輕量化道路上鍛造業(yè)的責任與擔當

文/賈亞莉

郝丹妮·內(nèi)蒙古工業(yè)大學工程訓練中心

輕量化道路上鍛造業(yè)的責任與擔當

文/賈亞莉

郝丹妮·內(nèi)蒙古工業(yè)大學工程訓練中心

近年來，國家節(jié)能減排的政策，國內(nèi)油價接連高漲，促使運輸成本飆升。因此，汽車輕量化成為終端用戶和物流企業(yè)最大的需求增長點，輕自重、低油耗、高速、高可靠性的輕量化汽車已成為市場新寵，能較好把握輕量化與高性能平衡點的企業(yè)，更容易依托創(chuàng)新設計和增值服務，在為用戶創(chuàng)造價值的同時實現(xiàn)自身價值。而作為汽車輕量化上游一環(huán)的鍛造業(yè)，也需要通過自身的創(chuàng)新，成為輕量化道路上不可或缺的重要一員。

輕？必須輕！

輕量化是落實國家戰(zhàn)略的需要。根據(jù)規(guī)劃，“十二五”期間，我國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值年均增速要達到15%以上，2015年總產(chǎn)值達到4.5萬億元，成為國民經(jīng)濟新的支柱產(chǎn)業(yè)。實際運行表明，在節(jié)能產(chǎn)業(yè)大幅度發(fā)展的同時，我國單位GDP能耗卻沒有取得令人滿意的成績。數(shù)據(jù)顯示，2013年上半年，我國單位GDP能耗下降3.4%，而在2011年和2012年，全國單位GDP能耗累計降低5.5%，僅完成“十二五”節(jié)能目標進度的32.7%，落后“十二五”進度要求的7.3%。面對如此緩慢的降幅，發(fā)改委表示，將會強化目標責任評價考核和督促檢查，通過公告對省級政府節(jié)能目標考核的結(jié)果，推動節(jié)能減排，促進綠色低碳發(fā)展取得新進展。在國家旗幟鮮明實現(xiàn)節(jié)能減排目標的情況下，汽車業(yè)應該大有作為。

輕量化是根治霧霾行動中汽車行業(yè)的責任。連續(xù)幾年的“十面霾伏”進一步增強了政府治理環(huán)境污染的決心，有責任心的汽車企業(yè)也積極進行反思與改進，以期在自身發(fā)展過程中更多實現(xiàn)社會價值。而汽車輕量化就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%～8%，汽車整備質(zhì)量每減少100kg，每百公里油耗可降低0.3～0.6L，汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。從這個意義上講，輕量化不僅是汽車及其零部件業(yè)發(fā)展的需要，也是社會責任要求所在。

輕量化是車企贏在市場的利器。從最大限度獲取利益考慮，汽車特別是重卡用戶在市場上尋找集輕量化、安全可靠、燃油經(jīng)濟性于一身的車型，為適應輕量化發(fā)展趨勢，在為用戶創(chuàng)造價值的同時最大限度實現(xiàn)自身的發(fā)展，相關(guān)車企把輕量化的研發(fā)與推廣作為重中之重，不斷提高標載運輸市場的競爭力、技術(shù)核心競爭力、產(chǎn)品市場覆蓋率及可靠性持續(xù)發(fā)展。例如，福田歐曼稱有一款重卡可以將整車自重最高降低0.8t，是全國同類產(chǎn)品中自重最輕的，車身自重的減輕能夠為用戶帶來不菲的收益，他們測算，在計重收費政策下，用戶每年增加的收益將達到10萬元之多。

輕？怎樣輕？

目前，實施輕量化主要有兩條途徑：⑴簡單做減法，即把厚鋼板換成薄鋼板，這種做法會影響車身整體性能和運載能力；⑵在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上引用新材料，以新材料、新工藝的應用為主，通過優(yōu)化車體結(jié)構(gòu)、采用新型輕量化材料等技術(shù)，在保證可靠性及安全性的前提下降低自重，不但不會損失車身的整體性，還提升了承載能力。

在如何既滿足標定性能又最大限度實現(xiàn)輕量化上面，相關(guān)企業(yè)可謂是“八仙過海，各顯神通”。例如，歐曼重卡的輕量化之路秉承了“平臺化、模塊化”的設計理念，模塊采用新材料和新技術(shù)，使車輛自重全面降低，是先進技術(shù)和成功經(jīng)驗積累的結(jié)晶，他們采用的盤式制動器，不僅較易于實現(xiàn)間隙自動調(diào)整、提高制動可靠性，還比市場上普遍采用的鼓式制動器輕60～100kg，采用的斷開式平衡懸架不但使整車自重降低150kg左右，同時平衡軸支架由與車架下翼面相連改為與車架側(cè)面相連接，較好地改善了車架縱梁的受力，保護了車架縱梁，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平，同時，還堅持選輕量化的輪胎、變速箱外殼等配件。中國重汽推出的全新輕量化重卡豪瀚，采用輕量化技術(shù)單層車架、鋁殼變速器、輕量化板簧和鋁合金油箱、鋼圈、儲氣筒以及真空胎，自重比同類車減輕一噸多，其中一款雙轉(zhuǎn)向公路牽引車自重僅為6.8t，具有自重輕、油耗低、車速快、安全性高和總成優(yōu)等技術(shù)特點。包頭德翼車輛有限責任公司首次在國內(nèi)重卡車箱中應用全碳纖維復合材料替代鋼材部件，使原金屬車箱的重量由6.8t減少到4.8t，減重29%。

業(yè)內(nèi)專家指出，要實現(xiàn)真正意義的輕量化，除了要不斷探索先進的制造技術(shù)，還要注重新材料的推廣應用。其中，在先進制造技術(shù)上，之后的較長一段時間內(nèi)，液壓成形、激光焊接、擠壓成形、真空壓鑄和MIG焊接工藝、膠結(jié)、膠焊、熱成形技術(shù)、輾壓技術(shù)、內(nèi)高壓成形技術(shù)、真空壓鑄技術(shù)等技術(shù)需要不斷改進；在輕量化材料上，未來高強度鋼將廣泛應用于汽車車身中，鋁、鎂合金和塑料等輕量化材料在汽車零部件上的應用比例將日益增大。

輕？這樣輕！

事實上，作為我國制造業(yè)的基礎(chǔ)性行業(yè)，鍛造業(yè)從未停止在輕量化的道路上探索，并且以實際行動探索輕量化的方法和路徑。在堅持對傳統(tǒng)產(chǎn)品進行減量化設計、提高材料利用率的同時，專家預判的“鋁、鎂合金等將有大發(fā)展”，早已成為相關(guān)企業(yè)努力的方向和工作重點。

傳統(tǒng)企業(yè)把減量化設計和提高材料利用率作為實現(xiàn)輕量化的方式。例如，東風鍛造曾對29個市場競爭力強和收益改善空間大的產(chǎn)品實施了精益化設計，實現(xiàn)了減少材料損耗、鍛件輕量化、降低能源消耗、提高客戶機加工效率等綜合目標，其中的8個曲軸零件平均節(jié)材10%、降耗7%、提高客戶機加工效率20%，僅dCi11發(fā)動機曲軸毛坯每根就節(jié)省鋼材3.8kg，使發(fā)動機廠曲軸加工效率提升了25%。許昌遠東傳動軸股份有限公司通過優(yōu)化工藝流程，把材料利用率從75%～80%的行業(yè)平均水平提高到85%～90%，有的產(chǎn)品甚至提到到99%，不僅大大降低了生產(chǎn)成本，也在客觀上踐行了輕量化理念。富成鍛造公司加大對工藝改進的力度創(chuàng)效明顯，2013年前9個月，對某工程產(chǎn)品鍛件生產(chǎn)項目采用輾環(huán)減料、自由鍛改模段方式節(jié)約原材料35.1萬元，對某產(chǎn)品10項采用輾環(huán)工藝節(jié)約原材料37.5萬元，對某產(chǎn)品14項自由鍛改模鍛節(jié)約原材料12.8萬元，通過工藝改進節(jié)約材料費共計85.4萬元。

和鋼材相比，鋁合金的密度小，同樣大小的鋁材，重量僅相當于鋼材的1/3，廣泛運用鋁合金鍛件，不僅可以把車身重量造得更輕，而且還可以提高車輛的加速性能和安全性能。早在1999年，上海大眾PASSAT的后橋支撐座和控制臂、上海通用別克的轉(zhuǎn)向節(jié)和擺臂體等車型底盤上的鋁合金零件就進入了上海運良鍛造實業(yè)有限公司的視野。他們看到這些零件采用的是鋁合金鍛件而非同類產(chǎn)品采用的鑄鋼件時候，敏銳地意識到汽車底盤鍛件輕型化的時代已經(jīng)悄然到來?；谶@種認識，他們積極向主機廠提出國產(chǎn)化的想法，并例述采用鋁合金鍛件的優(yōu)勢，終于到相關(guān)部門支持。2001年底，他們與國內(nèi)某汽車制造廠共同開發(fā)北美通用汽車底盤上的控制臂項目，這個項目是我國第一次和北美通用同步開發(fā)的鋁合金鍛件項目。Buick轉(zhuǎn)向節(jié)和擺臂體獲得2002年第六屆中國國際優(yōu)質(zhì)鍛壓件獎，GMX020項目控制臂鍛件獲得2004年第七屆中國國際優(yōu)質(zhì)鍛壓件獎，使得他們進一步堅定了生產(chǎn)研發(fā)鋁合金鍛件項目的積極性。正是看到國內(nèi)鍛鋁市場廣闊的需求空間，國外企業(yè)紛紛加入鋁鍛造行列。2013年4月，神戶制鋼有限公司宣布其鋁鍛造工廠的第二個擴張階段——神戶鋁自動產(chǎn)品有限公司中國分公司（或簡稱為KAAP中國）已經(jīng)建立完成并且其新設備已投入批量生產(chǎn)。

可以說，在汽車輕量化的道路上，鍛造業(yè)起到了支撐引領(lǐng)的作用。在傳統(tǒng)的減量化設計制造、鋁鍛造廣泛運用的同時，鍛造鋁合金輪轂正逐漸成為新的亮點。資料顯示，與鑄鐵輪轂相比，鍛造鋁合金輪轂有七大優(yōu)勢：美觀大方，形象良好；輕量化，降低油耗；增加有效載荷；延長輪胎壽命；延長剎車片壽命；降低維護保養(yǎng)費；高回收回報。還有數(shù)據(jù)表明，因為鍛造鋁合金輪轂鋁合金金屬連續(xù)分布能有效提高抗疲勞強度（在承受71200kg后才變形5cm，鐵轂只承受13600kg后就已經(jīng)變形5cm了），為汽車的安全行駛提供了保證。這些明顯優(yōu)勢堅定了相關(guān)鍛造企業(yè)的信心，促使越來越多的企業(yè)涉足鋁合金輪轂鍛造。

連云港寶石重工公司引進德國先進技術(shù)及國際一流先進設備，年產(chǎn)能超200萬件，是全球最大的生產(chǎn)重型卡車、客車和轎車等各種車型專業(yè)鍛造鋁輪轂制造商之一。浙江戴卡宏鑫科技有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)精密鍛造汽車零部件的企業(yè)，公司的產(chǎn)品主要是鍛造卡車鋁合金輪圈、鍛造轎車輪圈。輔勁惠有限公司除鍛造鋁合金輪轂外，還有鍛造鋁合金汽車空調(diào)皮帶輪（普利盤）、鍛造鋁合金方向盤、鍛造鋁合金法蘭盤。無錫市迎昌有色合金鍛造有限公司新開發(fā)出填補國內(nèi)空白的汽車鋁合金鍛造輪轂，規(guī)模出口歐美地區(qū)。2013年5月15日，山西銀光鎂業(yè)集團在北京舉行發(fā)布會，會上發(fā)布了全球最輕量化鍛鎂輪轂，17寸產(chǎn)品最低重量為5.2kg起，較同規(guī)格原廠鑄鋁輪轂減重50%。山西銀光鎂業(yè)表示，此前十余年，由于鎂合金鍛造特別是連續(xù)鍛造極其困難，使得鍛造鎂合金產(chǎn)量非常有限，鍛造鎂合金輪轂幾乎是天價，僅F1賽車及少量超級跑車才能標配，為破解這一難題，贏得新的競爭優(yōu)勢，他們歷時4年，率先突破鍛造用新型鎂合金的研發(fā)制造，以及大規(guī)模連續(xù)鍛造兩大困擾全球同行業(yè)十余年的難題，試制產(chǎn)品已通過多家整車廠各項指標測試。天鍛壓力機有限公司研發(fā)的鋁合金卡車輪轂鍛造數(shù)控生產(chǎn)線，包括棒材切割機、棒料加熱爐、初鍛液壓機、終鍛液壓機、脹形沖孔液壓機、旋壓機、抓取料機器人、噴淋潤滑裝置、傳送軌道、固溶爐、時效爐、排煙除霧裝置、模具等主輔設備，整條生產(chǎn)線上的設備既可以聯(lián)線自動化生產(chǎn)，也可以單獨離線操作，解決了我國以前高端裝備與智能裝備依賴進口的問題，突破了我國在高性能鋁合金應用方面的瓶頸。

結(jié)束語

21世紀全球汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨來自節(jié)能、環(huán)保、安全三大挑戰(zhàn)，而這三大挑戰(zhàn)是推動汽車技術(shù)進步的三大動力，也決定了未來汽車技術(shù)的三大發(fā)展主題——節(jié)能技術(shù)、環(huán)保技術(shù)和安全技術(shù)，而輕量化有效實施不僅直接影響到節(jié)能環(huán)保目標的實現(xiàn)，也有益于安全方面的提升。所以，在未來一段時期，無論是汽車還是零部件都將會在實現(xiàn)輕量化的道路上不斷創(chuàng)新。正如山西銀光鎂業(yè)集團在產(chǎn)品發(fā)布會上講的“又一場輪轂材料更新的時代，可能改寫中國輪轂產(chǎn)業(yè)僅僅是價廉、量大的代名詞的現(xiàn)狀，鍛鎂輪轂規(guī)模量產(chǎn)，可能對汽車產(chǎn)業(yè)未來幾年的進化，產(chǎn)生難以估量的促進和影響”，在輕量化的道路上，鍛造業(yè)應有自己的責任和擔當，順應時代潮流，充分發(fā)揮聰明智慧，在促進汽車業(yè)穩(wěn)健發(fā)展的同時，實現(xiàn)自身的可持續(xù)發(fā)展。