锻造铝合金车轮发展需求、特点、现状、前景

 锻造铝合金车轮发展需求、特点、现状、前景

 2008年以来至今,汽车工业尤其是重新能源汽车在国际政策的刺激下发展迅速,新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。 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。主要对国内新能源汽车锻造铝合金车轮市场需求及生产现状进行综述。

 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

 能源、环境和安全是当今世界各国极为关注的三大问题,汽车工业的发展和汽车应用普及同这三大问题密切相关。随着现代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亲赖!特别是新能源汽车!

 2013年1月6日,中国北京、上海、深圳等25个试点城市共示范推广各类节能与新能源汽车2.74万辆。其中,公共服务领域2.3万辆,私人领域0.44万辆。2013年3月底将完成财政补贴清算,示范推广规模将达到3.97万辆。我国建成充(换)电站174个,充电桩8107个,建立了相对完善的技术标准及检测体系,商业化示范运行规模国际领先。

 2014年3月29日,长江三角洲城市经济协调会第十四届市长联席会议在江苏省盐城市召开。来自长三角区域30个城市的市长出席了本次会议。

 《关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》,通知明确,2017-2018年的补贴在2016年基础上下降20%,2019-2020年在2016年基础上下降40%。该政策的实施期限是2016-2020年,四部委将根据技术进步、产业发展、推广应用规模、成本变化等因素适时调整补助政策。

 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。新能源商用车——主要是液化石油气客车、液化天然气客车、混合动力客车等——销量同比增长178.98%,至4034辆。“新能源汽车”在中国商用车市场已开始迅猛增长;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,2010年6月1日起,国家在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。2010年7月,国家将十城千辆节能与新能源汽车示范推广试点城市由20个增至25个。选择5个城市进行对私人购买节能与新能源汽车给予补贴试点。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。

 2016-2020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%。

 2012年5月,为加快培育发展新能源汽车,新能源汽车项目每年将获10-20亿元资金支持。

 2012年4月18日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议,会议决定争取到2015年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆,到2020年超过500万辆;2015年当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至每百公里6.9升,到2020年降至5.0升；新能源汽车、动力电池及关键零部件技术整体上达到国际先进水平。

 2014年,中国新能源汽车全年生产78499辆,生产量同比增长近3.5倍,销售74763辆,销售量同比增长近3.2倍。

 2015年1月到4月,我国新能源汽车累计生产3.44万辆,同比增长近3倍。其中,纯电动乘用车生产1.59万辆,同比增长近3倍,插电式混合动力乘用车生产8780辆,同比增长3倍；纯电动商用车生产6416辆,同比增长5倍,插电式混合动力商用车生产3330辆,同比增长70%。

 2016-2020年,我国将进一步普及新能源汽车、多能源混合动力车,插电式电动轿车,氢燃料电池轿车将逐步进入各个领域。

 乘用车、商用车采用锻造铝合金车轮的数量在逐年递增;为什么锻造铝合金车轮会如此受到亲赖?

 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,符合社会发展进步的规律,顺应汽车工业的大发展,为汽车工业的轻量化、节能减排做出了突出的贡献:

 锻造铝合金车轮的优点:锻造铝合金轮圈和普通卡车铁圈分析及对比

 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

 分析一下铝车轮的各种生产工艺及材料

 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。(目前辽宁忠相铝业有限公司 立中车轮集团采用此工艺)

 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。他们的机械性能,特别是冲击性能都不能够与锻造铝合金车轮相比较。

 2015年铸造工艺铝车轮预计出口量达到8.34亿公斤, 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。

 依照中信戴卡股份是中国中信集团公司于1988年投资组建的中国大陆第一家铝车轮制造企业为据,我国铸造工艺铝车轮产业的发展有28年的历史,从一个新兴的汽车零部件产业,发展到目前铸造工艺铝车轮制造厂有百余家,主要分布在山东、河北、江苏、浙江、云南、吉林、河南、广东、福建、安徽等地。

 根据事物发展规律我国铸造工艺铝车轮产品生命周期已经进入成熟期,由于我国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 。

 在政府政策的领引下锻造铝合金车轮项目在2005年伊始,已经悄然开始了:具有代表性的锻造铝合金车轮企业有:中信戴卡轮毂制造股份有限公司、浙江戴卡宏鑫科技有限公司;随之而来的也有进口锻造铝合金车轮品牌:美铝车轮、美国雅固拉车轮、富成车轮、亚猎士车轮、巧新车轮……以及韩国液态模锻车轮等等,在中国遍地开花。不仅国内如此,在国际市场上相对比较发达的国家,锻造铝合金车轮的安装率达到70%以上,而今北美的卡车安装率已达到95%以上, 商用车的方向轮几乎全是锻造铝合金车轮,可见锻造铝合金车轮的市场是多么巨大。

 四、前景----锻造铝合金车轮项目备受各界的关注,并为之努力奋斗:

 综上所述,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。此外,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。

 汽车工业作为我国支柱产业,近几年得到飞速发展,与此同时,国内汽车锻造工艺铝合金轮毂的需求量也大幅增加。

 2005年至今,继中信戴卡、浙江戴卡宏鑫之后,陆陆续续出现了多家锻造铝合金车轮生产企业以及机加工企业:秦皇岛戴卡兴龙、山西银光华盛镁业、江苏珀然(连云港宝石精密重工)、山东固德、东营正宇车轮 、山东德通车轮、正兴华安铝车轮 、浙江巨科铝业、立中车轮集团、辽宁忠相铝业、秦皇岛新轻合金车轮、北京京翰林等,还有一些企业在紧锣密鼓的开始锻造铝合金轮圈项目;预计近几年在河北、浙江、江苏、山东、福建等省还会有锻造铝合金车轮企业出现;目前在生产采用铸造工艺、液态模锻工艺以及钢圈的企业会转型向锻造工艺铝合金车轮项目。

 五、总结:锻造铝合金车轮今后发展前景

 在国家推行互联网+的引领下,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,

 据统计2015年在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。

 笔者在公安部交管局获悉,截至2015年底,我国机动车保有量达2.79亿辆,其中汽车1.72亿辆;机动车驾驶人3.27亿人,其中汽车驾驶人超过2.8亿人。从公安部交管局获悉的。据介绍,随着我国经济社会持续快速发展,群众购车刚性需求旺盛,汽车保有量继续呈快速增长趋势,2015年新注册登记的汽车达2385万辆,保有量净增1781万辆,均为历史最高水平。汽车占机动车的比率迅速提高,近5年汽车占机动车比率从47.06%提高到61.82%,群众机动化出行方式经历了从摩托车到汽车的转变,交通出行结构发生根本性变化。

 全国已有40个城市的汽车保有量超过百万辆,北京、成都、深圳、上海、重庆、天津、苏州、郑州、杭州、广州、西安11个城市汽车保有量超过200万辆。值得注意的是,截至去年底,新能源汽车保有量达58.32万辆,与2014年相比增长169.48%。其中,纯电动汽车保有量33.2万辆,占56.93%,保有量与2014年相比增长317.06%。

 截至2015年底,小型载客汽车达1.36亿辆,其中,私家车达1.24亿辆,占91.53%。与2014年相比,私家车增加1877万辆,增长17.77%。全国平均每百户家庭拥有31辆私家车,北京、成都、深圳等大城市每百户家庭拥有私家车超过60辆。

 机动车驾驶人数量也呈大幅增长趋势。2015年新增汽车驾驶人3375万人,近5年年均增量为2299万人。从驾驶人驾龄看,驾龄不满1年的驾驶人3613万人,占11.04%。男性驾驶人2.4亿人,占74.29%;女性驾驶人8415万人,占25.71%,与2014年相比提高2.23个百分点。纵观中国现有车辆的保有量可见单单中国的市场是多么的庞大。

 我们在2017年年初统计2016年的工作是您将会发现,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35%和45%以上的增长。

 我们在2018年年初统计2017年的工作是您将会发现,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30%和40%以上的增长。

 加强大型客车公司(宇通、金龙、青年、奔驰、斯堪尼亚、纳威司达、沃尔沃等)、卡车公司(中国重汽、东风、福田、陕汽、北方奔驰、日产、佩卡、曼、沃尔沃、大众、现代等)乘用车公司(上汽集团、北汽集团、长安集团、广汽集团、福汽集团、通用、福特、等)的产品共同开发合作, 提升锻造铝合金车轮在整车上应用率。