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  • 新能源汽車火爆,帶動(dòng)鋁合金汽車板、電池箔及車身型材快速增長!

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    2022年01月11日 09:26:05
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    未來汽車輕量化鋁應(yīng)用市場不容小覷。

    回顧2021,對于汽車行業(yè)來說,是挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的一年。行業(yè)面臨著芯片供應(yīng)緊張、散點(diǎn)疫情爆發(fā)、政策法規(guī)調(diào)整等諸多因素的影響;但是,新能源汽車市場需求的旺盛,被越來越多消費(fèi)者認(rèn)可和接受,以及產(chǎn)銷量持續(xù)創(chuàng)新高等促進(jìn)了汽車行業(yè)的發(fā)展。


    據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)此前預(yù)測,2021年中國汽車總銷量有望達(dá)到2610萬輛,同比增長3.1%。其中,乘用車銷量2130萬輛,同比增長5.6%;商用車銷量480萬輛,同比下降6.4%;新能源汽車銷量340萬輛,同比增長1.5倍。預(yù)計(jì)2022年中國汽車總銷量2750萬輛,同比增長5.4%,其中,乘用車銷量2300萬輛,同比增長8%;商用車銷量450萬輛,同比下降6%;新能源汽車銷量500萬輛,同比增長47%。


    擴(kuò)大鋁應(yīng)用,增加鋁消費(fèi),始終是鋁工業(yè)發(fā)展的一件大事。近年來,汽車輕量化的發(fā)展為擴(kuò)大鋁應(yīng)用提供了廣闊的市場空間,相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì),到2025年,汽車整車較2015年將減重20%,單車用鋁量達(dá)到250kg;到2030年,較2015年將減重35%,單車用鋁量達(dá)到350kg。可見,未來汽車輕量化鋁應(yīng)用市場不容小覷。


    新能源汽車對輕量化需求極為迫切,純電動(dòng)汽車整車重量每降低10kg,續(xù)航里程可增加2.5km。特斯拉和蔚來汽車輕量化引領(lǐng)行業(yè),比亞迪、北汽新能源、吉利汽車等傳統(tǒng)車企亦紛紛加碼輕量化布局。在節(jié)能減排政策與電動(dòng)化加速的驅(qū)動(dòng)下,汽車輕量化正在加速,其中底盤輕量化為新藍(lán)海,鋁制電池盒、副車架、控制臂、轉(zhuǎn)向節(jié)等滲透率不斷提升,同時(shí)熱成型車身件也開始大規(guī)模應(yīng)用。目前,最主流的輕量化材料為高強(qiáng)度鋼和鋁合金材料。


    目前,美國、日本、德國是汽車采用鋁合金最多的國家,如德國大眾(Audi A8、A2),日本的NXS等車身用鋁合金量達(dá)80%。我國汽車除上海桑塔納、一汽奧迪和捷達(dá)均引進(jìn)鋁合金生產(chǎn)線外,國產(chǎn)以紅旗較多,約80~100 kg。


    有資料表明,用鋁合金結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼結(jié)構(gòu),可使汽車質(zhì)量減輕30%~40%,制造發(fā)動(dòng)機(jī)可減輕30%,制造車輪可減輕50%。采用鋁合金是汽車輕量化及環(huán)保、節(jié)能、提速和運(yùn)輸高效的重要途徑之一;另外,鋁合金的主要優(yōu)點(diǎn)是重量輕,散熱性好。因此,研究開發(fā)鋁合金汽車零件目前顯得十分必要。


    隨著發(fā)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,氣閥結(jié)構(gòu)成為發(fā)動(dòng)機(jī)的主流設(shè)計(jì)趨勢。與兩氣閥發(fā)動(dòng)機(jī)相比,每缸四氣閥的氣缸蓋比每缸兩氣閥的氣缸蓋在工作時(shí)要產(chǎn)生更多的熱量,采用全鋁合金缸蓋是最好的解決辦法。目前,轎車發(fā)動(dòng)機(jī)部件中不僅活塞、散熱器、油底殼缸體采用鋁合金材料,而且缸蓋、曲軸箱也采用這種材料。


    在目前的形式下,在發(fā)動(dòng)機(jī)上采用鋁合金替代鑄鐵已經(jīng)成為主流趨勢。法國汽車的鋁汽缸套已達(dá)100%,鋁汽缸體達(dá)45%。在未來幾年里,隨著高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋁合金材料的開發(fā)成功和制造工藝的不斷改進(jìn),鋁合金材料將愈來愈多的用來制造這一類零部件。汽車用鋁合金可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金。鑄造鋁合金在汽車上的使用量最多,占80%以上,其中又分為重力鑄造件,低壓鑄造件和其它特種鑄造零件。變形鋁合金包括板材、箔材、擠壓材、鍛件等。世界各國工業(yè)用鋁合金材料的品種構(gòu)成雖然有一定的差異,但大體是相同的。其品種構(gòu)成:鑄件占80%左右,鍛件占1%~3%,其余為加工材。美國汽車工業(yè)中變形鋁合金占較大比例,達(dá)36%。


    6XXX系合金是目前汽車工業(yè)用得最多的汽車鈑金件鋁合金,它們有優(yōu)異的成形性能,兼具高的強(qiáng)度性能、抗腐蝕性能、折邊性、高表面性能等,同時(shí)涂漆烘烤后,強(qiáng)度性能又有一定的提高。


    汽車內(nèi)外板用鋁合金板取代鋼板,可使車身減輕40%~50%,進(jìn)而使整車凈質(zhì)量下降約10%。福特Model T型車、福特Prodigy車、FORD T-150皮卡車、捷豹XJ、法拉利360、克萊斯勒Prowler、大眾31 Lupo、奧迪A2、A8、本田混合動(dòng)力轎車(the Honda Insight)、Honda NSX、特斯特-Model、S等均采用鋁制車身。用ABS制造發(fā)機(jī)蓋與行李箱蓋的更是不勝枚舉。


    6016合金廣泛應(yīng)用于ABS,但熱處理工藝復(fù)雜,在固溶處理與烤漆處理之間必須進(jìn)行預(yù)時(shí)效處理T4P,方可獲得良好的性能。因?yàn)闆_壓前應(yīng)有良好的成形性能,而在沖壓后的烤漆過程中又能迅速提高強(qiáng)度,從而有高的抗凹性。6016合金板材經(jīng)固溶-T4P-烤漆處理后能夠兼顧這兩方面的要求,但工藝參數(shù)對最終性能影響甚大,固溶處理不充分降低T4P和烤漆過程中人工時(shí)效的析出動(dòng)力,保溫時(shí)間長又可能導(dǎo)致晶粒粗化,預(yù)時(shí)效濕度低則降低板材放置過程中的性能穩(wěn)定性和烤漆過程中的硬化效果,溫度過高又會(huì)影響沖壓過程的成形性能。由此可見應(yīng)優(yōu)化固溶和T4P工藝參數(shù),才能獲得理想的綜合性能。


    目前,制約鋁合金在汽車上大量應(yīng)用的主要原因之一是其價(jià)格比鋼材的高,為了促進(jìn)鋁合金在汽車上的大量應(yīng)用,必須降低材料成本。除開發(fā)低成本的鋁合金和先進(jìn)的鋁合金成形工藝外,回收再生技術(shù)可進(jìn)一步降低鋁合金的生產(chǎn)成本。擴(kuò)大鋁合金應(yīng)用的另一個(gè)研究方向是開發(fā)新的各種連接技術(shù),今后發(fā)展的多材料結(jié)構(gòu)轎車要求連接兩種不同類型的材料(如鑄鐵一鋁、鋼一鋁、鋁一鎂等),對這些連接技術(shù)以及對材料和零件防腐蝕的表面處理技術(shù),是今后擴(kuò)大鋁合金在汽車上應(yīng)用的重要課題。

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