新能源汽車工業(yè)的快速發(fā)展,帶動國內(nèi)鍛造鋁合金車輪產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國鋁輪轂市場前景看好,有很大的潛力。
一、鍛造鋁合金車輪市場跟隨新能源汽車發(fā)展所產(chǎn)生的需求
隨著汽車節(jié)能降耗要求的不斷高漲,安全和環(huán)保法規(guī)日趨嚴格,汽車輕量化的要求更為迫切。鋁合金質(zhì)量輕、強度高、成形性好、回收率高,對降低汽車自重、節(jié)省輪胎、減少油耗、減輕環(huán)境污染與改善操作性能等有著重大意義,已成為汽車工業(yè)的首選材料;鍛造鋁合金車輪也隨之受到青睞,特別是新能源汽車!
中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀初。2001年,新能源汽車研究項目被列入國家“十五”期間的“863”重大科技課題,并規(guī)劃了以汽油車為起點,向氫動力車目標挺進的戰(zhàn)略。“十一五”以來,我國提出“節(jié)能和新能源汽車”戰(zhàn)略,政府高度關(guān)注新能源汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。
2008年,新能源汽車在國內(nèi)已呈全面出擊之勢。2008年成為我國“新能源汽車元年”。2008年1-12月新能源汽車的銷量增長主要是乘用車的增長,1-12月新能源乘用車銷售899臺,同比增長117%,而商用車的新能源車共銷售1536臺,鍛造鋁合金車輪的安裝率僅僅為0.01%都不到。
2009年,在密集的扶持政策出臺背景下,我國新能源汽車駛?cè)肟焖侔l(fā)展軌道。雖然新能源汽車在中國汽車市場的比重依然微乎其微,但它在中國商用車市場上的增長潛力已開始釋放。鍛造鋁合金車輪的安裝率為0.05%左右。
2010年,我國正加大對新能源汽車的扶持力度,新能源汽車正進入全面政策扶持階段;鍛造鋁合金車輪的安裝率為0.07%左右。
2011-2015年開始進入產(chǎn)業(yè)化階段,在全社會推廣新能源、城市客車、混合動力、純電動車;至今鍛造鋁合金車輪的安裝率為32%左右;重卡市場的鍛造鋁合金車輪安裝率也達到了18%。
二、鍛造鋁合金車輪項目之所以蓬勃發(fā)展取決于鍛造鋁合金輪圈的特點
鍛造鋁合金輪圈和普通卡車鐵圈對比:
1.自身輕。鍛造鋁圈的重量只相當于鐵圈的二分之一重,以22.5X8.25的為例;鍛造鋁圈為24公斤,鐵圈為至少48公斤。
2.節(jié)省燃油。安裝鍛造鋁圈以后,由于整車的重量降低,減少了車輪的轉(zhuǎn)動慣性,使汽車加速性能提高,并相應(yīng)減少了制動能量的需求,從而降低了油耗,再加上鍛造鋁圈特有的空氣流動及滾動阻力,所以百公里測試節(jié)省率為每百公里最少節(jié)省2升油(更換鍛造鋁圈并使用空調(diào)以后的百公里油耗比未換鍛造鋁圈并未開空調(diào)的油耗測試,前者比后者低2.5升油耗)。
3.輪胎磨損降低26%。由于鍛造圈的特性,它的平衡值為0,不容易變形,散溫快(正常行駛溫度比鐵圈低20-30度)對懸掛系統(tǒng)的保護較佳,所以對輪胎的磨損大大降低,使每條輪胎多跑5-8萬公里不等)。
4.剎車的維修費用降低。由于鍛造鋁圈的特性散溫快,正常行駛溫度低,所以對剎車系統(tǒng)不耐高溫的材料及配件有極佳的保護效果,從而大大降低了剎車系統(tǒng)的維修費用。
5.承載能力高,鍛造圈的承載能量是普通鐵圈的5倍。鍛造車輪在承受71200公斤后才變形5厘米。鐵圈只承受13600公斤后已變形5厘米,換句話說,鍛造車圈的強度是超越鋼圈的5倍。
6.輕量化帶來更好的收益以專跑無錫到廈門貨運線路的某車隊的40噸半掛車為例,該車有22個車輪,采用鋁合金輪圈后,整車重量減輕528公斤以上。按運輸成本每噸公路0.5元計算,無錫到廈門的里程大約1200公里,該車每天單次的運輸收入可以增加316元,每年以300天計算,年增加收入94800元。減去鋁輪圈的一次性投入,當年的實際增加效益也在61800元以上。
7.鋁輪圈回收價值高,1個24kg的鋁合金輪圈回收價值達250元。
8.降低碳排放。
(1)生產(chǎn)制造過程中降低二氧化碳排量:生產(chǎn)1噸鋼鐵的碳排放量為1700kg;而生產(chǎn)1噸鋁的碳排放量是1500kg。以生產(chǎn)過程中碳排放量的計算,生產(chǎn)1個23kg鋁輪圈比46kg的鐵輪圈的材料碳排放量可以減少87.4kg。
(2)降低油耗減少碳排放:以每天行駛1000公里計算,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、鍛造工藝鋁合金車輪與鑄造工藝鋁合金車輪現(xiàn)狀----新老交替期
1、鋁合金車輪的材料
A356是一種鑄造鋁合金,它是Al-Si-Mg系合金,由于含有大量的Si(含量6.5—7.5%),使A356鋁合金具有良好液態(tài)流動性和綜合的鑄造性能。但是,也因此使此類鋁合金的沖擊性降低。鑄造鋁合金輪圈就是采用此類鋁硅鎂合金生產(chǎn)的。
6061合金是一種變形鋁合金,也就是通常說的可鍛造鋁合金,由于對其液態(tài)流動性沒有要求,而對其固態(tài)變形要求比較高,因此,它的Si的含量0.4~0.8%。因此它的抗沖擊能力要比A356鑄造鋁強得多。大多數(shù)鍛造鋁合金輪圈是用6061合金鍛壓的。
2、鋁合金車輪的生產(chǎn)工藝,可分為鑄造、鍛造以及介于鑄造和鍛造之間制造方式。
(1)鋁車輪的鑄造工藝(六豐、萬豐、曙光、戴卡、躍嶺、申利卡等采用此工藝)
A356鋁合金的熔化——除氣——澆注——成型——T6熱處理——機加工——表面處理等。
重力鑄造鋁輪圈的工藝,就是將熔化的鋁液從模具上的澆口直接澆注到模具中冷卻成型。這種鑄造方式簡單,模具成本低。但是,澆冒口比較大,鋁料耗費大;澆注時容易卷進氣體和雜質(zhì),流量和溫度穩(wěn)定性差,因此,鑄造缺陷比較多。在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的傾斜式重量鑄造能夠減少這些缺陷。
低壓鑄造鋁車輪工藝,是在模具下面的鋁液保溫爐內(nèi),通過升液管直接將鋁液通過空氣壓力注入輪圈模型中,原理與氣壓式熱水瓶類似。這樣的方式溫度和速度穩(wěn)定,不會將氣體和雜質(zhì)帶入模具中,因此,鑄造缺陷比較少。由于澆冒口幾乎沒有,鋁料耗費比較少。在此基礎(chǔ)上發(fā)展出差壓鑄造和氣氛保護鑄造能夠使鑄造缺陷減少到最低程度。
(2)鍛造的制造工藝(中信戴卡、戴卡宏鑫、江蘇珀然鍛造、固德鎂鋁、正宇鋁業(yè) 華安正興等采用此工藝)
6061鋁合金圓棒——根據(jù)毛坯重量切割成段——加熱到400度左右——在8000噸以上的鍛壓機進行3到4次的鍛造初步成型——強力旋壓機最終冷旋成型——T6熱處理——機加工——表面處理等。
通過鍛壓的鋁合金密度高,晶粒細化并且呈出纖維狀的組織,其硬度、抗拉強度、屈服強度等機械性能和強度大大提高。同時,避免了鑄造鋁合金的疏松、氣孔、沖擊性差的缺陷。因此,同一規(guī)格的鍛造鋁合金車輪的力學(xué)性能要比鑄造輪圈的高30%左右,而重量可以做得比后者輕20%左右。
另外,鍛造鋁車輪含硅量比鑄造鋁輪圈少、密度大。因此,鍛造鋁車輪導(dǎo)電性和導(dǎo)熱都比鑄造鋁車輪好。所以,鍛造鋁輪圈能夠通過陽極氧化進行表面完美的著色處理;導(dǎo)熱性好更能夠減少爆胎和剎車系統(tǒng)的損耗。
(3)介于鑄造和鍛造之間工藝
擠壓鑄造(也叫熔湯鍛造),也就是在鑄造完畢后在模具中進行加壓,使其晶粒細化而密度增加,提高強度減少重量。鑄造加旋壓,是用鑄造毛坯通過旋壓機拉伸擠壓輪圈胎環(huán)的部位,使胎環(huán)部位晶粒細化而密度增加,增強機械性能減輕重量。還有國內(nèi)近年來發(fā)明的所謂連鑄連鍛的技術(shù)。國外還有半凝固鍛造,其技術(shù)難度和設(shè)備要求非常高。
但是,這些鋁車輪的制造都采用的是Al-Si-Mg系合金。機械性能,特別是沖擊性能都不能夠與鍛造鋁合金車輪相比較。
由于鋁輪轂生產(chǎn)是一個高投入、高產(chǎn)出的行業(yè),許多企業(yè)都投資鑄造工藝鋁車輪行業(yè)。
鑄造鋁車輪是一種材料密集型、勞動力密集型的低附加值產(chǎn)品,再加上鋁鑄造是一個有污染、耗能高、工人勞動條件差的行業(yè),歐美等發(fā)達國家目前對這類產(chǎn)品均不感興趣,鋁輪轂產(chǎn)業(yè)已逐步向第三世界轉(zhuǎn)移,直接外買產(chǎn)品。
我國鑄造工藝鋁車輪產(chǎn)品生命周期已經(jīng)進入成熟期,由于鑄造工藝鋁車輪產(chǎn)品在導(dǎo)入、成長期用了大量的時間;相對來講成熟比較短、衰退來的比較早。在2005年我國鑄造工藝鋁車輪進入成熟期時,鍛造工藝鋁合金車輪悄然興起;形成了比較健康的新老交替期;鑄造工藝鋁車輪導(dǎo)入、成長期用了近20年的時間,而鍛造工藝鋁車輪僅僅是10年時間,所以鍛造工藝鋁車輪更具備較長成熟期的發(fā)展條件,鍛造工藝鋁合金輪轂就更具有較強的競爭優(yōu)勢。
四、前景
國內(nèi)鋁輪轂市場競爭比較激烈,但根據(jù)汽車工業(yè)的發(fā)展狀況及國外汽車制造商在國內(nèi)的投資意向,我國鋁輪轂市場前景仍然看好,還有很大的潛力。向國外出口、開發(fā)國際市場也是我國鋁輪轂產(chǎn)品主要銷售方向之一。 同時,國內(nèi)汽車鍛造工藝鋁合金輪轂的需求量也大幅增加。
鍛造鋁合金車輪今后發(fā)展方向:搞專業(yè)化生產(chǎn),強化知識產(chǎn)權(quán),提高過硬的開發(fā)能力,把鍛造鋁合金車輪產(chǎn)品做到更精、更好;短短的10年發(fā)展見證了中國鍛造鋁合金車輪的發(fā)展之路,按照產(chǎn)品的生命周期來看(導(dǎo)入期、成長期、成熟期和衰退期),這僅僅是導(dǎo)入階段,剛剛步入鍛造鋁合金車輪生命中的小學(xué)階段,在中國制造環(huán)境的這只大手推動下,成長期會大大縮短,直接進入成熟期達到高潮階段,
2015年中國商用車上鋁合金車輪使用量,按照安裝數(shù)量統(tǒng)計:商用車鍛(鑄)造鋁合金車輪460000件,其中包含中國制造的以及進口到國內(nèi)的商用鋁合金車輪。乘用車鍛造鋁合金車輪,中國制造以及進口到國內(nèi)的不足80000件。
在2017年年初統(tǒng)計2016年的工作時將會發(fā)現(xiàn),商用車鍛造鋁合金車輪,乘用車鍛造鋁合金車輪的車輛安裝數(shù)量會在呈現(xiàn)35%和45%以上的增長。在2018年年初統(tǒng)計2017年的工作時將會發(fā)現(xiàn),商用車鍛造鋁合金車輪,乘用車鍛造鋁合金車輪的車輛安裝數(shù)量會在2016年的基礎(chǔ)上呈現(xiàn)30%和40%以上的增長。(來源:第一電動網(wǎng))