一體化壓鑄是行業未來發展的一大趨勢
在鋁合金壓鑄件的生產過程中,需要考慮到選材、材料優化、模具開發、鑄造、精加工等一系列難點,還需要直接與客戶溝通,參與產品設計,這就要求壓鑄廠家要有雄厚的技術實力和人才儲備。 此外,鋁合金冶煉、壓鑄、後加工過程中的安全防護措施對公司的安全生產技術和人員專業性提出了更高的要求。 最後,隨著全球汽車產業鏈專業分工日益明顯,整車廠商與零部件廠商在研發上的相互參與已成為一種趨勢,這種上下游同步研發模式對零部件廠商的自主研發、快速反應和持續創新能力提出了更高的要求。 因此,由於缺乏經驗積累、工藝理解和初期研發實力,行業新進入者很難在短時間內擁有較強的競爭力。
一、行業發展概況
1)合金具有能量差異和成本適中兩大優點,是汽車輕量化材料之一。
鋁合金壓鑄件應用範圍廣泛,廣泛應用於汽車、機械、電子電器、通訊裝置等領域,其中壓鑄件使用量最大。 由於鋁合金生產成本低,工藝成熟,應用範圍廣,鋁合金是目前壓鑄件中最重要的金屬。
汽車輕量化是指在保持原有行車安全性、耐撞性、抗震性和舒適性的前提下,有針對性地減輕汽車本身的重量,而汽車本身的成本不增加。 汽車輕量化是設計、材料與先進加工成型技術的整合,是集汽車效能提公升、輕量化、結構優化、合理性四個方面於一體的系統工程。 在全球推進“節能減排”、新能源汽車逐步崛起的背景下,汽車輕量化已成為降低傳統燃油汽車油耗、提高新能源汽車效能的重要途徑。
目前,汽車零部件用輕量化材料包括高強度鋼、碳纖維、鋁合金、鎂合金等類別中適合壓鑄工藝應用的合金材料,鋁合金具有密度低、耐腐蝕性強、成型和切削效能好、高低溫下機械效能優良、壓鑄工藝成熟等特點。 目前市場上最主流的輕量化材料是鋁合金材料和高強度鋼,鋁合金具有良好的減重效能和價效比,因此已實現大規模商業化應用。 從效能的角度來看,鋁的密度約為鋼的三分之一,汽車使用 1 公斤鋁來代替自身重量 225公斤的鋼材,加上鋁合金結構設計優化可實現二次減重,整體減重效果大於50%,此外鋁合金還具有強度高、可回收、耐腐蝕、密度低等優點:從成本上看,鋁合金**僅為鋼的25倍,遠低於碳纖維複合材料。 鎂合金的**與鋁合金相似,但鎂合金的腐蝕問題限制了其在汽車工業中的大規模應用,因此鋁合金是現階段最好的輕量化材料之一。
2)節能減排政策,促進輕量化發展。
2017年4月,工業和資訊化部、國家發改委、科技部聯合印發《汽車產業中長期發展規劃》,明確提出“到2020年,新車和乘用車平均油耗降至5”。每100公里0公升,節能車油耗降至45公升100公里以內,商用車接近國際先進水平,實施國六排放標準,新能源汽車能耗處於國際先進水平; 到2025年,新車和乘用車的平均油耗將降至40公升100公里,商用車達到國際領先水平,排放達到國際先進水平,新能源汽車能耗處於國際領先水平”。 隨著消費者對汽車駕駛需求的增加,輕量化帶來的經濟性、安全性和舒適性將更好地滿足消費者的需求,輕量化的優勢將更加明顯。
3)對輕量化新能源汽車的需求增加。
近年來,新能源汽車產業蓬勃發展,國內電動汽車市場的產銷量逐年增長。 2020年11月2日,**辦公廳發布《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》,提出到2025年,新能源汽車銷量佔當年新車銷量的20%左右; 到2035年,純電動汽車將成為新銷售汽車的主流,中國新能源汽車的核心技術將達到國際先進水平,質量品牌將具有較強的國際競爭力。 世界其他主要國家也在加大對新能源汽車研發和生產的投入。
新能源汽車搭載了三大電動系統和大量智慧型裝置,與傳統能源汽車相比,重量增加較大,而基於目前電動汽車的供能和儲能技術,充電不便導致的里程短和里程焦慮仍是新能源汽車行業面臨的重要問題。 在此背景下,通過輕量化技術的應用,減輕車輛重量,增加新能源汽車的續航里程具有更重要的意義。
參考國際鋁業協會發布的《中國鋁消費評估報告(2016-2030年)》,在燃油方面,汽車、發動機、傳動系統、車輪和制動系統是鋁合金的主要應用領域; 在新能源汽車方面,電池系統和輪轂是鋁合金的主要應用領域,而鋁合金在車身結構件、車身面板、底盤等方面的應用仍然很少。 據相關資料顯示,鋁合金車身結構件在傳統燃油車中的滲透率為4%,在新能源汽車中的滲透率為8%,市場滲透率仍然較低,是鋁合金應用的藍海市場。
綜上所述,鋁合金作為一種效能優良、成本適中的輕量化材料,符合汽車輕量化、節能減排的行業趨勢。
二、鋁合金精密壓鑄行業競爭格局
鋁合金精密壓鑄作為常規的汽車零部件,從全球來看,從歐美等傳統強國的大型零部件製造商中佔據先發優勢,以博世、大陸為代表的全球汽車零部件製造商擁有體系標準、技術人才、全球鏈條等方面的競爭基礎, 已在各大汽車市場建立了合資企業,全方位布局產業。
在我國,得益於一流的政策支援、資本市場的幫助和高科技的快速發展,一些本土優勢企業的研發製造能力得到進一步提公升,成為中國頂級、世界一流的汽車零部件供應商,得到了全球整車廠商和跨國一流零部件廠商的廣泛認可。
3、汽車輕量化、節能減排是汽車工業發展的必由之路
汽車輕量化是指在滿足汽車使用、安全和成本控制要求的條件下,將結構輕量化設計技術與多種輕量化材料和輕量化製造技術一體化應用,從而提高車輛動力,降低油耗,減少尾氣汙染,從而實現產品輕量化。 特別是“碳達峰”和“碳中和”提出後,汽車節能減排的需求更加迫切。
減輕車輛的重量還有助於提高汽車的操控性和安全性,從而在較低的牽引負載下獲得更好的操控性,並相應地減少制動距離,從而獲得更好的車輛動態響應。 由於節能、環保、效能的需要,汽車輕量化已成為全球汽車工業發展的重要方向之一,是國內外汽車廠商應對能源和環境挑戰的共同選擇,也是汽車產業可持續發展的必由之路。
1)汽車輕量化是行業發展的必然趨勢。
隨著低碳經濟的到來,世界各國對車輛排放和燃油經濟性制定了更嚴格的標準。 2021年生效的歐洲汽車排放標準規定,到2021年,歐盟新車的平均排放量不得超過95g-km。 美國環境保護署 (EPA) 和交通部 (DOT) 發布了美國2011 年 7 月 29 日發布的 2017 年至 2025 年新輕型車輛溫室氣體排放和燃油經濟性標準補充意向書,其中規定 2025 年平均新型輕型車輛溫室氣體排放量從 2016 年的 250 克英里減少到 163 克英里。我國《輕型車輛汙染物排放限值及測量方法(我國第六階段)》,即《國六》標準,於2016年12月23日正式發布,計畫在2020年和2023年逐步實施《國六》標準,比《國五》標準整體嚴格50%以上。
從國際上看,解決汽車節能減排問題主要有三種途徑:一是大力發展新能源汽車,通過推廣使用新燃料和電動汽車,減少對石油資源的依賴; 二是通過應用一系列電子技術,大力發展先進的發動機技術,提高燃油經濟性; 三是大力發展汽車輕量化技術,在保證車輛安全等基本效能的前提下,通過減輕車輛本身的重量,實現節能減排。 考慮到上述三種技術途徑的潛力和侷限性,大力發展和推廣汽車輕量化技術將是節能減排的重要可行途徑。
2)新能源汽車的發展對汽車輕量化提出了更為迫切的需求。
新能源汽車是指採用新型動力系統,完全或主要由新能源驅動的車輛,包括純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車。 2020年10月,常務會議通過了《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》,目標是到2025年佔汽車年銷量的20%。 新能源汽車相關激勵政策將逐步推動鋁合金等新材料在汽車輕量化中的應用。
目前,新能源汽車面臨的乙個主要問題是笨重的電池增加了汽車的重量和體積,從而限制了續航里程和操控效能。 因此,如果短期內電池技術沒有重大突破,新能源汽車亟需降低整車整體質量,以減輕電池重量的壓力。 這將極大地推動輕量化材料應用技術的發展,為以鋁合金等輕合金為基礎的壓鑄企業提供更廣闊的發展空間。 鋁合金材料具有重量輕、製造複雜薄壁鑄件時尺寸穩定性高、耐腐蝕性強、機械效能好、導熱導電性高、高溫強度高等特點,是輕量化汽車的理想選擇。
4、一體化壓鑄是未來行業發展的大趨勢
純電動汽車不同於傳統的燃油汽車,電池+電機代替發動機作為汽車的取力系統。 電驅動系統的設計經歷了獨立和二合一。
一是三合一、一體化的發展階段。 電驅動系統整合更多功能是大趨勢,電驅動殼體的設計也將從獨立設計向整合設計邁進:從簡單的分體式整合,即減速機、電機和電控有自己獨立的殼體設計,到電機和減速機殼體的整合和三大殼體的整合。 隨著更多的功能整合到電驅動裝置中,更多的功能設計將被新增到外殼中。 電機、電控和減速機都需要冷卻系統,殼體的設計需要考慮冷卻管路的設計和布置。 這對殼體製造商的產品開發和設計能力提出了更高的要求。 一體化壓鑄是汽車結構簡化的一大趨勢。 一體式壓鑄車身是輕量化技術的公升級版,減少了車身零件數量,大大簡化了車身結構; 同時簡化了第一鏈環節,具有減輕整車重量和電池成本、原材料利用率高、減少工廠占地面積等諸多優點,從而大大提高了汽車裝配效率。 隨著高真空壓鑄工藝和大噸位壓鑄機的發展,鋁合金壓鑄結構件可以滿足效能要求,使得該類產品在新能源汽車中得到普及。
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