新能源汽车市场火爆 激发锻造铝合金车轮蓬勃发展

铝圈哥张全兴

新能源汽车工业的快速发展,带动国内锻造铝合金车轮产业的发展。我国铝轮毂市场前景看好,有很大的潜力。

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一、锻造铝合金车轮市场跟随新能源汽车发展所产生的需求

随着汽车节能降耗要求的不断高涨,安全和环保法规日趋严格,汽车轻量化的要求更为迫切。铝合金质量轻、强度高、成形性好、回收率高,对降低汽车自重、节省轮胎、减少油耗、减轻环境污染与改善操作性能等有着重大意义,已成为汽车工业的首选材料;锻造铝合金车轮也随之受到青睐,特别是新能源汽车!

中国新能源汽车产业始于21世纪初。2001年,新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题,并规划了以汽油车为起点,向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来,我国提出“节能和新能源汽车”战略,政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。

2008年,新能源汽车在国内已呈全面出击之势。2008年成为我国“新能源汽车元年”。2008年1-12月新能源汽车的销量增长主要是乘用车的增长,1-12月新能源乘用车销售899台,同比增长117%,而商用车的新能源车共销售1536台,锻造铝合金车轮的安装率仅仅为0.01%都不到。

2009年,在密集的扶持政策出台背景下,我国新能源汽车驶入快速发展轨道。虽然新能源汽车在中国汽车市场的比重依然微乎其微,但它在中国商用车市场上的增长潜力已开始释放。锻造铝合金车轮的安装率为0.05%左右。

2010年,我国正加大对新能源汽车的扶持力度,新能源汽车正进入全面政策扶持阶段;锻造铝合金车轮的安装率为0.07%左右。

2011-2015年开始进入产业化阶段,在全社会推广新能源、城市客车、混合动力、纯电动车;至今锻造铝合金车轮的安装率为32%左右;重卡市场的锻造铝合金车轮安装率也达到了18%。

二、锻造铝合金车轮项目之所以蓬勃发展取决于锻造铝合金轮圈的特点

锻造铝合金轮圈和普通卡车铁圈对比:

1.自身轻。锻造铝圈的重量只相当于铁圈的二分之一重,以22.5X8.25的为例;锻造铝圈为24公斤,铁圈为至少48公斤。

2.节省燃油。安装锻造铝圈以后,由于整车的重量降低,减少了车轮的转动惯性,使汽车加速性能提高,并相应减少了制动能量的需求,从而降低了油耗,再加上锻造铝圈特有的空气流动及滚动阻力,所以百公里测试节省率为每百公里最少节省2升油(更换锻造铝圈并使用空调以后的百公里油耗比未换锻造铝圈并未开空调的油耗测试,前者比后者低2.5升油耗)。

3.轮胎磨损降低26%。由于锻造圈的特性,它的平衡值为0,不容易变形,散温快(正常行驶温度比铁圈低20-30度)对悬挂系统的保护较佳,所以对轮胎的磨损大大降低,使每条轮胎多跑5-8万公里不等)。

4.刹车的维修费用降低。由于锻造铝圈的特性散温快,正常行驶温度低,所以对刹车系统不耐高温的材料及配件有极佳的保护效果,从而大大降低了刹车系统的维修费用。

5.承载能力高,锻造圈的承载能量是普通铁圈的5倍。锻造车轮在承受71200公斤后才变形5厘米。铁圈只承受13600公斤后已变形5厘米,换句话说,锻造车圈的强度是超越钢圈的5倍。

6.轻量化带来更好的收益以专跑无锡到厦门货运线路的某车队的40吨半挂车为例,该车有22个车轮,采用铝合金轮圈后,整车重量减轻528公斤以上。按运输成本每吨公路0.5元计算,无锡到厦门的里程大约1200公里,该车每天单次的运输收入可以增加316元,每年以300天计算,年增加收入94800元。减去铝轮圈的一次性投入,当年的实际增加效益也在61800元以上。

7.铝轮圈回收价值高,1个24kg的铝合金轮圈回收价值达250元。

8.降低碳排放。

(1)生产制造过程中降低二氧化碳排量:生产1吨钢铁的碳排放量为1700kg;而生产1吨铝的碳排放量是1500kg。以生产过程中碳排放量的计算,生产1个23kg铝轮圈比46kg的铁轮圈的材料碳排放量可以减少87.4kg。

(2)降低油耗减少碳排放:以每天行驶1000公里计算,1000公里/天×2.5升(每100公里降低的油耗)×300天×0.785kg(每升燃油的碳排放量)=每年降低碳排放5887kg。

三、锻造工艺铝合金车轮与铸造工艺铝合金车轮现状----新老交替期

1、铝合金车轮的材料

A356是一种铸造铝合金,它是Al-Si-Mg系合金,由于含有大量的Si(含量6.5—7.5%),使A356铝合金具有良好液态流动性和综合的铸造性能。但是,也因此使此类铝合金的冲击性降低。铸造铝合金轮圈就是采用此类铝硅镁合金生产的。

6061合金是一种变形铝合金,也就是通常说的可锻造铝合金,由于对其液态流动性没有要求,而对其固态变形要求比较高,因此,它的Si的含量0.4~0.8%。因此它的抗冲击能力要比A356铸造铝强得多。大多数锻造铝合金轮圈是用6061合金锻压的。

2、铝合金车轮的生产工艺,可分为铸造、锻造以及介于铸造和锻造之间制造方式。

(1)铝车轮的铸造工艺(六丰、万丰、曙光、戴卡、跃岭、申利卡等采用此工艺)

A356铝合金的熔化——除气——浇注——成型——T6热处理——机加工——表面处理等。

重力铸造铝轮圈的工艺,就是将熔化的铝液从模具上的浇口直接浇注到模具中冷却成型。这种铸造方式简单,模具成本低。但是,浇冒口比较大,铝料耗费大;浇注时容易卷进气体和杂质,流量和温度稳定性差,因此,铸造缺陷比较多。在此基础上发展而来的倾斜式重量铸造能够减少这些缺陷。

低压铸造铝车轮工艺,是在模具下面的铝液保温炉内,通过升液管直接将铝液通过空气压力注入轮圈模型中,原理与气压式热水瓶类似。这样的方式温度和速度稳定,不会将气体和杂质带入模具中,因此,铸造缺陷比较少。由于浇冒口几乎没有,铝料耗费比较少。在此基础上发展出差压铸造和气氛保护铸造能够使铸造缺陷减少到最低程度。

(2)锻造的制造工艺(中信戴卡、戴卡宏鑫、江苏珀然锻造、固德镁铝、正宇铝业 华安正兴等采用此工艺)

6061铝合金圆棒——根据毛坯重量切割成段——加热到400度左右——在8000吨以上的锻压机进行3到4次的锻造初步成型——强力旋压机最终冷旋成型——T6热处理——机加工——表面处理等。

通过锻压的铝合金密度高,晶粒细化并且呈出纤维状的组织,其硬度、抗拉强度、屈服强度等机械性能和强度大大提高。同时,避免了铸造铝合金的疏松、气孔、冲击性差的缺陷。因此,同一规格的锻造铝合金车轮的力学性能要比铸造轮圈的高30%左右,而重量可以做得比后者轻20%左右。

另外,锻造铝车轮含硅量比铸造铝轮圈少、密度大。因此,锻造铝车轮导电性和导热都比铸造铝车轮好。所以,锻造铝轮圈能够通过阳极氧化进行表面完美的着色处理;导热性好更能够减少爆胎和刹车系统的损耗。

(3)介于铸造和锻造之间工艺

挤压铸造(也叫熔汤锻造),也就是在铸造完毕后在模具中进行加压,使其晶粒细化而密度增加,提高强度减少重量。铸造加旋压,是用铸造毛坯通过旋压机拉伸挤压轮圈胎环的部位,使胎环部位晶粒细化而密度增加,增强机械性能减轻重量。还有国内近年来发明的所谓连铸连锻的技术。国外还有半凝固锻造,其技术难度和设备要求非常高。

但是,这些铝车轮的制造都采用的是Al-Si-Mg系合金。机械性能,特别是冲击性能都不能够与锻造铝合金车轮相比较。

由于铝轮毂生产是一个高投入、高产出的行业,许多企业都投资铸造工艺铝车轮行业。

铸造铝车轮是一种材料密集型、劳动力密集型的低附加值产品,再加上铝铸造是一个有污染、耗能高、工人劳动条件差的行业,欧美等发达国家目前对这类产品均不感兴趣,铝轮毂产业已逐步向第三世界转移,直接外买产品。

我国铸造工艺铝车轮产品生命周期已经进入成熟期,由于铸造工艺铝车轮产品在导入、成长期用了大量的时间;相对来讲成熟比较短、衰退来的比较早。在2005年我国铸造工艺铝车轮进入成熟期时,锻造工艺铝合金车轮悄然兴起;形成了比较健康的新老交替期;铸造工艺铝车轮导入、成长期用了近20年的时间,而锻造工艺铝车轮仅仅是10年时间,所以锻造工艺铝车轮更具备较长成熟期的发展条件,锻造工艺铝合金轮毂就更具有较强的竞争优势 。

四、前景

国内铝轮毂市场竞争比较激烈,但根据汽车工业的发展状况及国外汽车制造商在国内的投资意向,我国铝轮毂市场前景仍然看好,还有很大的潜力。向国外出口、开发国际市场也是我国铝轮毂产品主要销售方向之一。 同时,国内汽车锻造工艺铝合金轮毂的需求量也大幅增加。

锻造铝合金车轮今后发展方向:搞专业化生产,强化知识产权,提高过硬的开发能力,把锻造铝合金车轮产品做到更精、更好;短短的10年发展见证了中国锻造铝合金车轮的发展之路,按照产品的生命周期来看(导入期、成长期、成熟期和衰退期),这仅仅是导入阶段,刚刚步入锻造铝合金车轮生命中的小学阶段,在中国制造环境的这只大手推动下,成长期会大大缩短,直接进入成熟期达到高潮阶段,

2015年中国商用车上铝合金车轮使用量,按照安装数量统计:商用车锻(铸)造铝合金车轮460000件,其中包含中国制造的以及进口到国内的商用铝合金车轮。乘用车锻造铝合金车轮,中国制造以及进口到国内的不足80000件。

在2017年年初统计2016年的工作时将会发现,商用车锻造铝合金车轮,乘用车锻造铝合金车轮的车辆安装数量会在呈现35%和45%以上的增长。在2018年年初统计2017年的工作时将会发现,商用车锻造铝合金车轮,乘用车锻造铝合金车轮的车辆安装数量会在2016年的基础上呈现30%和40%以上的增长。

作者:铝圈哥张全兴

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专业:工商管理 从事轻量化锻造铝合金车轮事业10余年 业内称为铝圈哥


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