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新能源汽车火爆,带动铝合金汽车板、电池箔及车身型材快速增长!

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2022年01月11日 09:26:05
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未来汽车轻量化铝应用市场不容小觑。

回顾2021,对于汽车行业来说,是挑战与机遇并存的一年。行业面临着芯片供应紧张、散点疫情爆发、政策法规调整等诸多因素的影响;但是,新能源汽车市场需求的旺盛,被越来越多消费者认可和接受,以及产销量持续创新高等促进了汽车行业的发展。


据中国汽车工业协会此前预测,2021年中国汽车总销量有望达到2610万辆,同比增长3.1%。其中,乘用车销量2130万辆,同比增长5.6%;商用车销量480万辆,同比下降6.4%;新能源汽车销量340万辆,同比增长1.5倍。预计2022年中国汽车总销量2750万辆,同比增长5.4%,其中,乘用车销量2300万辆,同比增长8%;商用车销量450万辆,同比下降6%;新能源汽车销量500万辆,同比增长47%。


扩大铝应用,增加铝消费,始终是铝工业发展的一件大事。近年来,汽车轻量化的发展为扩大铝应用提供了广阔的市场空间,相关机构预计,到2025年,汽车整车较2015年将减重20%,单车用铝量达到250kg;到2030年,较2015年将减重35%,单车用铝量达到350kg。可见,未来汽车轻量化铝应用市场不容小觑。


新能源汽车对轻量化需求极为迫切,纯电动汽车整车重量每降低10kg,续航里程可增加2.5km。特斯拉和蔚来汽车轻量化引领行业,比亚迪、北汽新能源、吉利汽车等传统车企亦纷纷加码轻量化布局。在节能减排政策与电动化加速的驱动下,汽车轻量化正在加速,其中底盘轻量化为新蓝海,铝制电池盒、副车架、控制臂、转向节等渗透率不断提升,同时热成型车身件也开始大规模应用。目前,最主流的轻量化材料为高强度钢和铝合金材料。


目前,美国、日本、德国是汽车采用铝合金最多的国家,如德国大众(Audi A8、A2),日本的NXS等车身用铝合金量达80%。我国汽车除上海桑塔纳、一汽奥迪和捷达均引进铝合金生产线外,国产以红旗较多,约80~100 kg。


有资料表明,用铝合金结构代替传统钢结构,可使汽车质量减轻30%~40%,制造发动机可减轻30%,制造车轮可减轻50%。采用铝合金是汽车轻量化及环保、节能、提速和运输高效的重要途径之一;另外,铝合金的主要优点是重量轻,散热性好。因此,研究开发铝合金汽车零件目前显得十分必要。


随着发动技术的发展,气阀结构成为发动机的主流设计趋势。与两气阀发动机相比,每缸四气阀的气缸盖比每缸两气阀的气缸盖在工作时要产生更多的热量,采用全铝合金缸盖是最好的解决办法。目前,轿车发动机部件中不仅活塞、散热器、油底壳缸体采用铝合金材料,而且缸盖、曲轴箱也采用这种材料。


在目前的形式下,在发动机上采用铝合金替代铸铁已经成为主流趋势。法国汽车的铝汽缸套已达100%,铝汽缸体达45%。在未来几年里,随着高强度优质铝合金材料的开发成功和制造工艺的不断改进,铝合金材料将愈来愈多的用来制造这一类零部件。汽车用铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝合金在汽车上的使用量最多,占80%以上,其中又分为重力铸造件,低压铸造件和其它特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。世界各国工业用铝合金材料的品种构成虽然有一定的差异,但大体是相同的。其品种构成:铸件占80%左右,锻件占1%~3%,其余为加工材。美国汽车工业中变形铝合金占较大比例,达36%。


6XXX系合金是目前汽车工业用得最多的汽车钣金件铝合金,它们有优异的成形性能,兼具高的强度性能、抗腐蚀性能、折边性、高表面性能等,同时涂漆烘烤后,强度性能又有一定的提高。


汽车内外板用铝合金板取代钢板,可使车身减轻40%~50%,进而使整车净质量下降约10%。福特Model T型车、福特Prodigy车、FORD T-150皮卡车、捷豹XJ、法拉利360、克莱斯勒Prowler、大众31 Lupo、奥迪A2、A8、本田混合动力轿车(the Honda Insight)、Honda NSX、特斯特-Model、S等均采用铝制车身。用ABS制造发机盖与行李箱盖的更是不胜枚举。


6016合金广泛应用于ABS,但热处理工艺复杂,在固溶处理与烤漆处理之间必须进行预时效处理T4P,方可获得良好的性能。因为冲压前应有良好的成形性能,而在冲压后的烤漆过程中又能迅速提高强度,从而有高的抗凹性。6016合金板材经固溶-T4P-烤漆处理后能够兼顾这两方面的要求,但工艺参数对最终性能影响甚大,固溶处理不充分降低T4P和烤漆过程中人工时效的析出动力,保温时间长又可能导致晶粒粗化,预时效湿度低则降低板材放置过程中的性能稳定性和烤漆过程中的硬化效果,温度过高又会影响冲压过程的成形性能。由此可见应优化固溶和T4P工艺参数,才能获得理想的综合性能。


目前,制约铝合金在汽车上大量应用的主要原因之一是其价格比钢材的高,为了促进铝合金在汽车上的大量应用,必须降低材料成本。除开发低成本的铝合金和先进的铝合金成形工艺外,回收再生技术可进一步降低铝合金的生产成本。扩大铝合金应用的另一个研究方向是开发新的各种连接技术,今后发展的多材料结构轿车要求连接两种不同类型的材料(如铸铁一铝、钢一铝、铝一镁等),对这些连接技术以及对材料和零件防腐蚀的表面处理技术,是今后扩大铝合金在汽车上应用的重要课题。

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