货厢板材10的制备工艺。更具体地，所述第一过渡区101和所述第二过渡区102的高度(本文中的高度均是指沿上下方向的尺寸)均设置为50mm。
37.进一步地，在本实用新型实施例中，所述铝合金货厢板材10还设有至少一个沿上下方向延伸的等厚区，所述等厚区与所述过渡区邻接，且所述等厚区与所述过渡区的连接处厚度一致，如此，使得所述铝合金货厢板材10整体上较为平滑，避免了出现厚度突变而导致所述铝合金货厢板材更容易因货物冲撞而受损，以及带来加工上的难度。
38.同样地，本实用新型不限定所述等厚区的设置个数，可以设置一个，也可以设置多个，优选地，在本实用新型的实施例中，所述铝合金货厢板材10设有多个所述过渡区和多个所述等厚区，多个所述过渡区和多个所述等厚区交替布设。具体地，在图2所示的实施例中，所述等厚区包括沿上下方向依次设置的第一等厚区103、第二等厚区104和第三等厚区105，所述第一等厚区103和所述第二等厚区104通过所述第一过渡区101连接，所述第二等厚区104和所述第三等厚区105通过所述第二过渡区102连接。更具体地，所述第一等厚区103的高度为1000mm，所述第二等厚区104的高度为700mm，所述第三等厚区105的高度为300mm。需要说明的是，图2所示仅为本实用新型提供的一实施例，其中所标注的尺寸并不代表实际尺寸，在所述铝合金货厢板材10的实际设计和加工过程中，应当以铝合金货厢的实际需求来进行相应的尺寸设计。
39.进一步地，在本实用新型的实施例中，所述铝合金货厢板材10的最大厚度为a1，所述铝合金货厢板材10的最小厚度为a2，a1/a2≤3。如此，能够保证所述铝合金货厢板材在减重的基础上满足使用性能需求。也即，无论所述铝合金货厢板材10的厚度最大处或最小处位于所述过渡区还是位于所述等厚区，只需要满足最大厚度a1和最小厚度a2的比值不超过3即可。具体地，在图2所示的实施例中，所述铝合金货厢板材10的厚度最大处位于所述第三等厚区105，所述铝合金货厢板材10的厚度最小处位于所述第一等厚区103，其中，所述第一等厚区103、所述第二等厚区104、所述第三等厚区105的厚度依次设置为0.8mm、1.2mm和1.5mm。
40.以下提供一种制备所述铝合金货厢板材10的工艺方法，包括以下步骤：
41.步骤s10、选用铝合金等厚板作为原材料，采用圆辊变间隙轧制的方式将所述铝合金等厚板一道次轧制成形，得铝合金变厚板；
42.步骤s20、对所述铝合金变厚板依次进行退火、机械预处理、化学预处理以及阳极氧化，制得变料厚的铝合金货厢板材10。
43.以铝合金等厚板作为原材料，采用圆辊变间隙轧制的方式对所述铝合金等厚板进行轧制，单道次轧制成形，在轧制过程中通过调整圆辊辊缝间距(即圆辊辊面之间的间隙)实现变厚度轧制，在辊缝出口设置测厚仪，在测厚仪后面安装读码器测量板材轧制长度。通过采用圆辊变间隙单道次轧制成形的方式，可以避免采用激光拼焊等方式带来的连接处性能恶化、生产工序增加等问题，进一步保证了铝合金货厢板材10的使用性能。轧制完毕后，再对完成轧制的所述铝合金变厚板进行退火处理，通过简单的一个热处理工艺，实现所述铝合金变厚板的厚度及性能双重差异化调控，保证所述铝合金变厚板厚度较薄处的强度。接着，再依次进行机械预处理、化学预处理以及阳极氧化处理，提高所述铝合金变厚板的表面质量。
44.所述铝合金等厚板优先选用材质为3xxx系铝合金或5xxx系铝合金的板材，具有成形性好、不可热处理强化的特点，有利于确保板材的成形性并减少热处理的工序及成本。
45.对所述铝合金车厢板材10进行轧制成形时，优选选用比目标板材最厚区域的厚度略厚的铝合金等厚板作为轧制对象，在轧制过程中及时调控圆辊的辊缝间距，以实现变厚度轧制。具体地，所述圆辊的辊缝间距为b，所述铝合金等厚板的轧制区域目标厚度为c，b＝(85～95％)*c。也即，设置圆辊辊缝间距比板材的各部位目标厚度小5～15％，以抵消板材弹性变形以及轧辊挠曲、压扁变形导致的轧板厚度偏差，从而实现板材的高精度成形。
46.进一步地，所述圆辊两侧均设有卷料机，也即在所述圆辊的进料侧和出料侧均设有卷料机，对轧制中的所述铝合金等厚板同时反向施卷，也即，利用所述卷料机对轧制中的铝合金板材施加张力，以提高轧板的平整度。其中，轧辊出料侧电机施加的卷曲力应不小于轧辊入料侧电机所施加的卷曲力，以顺利实现送料轧制。
47.更进一步地，在轧制过程中，在所述圆辊和所述铝合金等厚板的接触处喷洒润滑液，以减少轧辊的热凸度，提高轧板表面的平整度和内应力分布均匀性。具体地，所述润滑液包括煤油和植物油，所述煤油和所述植物油的体积比为1:0～1:5。也即，在一些实施例中，所述润滑液可以仅包括煤油。在另一些实施例中，所述润滑液也可以同时包括煤油和植物油，且所述煤油和植物油的体积比不小于1:5。
48.对所述铝合金变厚板进行退火的步骤，包括：将所述铝合金变厚板置于罩式退火炉中，所述铝合金变厚板为卷料，卷料内径大于100mm，外径不大于罩式退火炉的内径，卷料圆心沿高度方向位于一条直线上。然后，对所述铝合金变厚板进行加热，在2h内升温至250～450℃，保温2～6h，在250～350℃下保温适当时间后，超过30％变形量的轧制区域会发生较高程度的静态再结晶，晶粒获得显著细化，使得该区域轧板强度和延伸率同时提高；而在变形量不超过30％的区域，高温退火会使得晶粒发生静态回复，晶粒内部缺陷密度显著下降，但晶粒仍保持变形后的纤维状，并产生择优取向，使得该区域轧板获得织构强化以及类似纤维强化的双重强化效果，同时静态回复的发生确保该区域轧板保持中等延伸率。在保温结束后，即可停止加热，打开炉门，使所述铝合金变厚板卷料在炉内自然缓慢降温，通过这种冷却方式实现铝合金性能稳定化处理，能够避免在室温下因时效析出物在晶界等处的异常偏聚及长大而出现时效软化现象。
49.参阅图3所示，在本实用新型实施例中，所述铝合金货厢板材10还设有瓦楞结构12，有助于提高所述铝合金货厢板材10的刚度。具体地，所述瓦楞结构12中的单个瓦楞沿上下方向延伸，也即，单个瓦楞的走向与所述铝合金货厢板材10的厚度变化方向一致。所述瓦
楞结构12可以采用模压机或辊压机制成，所述瓦楞结构12可以均匀分布在所述铝合金货厢板材10上，也可以仅在所述铝合金货厢板材10局部设置所述瓦楞结构12，具体可以根据实际的强度需求、加工难度、美观性等等因素综合考虑。
50.本实用新型还提出一种铝合金货厢，所述铝合金货厢包括货厢侧板，所述货厢侧板包括铝合金货厢板材10，所述铝合金货厢板材10的具体结构参照上述实施例。可以理解的是，由于本实用新型提供的铝合金货厢采用了本实用新型上述提供的铝合金货厢板材10的全部实施例，因此至少具有上述实施例所带来的的全部有益效果，在此不再一一赘述。
51.所述铝合金货厢板材10在围合形成所述铝合金货厢时，货厢侧板下厚上薄，货厢侧板之间通过焊接、铆接或胶接等当时进行连接，并与货厢上下纵框进行铆接或焊接实现固定。进一步参阅图4所示，所述铝合金货厢还包括多个沿上下方向延伸的立柱20，所述立柱20与所述货厢侧板的内侧面固定连接。如此，通过在货厢内设置所述立柱20，并将所述货厢侧板与所述立柱20连接，以实现所述铝合金货厢板材10的进一步固定，提高结构稳定性和强度。需要说明的是，当所述铝合金货厢板材10设有所述瓦楞结构12时，所述立柱20的数量可适当减少，图4所示实施例中所述立柱20的设置数量为9根。
52.所述立柱20可以选用铝质或非铝制型材，例如选用实木质型材等，与货厢上下纵框通过钉接、铆接或螺栓连接等形式进行固定。在所述铝合金货厢板材10和所述立柱20的组装完成后，可对货厢进行整体cae分析，以及进行侧板刚度cae分析，根据仿真结果及时调整所述铝合金货厢板材10上的瓦楞结构12和/或所述立柱20的结构设计，直至通过cae仿真分析为止。
53.进一步地，参阅图4所示，在本实用新型的实施例中，所述铝合金货厢还包括防护板30，所述防护板30可拆卸地安装于所述立柱20上。所述防护板30可选用易于购买、质量轻、成本低的材料，例如木质材料等，包括但不限于为杨木板等，且优选为所述防护板30的厚度不大于3mm。如此，通过所述防护板30的设置，能够保护货厢侧板避免货物冲撞的冲击力直接传导至货厢侧板，延长货厢侧板的使用寿命，从而解决插接式侧板方案中没有骨架结构而不便于内防护板的安装及调节等问题。并且，通过设置所述防护板30与所述立柱20可拆卸连接，例如钉接等，可以根据装载货物的实际情况，上下调整所述防护板30的高度，以实现有效保护货厢侧板的目的。本实用新型实施例中，通过所述瓦楞结构12和所述立柱20及所述防护板30的设置，最终可实现货厢侧板相较于插接板式侧板减重30～50kg。
54.本实用新型还提出一种货车，所述货车包括铝合金货厢，所述铝合金货厢的具体结构参照上述实施例。可以理解的是，由于本实用新型提供的货车采用了本实用新型上述提供的铝合金货厢的全部实施例，因此至少具有上述实施例所带来的的全部有益效果，在此不再一一赘述。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种铝合金货厢板材，其特征在于，所述铝合金货厢板材用于围合形成货厢，在所述货厢的上下方向上，所述铝合金货厢板材的厚度渐变，在自下至上的方向上，所述铝合金货厢板材的厚度逐渐减小。2.如权利要求1所述的铝合金货厢板材，其特征在于，所述铝合金货厢板材设有至少一个沿上下方向延伸的过渡区，所述铝合金货厢板材位于所述过渡区的厚度连续变化。3.如权利要求2所述的铝合金货厢板材，其特征在于，所述过渡区包括厚度呈线性变化的直线型过渡区和/或厚度呈非线性变化的曲线型过渡区。4.如权利要求2所述的铝合金货厢板材，其特征在于，所述铝合金货厢板材还设有至少一个沿上下方向延伸的等厚区，所述等厚区与所述过渡区邻接，且所述等厚区与所述过渡区的连接处厚度一致。5.如权利要求4所述的铝合金货厢板材，其特征在于，所述铝合金货厢板材设有多个所述过渡区和多个所述等厚区，多个所述过渡区和多个所述等厚区交替布设。6.如权利要求1所述的铝合金货厢板材，其特征在于，所述铝合金货厢板材的最大厚度为a1，所述铝合金货车板材的最小厚度为a2，a1/a2≤3。7.如权利要求1所述的铝合金货厢板材，其特征在于，所述铝合金货厢板材被压制成瓦楞结构。8.如权利要求7所述的铝合金货厢板材，其特征在于，所述瓦楞结构中的单个瓦楞沿上下方向延伸。9.一种铝合金货厢，其特征在于，所述铝合金货厢包括货厢侧板，所述货厢侧板包括如权利要求1至8中任意一项所述的铝合金货厢板材。10.如权利要求9所述的铝合金货厢，其特征在于，所述铝合金货厢还包括多个沿上下方向延伸的立柱，所述立柱与所述货厢侧板的内侧面固定连接。11.如权利要求10所述的铝合金货厢，其特征在于，所述铝合金货厢还包括防护板，所述防护板可拆卸地安装于所述立柱上。12.一种货车，其特征在于，所述货车包括如权利要求9至11中任意一项所述的铝合金货厢。

技术总结

本实用新型公开一种铝合金货厢板材、铝合金货厢以及货车，所述铝合金货厢板材用于围合形成货厢，在所述货厢的上下方向上，所述铝合金货厢板材的厚度渐变，在自下至上的方向上，所述铝合金货厢板材的厚度逐渐减小。本实用新型通过设计所述铝合金货厢板材在上下方向上呈渐变设置，使得利用所述铝合金货厢板材围合形成货厢时，可以根据所述货厢在实际使用过程中的受力情况来对应设置所述铝合金货厢侧板各个位置的厚度，在不影响使用性能的前提下，整体上降低了铝质货厢的重量，实现铝质货厢的轻量化，缩小了铝质和铁质货厢的价格差距，可提升铝质货厢市场占比、促进以铝代钢进程。促进以铝代钢进程。促进以铝代钢进程。