国内已开始布局一体化压铸催生免热处理新型铝合金材料

基金理财阅读 40 2024-12-10 19:03:09

2022年12月15日，吉利旗下的远程新能源商用车集团与阿联酋Admiral Mobility公司在阿联酋迪拜举办签约仪式。双方将建立长期战略合作，宣布未来三年内在中东地区投放5000台电动商用车，并签订了首批订单1000台远程超级VAN。

▲ 远程新能源商用车集团与阿联酋Admiral Mobility公司签约，图片来源：车评网

本次合作是海湾七国区域目前为止规模最大的电动商用车订单。签约的远程超级VAN采用一体成型铝压铸技术，是VAN品类车型中率先应用该技术的车型。基于一体成型铝压铸技术，超级VAN的后地板总成重量减少可突破20%，同时整车制造成本因焊接工序的简单化也将有所降低。

在轻量化的大背景下，汽车车身、立柱、底盘、减震塔等部件更多地使用了铝合金材料。在汽车用铝合金中，压铸铝合金与其他铸造铝合金约占80%，加工铝材仅占20%左右。而压铸件的用量占铸造产品总用量的70%左右，因此压铸铝合金制品在汽车用铝中约占54%~70%。

▲ 汽车用铝合金压铸件汇总及占比示意图，目前压铸铝合金已在汽车行业得到了大范围的应用

汽车白车身是车身结构件及覆盖件的总成。传统汽车车身为钣金焊接结构，即“冲压+焊接”模式，先将整卷钢板或铝板用多台大型压力机连续冲压成小块钣金零件，再将冲压完成的小块钣金件拼焊为车身结构件，焊接完成的总成即为白车身。

上文提到的一体化压铸技术，是将白车身上多个零件的复杂结构变为用压铸工艺只使用一个零件的新型制造技术。目前除外覆盖件外，其他所有结构件和组件焊接环节通常交由零配件供应商生产，整车厂则负责将结构件与其自产的外覆盖件一起焊装为白车身。与传统“冲焊”工艺相比，一体化压铸技术的优势主要体现在生产成本、生产效率、造车精度、安全性能、轻量化效果五个方面。

▲ 图片来源：建约车评、汽车工艺师、国泰君安证券研究

以特斯拉为例，其已成功通过一体化压铸工艺开发出大型底盘零部件，化繁为简、化零为整，譬如使原来70个零部件组装完成的后底座减少为2个零部件即可完成，提高了生产效率，降低了生产成本。

2022年3月份，华人运通高合汽车与拓普集团联合宣布，国内首个基于7200吨巨型压铸机正向开发的一体化超大压铸车身后舱正式量产下线。目前一体化压铸工艺助力铝合金车身向中低端车型渗透，2025年市场空间有望进一步突破。

一体化压铸产业链的上游为压铸机、材料与模具厂商，中游为铝合金压铸厂，下游为主机厂。大型压铸机是汽车实现一体化压铸的基础。一般来说一体化压铸所需要的压铸机锁模力都在6000吨以上。2022年9月，力劲科技与广东鸿图发布12000吨超大型智能压铸单元，这是迄今为止全球最大吨位的压铸机，有望助力整车级别一体化压铸件。

免热处理合金材料能够提高一体化压铸的良品率，从而降低成本。铝合金的热处理分为铸锭均匀化退火、回复再结晶退火、固溶（淬火）热处理、时效、形变热处理，传统铝合金需要通过热处理提高铝合金的强度、塑性、韧性、耐蚀性、疲劳性等综合性能。一体化压铸的大型铝合金部件对精度要求较高，热处理过程易引起汽车零部件尺寸变形及表面缺陷，虽然通过矫正工艺可以改善一定的尺寸精度，但会降低良品率，导致成本急剧上升，因此免热处理铝合金材料是大型一体化压铸结构件的关键。

免热处理铝合金材料属于Al-Si系列铝合金，引入Mn元素，改善材料的脱模效果，抵消Fe元素带来的不利影响；引入其他几个微量元素，细化晶粒，提高强度。并且材料生产允许添加一定比例的铝废料，此举可降低铝合金生产的碳排放，有助于尽早达到碳中和目标。

一体化压铸的熔化温度为730℃±10℃，除气时间10~15 min，压铸温度700~710℃，模具温度120~180℃。在压铸过程中需要对熔体净化度（降低渣及气孔含量）、真空度保证（模具密封、抽真空排气）、预结晶控制（熔杯铝液温度、料筒加热、压铸工艺）进行管控。

一体化压铸免热处理新型铝合金材料的开发为整车零部件一体压铸工艺的优化和拓展提供了坚实基础。据悉，特斯拉、蔚来、小鹏、理想、高合、沃尔沃、长城等车企已布局汽车一体化压铸领域，此外小米汽车搭载一体化压铸的车型有望于2024年实现量产。对于传统车企来说，大众、沃尔沃在内的国外传统车企预计在2025年左右才能实现量产，国内车企中长安、长城已开始了项目的招投标，估计未来两三年内也将实现量产。

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