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新能源汽車工業的快速發展,帶動國內鍛造鋁合金車輪產業的發展。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展所產生的需求

       隨著汽車節能降耗要求的不斷高漲,安全和環保法規日趨嚴格,汽車輕量化的要求更為迫切。鋁合金質量輕、強度高、成形性好、回收率高,對降低汽車自重、節省輪胎、減少油耗、減輕環境污染與改善操作性能等有著重大意義,已成為汽車工業的首選材料;鍛造鋁合金車輪也隨之受到青睞,特別是新能源汽車!

       中國新能源汽車產業始于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,并規劃了以汽油車為起點,向氫動力車目標挺進的戰略。“十一五”以來,我國提出“節能和新能源汽車”戰略,政府高度關注新能源汽車的研發和產業化。

       2008年,新能源汽車在國內已呈全面出擊之勢。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,我國新能源汽車駛入快速發展軌道。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年開始進入產業化階段,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,減少了車輪的轉動慣性,使汽車加速性能提高,并相應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,所以百公里測試節省率為每百公里最少節省2升油(更換鍛造鋁圈并使用空調以后的百公里油耗比未換鍛造鋁圈并未開空調的油耗測試,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)生產制造過程中降低二氧化碳排量:生產1噸鋼鐵的碳排放量為1700kg;而生產1噸鋁的碳排放量是1500kg。以生產過程中碳排放量的計算,生產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,由于對其液態流動性沒有要求,而對其固態變形要求比較高,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。大多數鍛造鋁合金輪圈是用6061合金鍛壓的。

       2、鋁合金車輪的生產工藝,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,流量和溫度穩定性差,因此,鑄造缺陷比較多。在此基礎上發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,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定,不會將氣體和雜質帶入模具中,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。在此基礎上發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 華安正興等采用此工藝)

       6061鋁合金圓棒——根據毛坯重量切割成段——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,同一規格的鍛造鋁合金車輪的力學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,鍛造鋁車輪導電性和導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;導熱性好更能夠減少爆胎和剎車系統的損耗。

       (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的部位,使胎環部位晶粒細化而密度增加,增強機械性能減輕重量。還有國內近年來發明的所謂連鑄連鍛的技術。國外還有半凝固鍛造,其技術難度和設備要求非常高。

       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。

       由于鋁輪轂生產是一個高投入、高產出的行業,許多企業都投資鑄造工藝鋁車輪行業。

       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,歐美等發達國家目前對這類產品均不感興趣,鋁輪轂產業已逐步向第三世界轉移,直接外買產品。

       我國鑄造工藝鋁車輪產品生命周期已經進入成熟期,由于鑄造工藝鋁車輪產品在導入、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展條件,鍛造工藝鋁合金輪轂就更具有較強的競爭優勢。

四、前景

       國內鋁輪轂市場競爭比較激烈,但根據汽車工業的發展狀況及國外汽車制造商在國內的投資意向,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、開發國際市場也是我國鋁輪轂產品主要銷售方向之一。 同時,國內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展方向:搞專業化生產,強化知識產權,提高過硬的開發能力,把鍛造鋁合金車輪產品做到更精、更好;短短的10年發展見證了中國鍛造鋁合金車輪的發展之路,按照產品的生命周期來看(導入期、成長期、成熟期和衰退期),這僅僅是導入階段,剛剛步入鍛造鋁合金車輪生命中的小學階段,在中國制造環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,按照安裝數量統計: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的不足80000件。

       在2017年年初統計2016年的工作時將會發現,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量會在呈現35%和45%以上的增長。在2018年年初統計2017年的工作時將會發現,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量會在2016年的基礎上呈現30%和40%以上的增長。(來源:第一電動網)

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