压铸技术不断渗透 车身制造何时实现轻量化

  据中汽协最新数据,2021年,我国汽车产销分别完成2608.2万辆和2627.5万辆,同比分别增长3.4%和3.8%,终结了下滑趋势 。汽车销量强势反弹,这就意味着我国汽车保有量已超越3亿台 。与此同时,全球变暖对人类和地球生态构成重大威胁,对人类是否可以永续存提出了重大考验,世界各国对全球变暖的严重性逐渐形成共识,众多国家都将“碳达峰,碳中和”上升为国家战略 。双碳目标也倒逼着主机厂与供应商探索新的技术路径以实现节能减排 。
  行业内发现当整车减重10%,油耗就可以降低6%-8%,汽车排放降低10%,此外还能将轮胎的寿命提高7%,减少加速耗时与制动距离 。轻量化不单单对节能减排带来福音,还可以提高驾驶舒适性,所以在需求的推动下汽车轻量化压铸技术的渗透率将持续提升 。
  材料、工艺、结构寻求最优解
  为满足汽车轻量化压铸的技术需求,目前行业内主要在材料、工艺、结构设计三方面进行突破:
  在材料方面,汽车轻量化使用的材料主要有:高强度钢、铝合金、镁合金和碳纤维复合材料 。从减重效果看,高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料,四者之间呈现减重效果递增的态势;从成本方面看,四者之间呈现递增态势 。
  综合四种材料可以发现,铝件质量更轻,具有较好的挤压性、耐腐蚀性和可回收性 。铝合金在减重的同时,能实现汽车更好的刹车性、更优的操控性、更好的驾驶舒适度和更突出的动力 。目前铸造铝合金约占汽车用铝量的 77%,所以铝合金材料将在很长一段时间中被广泛运用 。
  在工艺方面,几乎所有知名汽车制造商都采用了激光拼焊技术,采用不等厚度轧制板,通过计算机实时控制和调整轧辊的间距,以获得沿轧制方向上按预先定制的厚度连续变化的板料 。而特斯拉的一体化压铸技术在制造工艺端和材料端引领革新 。
  此外在汽车工艺方面还有内高压成形(液压成形)制造技术;超高强度钢热冲压成形技术;辊压成形技术;高压铸造成型技术;低(差)压铸造成型技术和汽车轻量化连接技术 。
  在车身结构轻量化方面,即通过采用先进的优化设计方法和技术手段,在不影响车身基本状态的情况下,通过优化车身结构参数,提高材料的利用率,去除零部件冗余部分,同时又使部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以减轻重量,实现轻量化 。结构轻量化,根据设计 变量及优化问题类型的不同,可分为拓扑优化、尺寸优化、形状优化、形貌优化四种 。
  我国汽车轻量化的出发点始于高强度钢、铝、复合材料等新材料的应用与开发,通过材料、设计、工艺三个方面共同作用实现减重三步走的目标 。近年来,我国铝合金压铸件产量逐年攀升,发展迅速 。在汽车轻量化趋势的带动下,全球铝合金压铸件市场出现了巨大需求,近年来汽车行业内部正在不断优化升级,逐步用铝铸件代替灰铁铸件,从而刺激对铝合金压铸件需求量的不断增长 。
  革故鼎新 催化压铸优质赛道
  2018 年中国汽车工业将消耗 384 万吨铝,其中 72%被乘用车消耗 。预测到 2030 年,铝的总消费量以 8.9%的复合年增长率增长,并达到 1073 万吨 。结合市场可以发现,广东鸿图、文灿股份等铝合金压铸赛道领军企业表现抢眼,彰显市场自信,随着政策的驱动与汽车行业对轻量化的迫切需求下,铝合金压铸市场容量有望扩大,有较强材料制备、设计能力并且掌握先进工艺的铝合金压铸企业发展潜力巨大 。