車用鋁材市場(chǎng)再升溫

文 / 本刊記者 趙子垚

伴隨新能源汽車興起，對(duì)車用鋁材的需求正快速升溫，甚至發(fā)展成為終端消費(fèi)者都在關(guān)切的話題。

理想汽車創(chuàng)始人李想再次抓住了流量密碼，把新車?yán)硐隠9推向輿論浪尖。7月13日，關(guān)于該款車型空氣懸架用材“鋁、鋼、鐵”的風(fēng)波，直接引發(fā)了眾多造車關(guān)鍵部件使用材質(zhì)的熱議。值得一提的是，針對(duì)網(wǎng)友 “不解理想L9將懸架鑄鐵零件表面噴涂為‘鋁合金’”的評(píng)論，李想除對(duì)涂層顏色的解釋外，隨后還留言回應(yīng)：“一輛車什么地方用鋁，什么地方用鋼和鐵，不是拍腦袋、敲鍵盤決定的?！?/p>

當(dāng)然，這僅體現(xiàn)出李想的個(gè)人看法。事實(shí)上，在同等剛度前提下，鋁材料顯然要比鐵更耐腐蝕。不過(guò)結(jié)合成本因素，將懸架鑄鐵下擺臂的防銹工藝細(xì)節(jié)做到位，盡可能降低生銹概率，對(duì)下擺臂的使用壽命同樣可以保證。所以究竟哪種材料會(huì)更契合零件的使用場(chǎng)景，只能是見仁見智，依據(jù)材料成本以及工藝水平合理取舍。而回歸風(fēng)波源頭，其實(shí)也表露出汽車車身用鋁情況已引起消費(fèi)者的更多關(guān)注。

新形勢(shì)促使需求“鋁熱”

客觀地說(shuō)，有關(guān)鋁制品在汽車上的應(yīng)用已很普遍，特別是在輕量化需求升溫以后，其由于遠(yuǎn)高于鋼鐵、鎂合金、塑料及復(fù)合材料的綜合性價(jià)比，使得鋁材的單車平均用量也在逐步提升。而當(dāng)前新能源汽車市場(chǎng)“高歌猛進(jìn)”的局面，又令這一變化更為突顯。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)：今年上半年，新能源汽車銷量為260萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)1.2倍，市場(chǎng)占有率達(dá)21.6%。同時(shí)，中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)還認(rèn)為隨著新能源汽車市場(chǎng)份額逐月上行，其全年銷量有望達(dá)到550萬(wàn)輛。

除此之外，鑒于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)形式以及車體結(jié)構(gòu)的變化，純電動(dòng)汽車的單車平均用鋁量也明顯高于燃油車型?！敖刂?018年，中國(guó)每輛燃油車的鋁材用量為120千克，純電動(dòng)車則為128千克?！敝袖X材料應(yīng)用研究院輕量化工程中心業(yè)務(wù)主管吳永福博士表示，“考慮到當(dāng)前新能源汽車的銷量情況，很顯然車用鋁材總量將迎來(lái)爆發(fā)增長(zhǎng)?！睂?duì)此，他預(yù)計(jì)未來(lái)3年內(nèi)，國(guó)內(nèi)新能源汽車每年的鋁材用量將從10萬(wàn)噸增長(zhǎng)到316萬(wàn)噸左右。

當(dāng)然，3年30倍的規(guī)模增長(zhǎng)似乎過(guò)于“激進(jìn)”，但顯然不能用傳統(tǒng)的鋁制零配件應(yīng)用情況作為判斷依據(jù)。過(guò)去，提升汽車的輕量化水平主要通過(guò)降低簧下質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)車輪輪轂、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行鋁材替代已成為常態(tài)。而隨著鋼鋁混合車身在部分產(chǎn)品中開始應(yīng)用，密度僅有鋼材1/3的鋁材料除了減重，其在節(jié)能、運(yùn)行安全性及循環(huán)再生利用等方面同樣優(yōu)勢(shì)明顯，只是礙于鋁材自身特性，仍然在成本及制造工藝存在限制因素。

不過(guò)，伴隨國(guó)家雙碳戰(zhàn)略的推進(jìn)，因汽車節(jié)能減排政策、長(zhǎng)續(xù)航需求對(duì)動(dòng)力電池重量的制約，令以純電動(dòng)車型為代表的新能源汽車企業(yè)對(duì)車身減重更為關(guān)切。有外部研究表明：一輛整備質(zhì)量1.6噸的家用轎車，普通鋼制白車身重量大約為475千克；如果全部替換為高強(qiáng)度鋼，可減重161千克；再進(jìn)一步替換為鋁合金車身的話，減重幅度則高達(dá)190千克，并且疊加鋁材在車體其他部件的應(yīng)用，減重效果十分突顯。學(xué)界也對(duì)高性能鋁合金構(gòu)件在新能源汽車上的應(yīng)用進(jìn)行追蹤研究，武漢理工大學(xué)汽車輕量化技術(shù)中心副主任胡志力便給出一組數(shù)據(jù)：汽車重量每降低10%，可使得電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程增加5%~6%。此外，他還表示除了輕量化，鋁制車身對(duì)于操控性也有提升，甚至其延展性對(duì)于碰撞潰縮區(qū)的幫助也更加明顯。

工藝變革更新鋁材應(yīng)用機(jī)會(huì)

除因市場(chǎng)變化產(chǎn)生的需求外，在工藝端角度，也同樣出現(xiàn)了利好鋁材應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，近期興起的一體化壓鑄工藝正在改觀鋁制零件組合強(qiáng)度不足的局面。實(shí)際上，因?yàn)閱我话宀暮茈y實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)度和韌性方面的要求，所以傳統(tǒng)焊接車身需要對(duì)諸多沖壓零部件進(jìn)行拼接補(bǔ)強(qiáng)。而一體化壓鑄工藝的出現(xiàn)，則可以做到將零部件融為一體，在保證強(qiáng)度的前提下實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的設(shè)計(jì)，從而降低整車生產(chǎn)工序的復(fù)雜性。

對(duì)于鋁合金在一體化壓鑄方面的技術(shù)進(jìn)展，廣州廣型模具有限公司技術(shù)總監(jiān)梁振進(jìn)認(rèn)為，在利用一體壓鑄之后，整個(gè)工藝制程得到大幅度簡(jiǎn)化。他表示，在高壓鑄造工藝?yán)?，產(chǎn)生的渣包和料頭等余料，均可以進(jìn)行回爐使用。此外，高壓鑄造工藝還擴(kuò)大了原料來(lái)源，可以消耗二次鋁，大幅減少了使用原生鋁的需求?！颁X合金的應(yīng)用瓶頸之一在于成本，一體化壓鑄恰恰能夠提升材料利用率?！?/p>

特斯拉便是一體化壓鑄工藝的堅(jiān)定簇?fù)碚?。特斯拉CEO馬斯克曾在特斯拉電池日上介紹：特斯拉Model Y車型采用的一體化壓鑄后地板總成，可將下車體總成重量降低30%，制造成本因此下降40%。同時(shí)相比Model 3車型，Model Y的零件數(shù)量減少79個(gè)，焊點(diǎn)更是由大約700-800處銳減至50處。這使得整車的連接數(shù)量大幅度減少，減少了很多涂裝、焊裝等過(guò)程，且由于一體化壓鑄的后地板總成不需要再進(jìn)行熱處理，制造時(shí)間由傳統(tǒng)工藝的1-2小時(shí)縮減至 3-5分鐘。

如今，這種趨勢(shì)也正向汽車產(chǎn)業(yè)鏈上游發(fā)展，部分供應(yīng)商也在同步提升輕量化方面的技術(shù)儲(chǔ)備，以促使整車產(chǎn)品進(jìn)步，其中典型的例子就是電池鋁托盤。由于電池密度的不斷提升，使得承載電池模組的托盤或殼體會(huì)處于重載荷狀態(tài)，直接影響電動(dòng)車的整車載荷分布和續(xù)航能力。但鋁材憑借重量輕、熔點(diǎn)低的特點(diǎn)，目前已成為壓鑄鋁托盤、擠壓鋁合金框架和鋁板拼焊殼體、模壓上蓋的主要材料，在電池托盤方面進(jìn)入到規(guī)模化應(yīng)用階段。

事實(shí)上，鋁材在汽車上的應(yīng)用機(jī)會(huì)遠(yuǎn)不止于此。不論是新能源汽車輕量化需求的高增長(zhǎng)，還是一體化壓鑄等成型工藝所引發(fā)的技術(shù)變革。勢(shì)必還會(huì)有更多的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇、工藝革新、技術(shù)應(yīng)用會(huì)影響到鋁材料在汽車工業(yè)上的發(fā)展進(jìn)程。