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壓鑄,全稱壓力鑄造,是指在高壓作用下,將液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄模具型腔,并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法,是鑄造工藝中應(yīng)用最廣、發(fā)展速度最快的金屬熱加工成形工藝方法之一,發(fā)展前景良好。
①汽車輕量化是持續(xù)趨勢,鋁合金精密壓鑄件在汽車應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展空間仍然較大
汽車輕量化是節(jié)能減排的重要技術(shù)路徑,輕量化目的是減少整備重量的同時不犧牲可靠性等性能指標,是一項綜合了安全性、力學性能和經(jīng)濟性的系統(tǒng)工程。根據(jù)中國汽車工程學會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0》,2035 年燃油乘用車輕量化系數(shù)降低 25%,純電乘用車輕量化系數(shù)降低 35%
注:根據(jù)中國汽車工程學會發(fā)布的《乘用車整車輕量化系數(shù)計算方法》,整車輕量化系數(shù)由名義密度、重量比功率和腳印油耗三個指標三部分參數(shù)構(gòu)成,整車輕量化系數(shù)數(shù)值越小,表示輕量化水平越高。
輕量化對傳統(tǒng)汽車、新能源汽車均具有重要的作用,可提升燃油車油耗表現(xiàn),增加電動車續(xù)航里程,有效緩解電動車續(xù)航里程的瓶頸問題,其中車身+底盤結(jié)構(gòu)件作為汽車輕量化重要組成部分,輕量化趨勢明確,空間廣闊。
②鋁合金壓鑄件在汽車上的應(yīng)用不斷擴大
與鋼材相比,鋁合金具有輕巧、耐磨性強、機械強度高、傳熱及導電性能好、耐高溫性強等優(yōu)勢,在汽車輕量化趨勢下將得到廣泛應(yīng)用。
圍繞未來節(jié)能汽車、新能源汽車的發(fā)展需求,汽車輕量化技術(shù)路線圖針對鋁鎂合金應(yīng)用體系明確了典型目標、關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)支撐,鋁合金在汽車輕量化多材料綜合應(yīng)用體系中將發(fā)揮重要作用。
資料來源:中國汽車工程學會《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0》。
對于傳統(tǒng)燃油汽車而言,車身重量與耗油量大致呈正相關(guān)關(guān)系,對于新能源汽車而言,減輕整車重量是提高續(xù)航里程的重要途徑之一。在此背景下,鋁合金壓鑄件可以有效滿足燃油汽車降低油耗減排、新能源汽車增加續(xù)航里程的需求。
以傳統(tǒng)燃油汽車為例,發(fā)動機系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、車身系統(tǒng)使用鋁合金材料將產(chǎn)生明顯的減重效果。對于新能源汽車而言,實現(xiàn)車身輕量化的路徑主要是圍繞汽車的車身結(jié)構(gòu)、材料和電池等三個方面進行減重。材料主要是加大鋁和鎂的使用,車身結(jié)構(gòu)減重主要是從整車設(shè)計結(jié)構(gòu)方面進行簡化,通過較少的材料和車重實現(xiàn)安全和性能要求。
根據(jù)中國汽車工程學會 2017 年發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》,單車用鋁量 2025 年要超過 250KG、2030 年要超過 350KG。隨著我國相關(guān)鼓勵政策逐步落實,鋁合金作為汽車節(jié)能環(huán)保輕量化材料,其使用量將持續(xù)增加。
③一體化壓鑄技術(shù)成為汽車創(chuàng)新變革的重要驅(qū)動力
特斯拉在多車型中通過采用一體化壓鑄后底板、前艙,實現(xiàn)了車身生產(chǎn)工藝流程簡化、下車體總成重量減輕、制造時間縮短、降低制造成本;底盤部分隨著CTC 電池包的高度集成化和滑板底盤的推進,有望實現(xiàn)車身與底盤的分離,而滑板底盤的核心制造工藝則是通過一體化壓鑄實現(xiàn)底盤的平臺化模塊化生產(chǎn)。
國內(nèi)新勢力造車企業(yè)蔚來、小鵬,傳統(tǒng)車企如沃爾沃、大眾、奧迪、奔馳等也開始布局車身及底盤的一體化壓鑄工藝,壓鑄行業(yè)主要企業(yè)例如廣東鴻圖、文燦集團股份有限公司等在一體化壓鑄布局方面具備先發(fā)優(yōu)勢,貼近下游整車制造基地配置大型壓鑄單元、前后端的熔化、模具、機加工等設(shè)備。隨著應(yīng)用推廣的加快,一體化壓鑄作為基礎(chǔ)與核心技術(shù),將進一步推動汽車產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
目前全球鑄件的生產(chǎn)和消費主要集中在中國、美國、日本、意大利、德國等國家。隨著經(jīng)濟的增長與技術(shù)的創(chuàng)新,世界各國對汽車、電子通訊等產(chǎn)品和設(shè)備的需求不斷增長。同時,在全球“碳達峰”和“碳中和”的大背景下,以鋁合金為主的壓鑄產(chǎn)品由于輕質(zhì)化、清潔化生產(chǎn)等優(yōu)勢,市場規(guī)模得到快速發(fā)展。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展,中國已成為世界上壓鑄件的生產(chǎn)和消費大國。隨著中國汽車、通訊和機電行業(yè)的快速發(fā)展,近年來,全球壓鑄行業(yè)產(chǎn)能,尤其是鋁合金壓鑄件逐步向中國轉(zhuǎn)移。
一方面越來越多的汽車、通訊等行業(yè)的跨國公司開始在 中國建立生產(chǎn)基地,并在中國構(gòu)建零部件供應(yīng)體系,另一方面大量的國際知名企 業(yè)出于降低成本的需要,建立了全球化的采購體系,這為中國部分大型壓鑄企業(yè)向國際先進水平靠攏提供了機遇。
根據(jù)中國鑄造協(xié)會統(tǒng)計,2021 年,中國鑄件總產(chǎn)量達到 5,405 萬噸,同比增 長 4.00%,汽車工業(yè)是鑄件最大需求來源,汽車鑄件產(chǎn)量為 1,540 萬噸,占比為 28.50%;從材質(zhì)鑄件產(chǎn)量數(shù)據(jù)顯示,鋁(鎂)合金鑄件產(chǎn)量為 720 萬噸。