【MFC推荐】铝合金汽车行业新主流，压铸件占绝大比重！

铝合金 热成形

一、铝合金汽车行业新主流，压铸件占绝大比重

1.1 性能优越，是汽车轻量化的理想材料

铝是一种轻金属，是仅次于氧和硅的第三大地壳元素。在金属种类中，铝作为仅次于钢铁的第二大类金属，其特别的物理和化学性质使得铝成为国民经济发展中重要的工业基础材料之一。

具体来看，铝合金作为汽车轻量化材料具备以下几点优势：

1) 减重效果明显：据美国铝业公司的数据，汽车中典型的铝质零件的一次减重效果可达 30%～40%， 二次减重可提高到 50%。

2) 吸收冲击能力强：铝的吸冲击能力是钢的 2 倍，在碰撞安全性方面有明显的优势。

3) 易于回收：在使用过程中仅发生轻微的腐蚀，且铝合金熔点低，便于重熔回收，回收率高于 80% （约 90%）。60%以上的汽车用铝合金材料为再生铝，回收生产 1 t 铝合金要比重新生产 1 t 铝合金少耗能 95%，铝的损耗也仅 5%左右，采用铝所节省的能量是生产该零件所用原铝耗能的 6~12 倍。

4) 装配效率高：铝合金汽车整体构架，焊点少，减少了加工工序，铝合金整体车身比钢铁焊接车身约轻 35%，且无须防锈处理，只有 25%~35% 的部件需点焊，因而可大幅度提高汽车的装配效率。

随着铝合金零部件的完善并投入使用，车用铝合金技术的逐渐成熟，各种结构复杂、性能符合要求的铸造件、挤压件能够批量生产，技术进步带来的成本下降，更多架构复杂、成本较高的铝合金零部件将引入到汽车上。

1.2 我国汽车铝化率提升空间巨大，新能源汽车蕴藏潜力

从发达国家来看，交通运输业是铝型材的第一大应用领域，日本、欧洲占比均超过30%，其中汽车制造业、铁路及轨道车辆制造业、集装箱制造业是应用最广、增长最快的三大领域。近几年，我国交通用铝占比不断扩大，但与发达国家相比仍处在较低水平，交通运输用铝占比约20%，属于用铝第二大行业。

1.3 铝合金成形工艺多样，压铸件占比八成

前面提到，铝合金是仅次于钢材的汽车用金属材料，汽车用铝可分为两大部分：铝合金和铝基复合材料；而车用铝合金又分为铸造和变形铝合金两部分。简单来讲，铸造铝合金就是液态变固态，这在材料成形工艺中成为液态成形；变形铝合金就是固态变固态，在成形工艺中成为固态成形。

我们按照加工类型更细致的进行分类，汽车用铝合金主要包括轧制材、挤压材、压铸铝、锻压材等， 按照目前各类铝合金在汽车上的使用情况，比例大概为：压铸铝 77%，轧制材 10%，挤压材 10%， 锻压材 3%。

1） 压铸铝合金：是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法，是铸造工艺中应用最广、发展速度最快的金属热加工成形工艺方法之一，在有色金属铸造中占据主导地位。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。它的基本工艺过程是：金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒。毛坯的综合机械性能得到显著的提高。

该工艺生产出来的毛坯，外表面光洁度高，如冷挤压工艺或机加工出来的表面一样，有金属光泽。所以，我们将压铸模锻工艺称为“极限成形工艺”，比“无切削、少余量成形工艺”更进了一步。压铸模锻工艺还有一个优势特点是，除了能生产传统的铸造材料外，它还能用变形合金、 锻压合金，生产出结构很复杂的零件。

可以看到，铸造铝合金占据主导地位，达到 80%左右，主要用于制造发动机缸体、缸盖、离合器壳、 保险杠、车轮等。铸造铝合金具有非常良好的铸造性能和多种铸造方法，可以根据不同要求选择不同的铸造方法：

一般来讲，压铸铝合金在汽车上的应用可分为四个方面：

 壳体件：壳体件主要有离合器壳、变速器壳体、转向器壳体以及其他为降低质量而用铝合金代替钢铁的壳件体，如摇臂盖、后桥壳体、油槽、正时链轮盖壳件体、油泵及水泵壳体、变速器变矩器壳体等。这些壳体件最常用的铸造工艺就是压铸，其原因主要是压铸是大批量生产此类铸件的最经济的方法，且压铸的效率和出品率也非常高。压铸还可最大限度地减小铸件壁厚以减小铸件质量，减少后续加工量，同时压铸件具有较好的表面质量和尺寸精度。

 发动机用铝合金：发动机的核心部件就是缸体。早期的缸体主要采用低压铸造或砂型铸造，铝合金压铸缸体较前两种制造方式的成本高，但是由于铝合金的导热性能较铸铁好，使用铝制气缸盖和气缸体可以改善发动机的工作状态，提高其热效率，更大地改善和提高发动机的工作效率，并且，铝合金具有良好的抗腐蚀性，使得铝合金压铸缸体越来越广泛地被汽车厂商所采用。缸体的铸造工艺极其复杂，被誉为铝合金压铸技术中的“金字塔”，掌握了缸体的制造技术及工艺就基本掌握了压铸技术的“核心机密”。

 支架类零件：支架类零件主要用于汽车发动机、变速器等关键部位的连接，虽然表面上看不如 缸体、缸盖等关键，但本质上此类零件质量的好坏对整个汽车的安全性具有决定性的作用。此类零件在压铸生产中主要会出现产品变形及内部质量不合格缺陷，因此要尽量保证产品具有较小的加工余量及变形量。虽然此产品采用铝合金压铸对工装夹具及模具的投入费用较高，但生产率高，相对汽车行业这种大批量的生产来说，总的费用不算太高。

 轮毂用铝合金：因铝合金轮毂具有质量轻、高强度、良好的散热性、尺寸精度高、外表美观以及能够减少纵向和横向的振动等优点，其在发达汽车工业国家的使用率已达 80%。

2）变形铝合金：分为挤压和轧制两种形态，在汽车上的应用占比各约 10%。变形铝合金和铸件相比，强度和韧性都大为优越。变形铝合金的合金含量比较低，可通过压力加工制成各种型材及成形零件，其主要用于车身覆盖件的制造，如制造汽车的车身面板、散热系统以及结构件和装饰件等。

在新能源汽车领域，铝合金的用途也非常广泛，我们认为，不存在当前市场所担心的随着新能源汽车的普及，铝合金零部件使用量减少的情况。举个例子来讲，纯电动车替代燃油车后，发动机没有了，取而代之的是电池，对于之前的燃油车，发动机的缸体有 14kg，而实际上一个电池外壳就可以达到 15-20kg，所以缸体和电池外壳在重量上基本可以实现对冲，并且，新能源汽车的后副车架、 减震塔等部件对铝合金的需求也会逐步上来，所以新能源汽车上用的铝合金件并不会比传统燃油车要少。

放眼全国压铸件市场，汽车工业的用量所占份额极其可观，就中国而言，近年来这一比例则保持在 65—75%之间（含汽车、摩托车等交通工具），单就汽车部分来看，这一比例还显示出逐年大幅度上升的态势。

当前，我国压铸件市场比较分散。2017 年 5 月，中国铸造协会组织召开“中国压铸件生产企业综合实力 50 强”专家评审会，前十强榜单如下表所示，据了解，排名第二的广东鸿图市占率也不足 5%。

1.4 铝热冲压成形实现突破

天 汽 模 （002510.SZ） 的控股子公司东风（ 武汉）实业日前在其官 网 披露，公司已成为国内首家实现铝合金热成形工业化的汽车零部件企业，成为全球范围内掌握铝合金热成形核心技术的少数企业之一。在第一部分我们已经对高强钢的热成形工艺进行了详细说明， 此处的铝合金热成形，就是对铝材的加热、冷却及热处理工艺。

据悉，东风（武汉）实业从 2014 年起就开始研究铝合金热成形技术，具备一定的技术储备，2016 年下半年，开始与蔚来汽车进行铝热成形的技术探讨，并且蔚来汽车拿出了新车型B 柱试制件订单，东风实业通过热处理强化成形，对加热、冷却成形、固溶、时效强化等生产全过程持续优化，调节参数配置，成功做出来产品，完全符合质量要求。铝热成形工艺值得关注。

1.5 铝合金件的产业链

总结来看，车用铝合金的产业链是“铝土矿-氧化铝-电解铝-铝材-汽车及零部件”，如下图所示：

所以，一般来讲，铝合金零部件公司会采用“材料费+加工费”的产品销售定价原则和按客户订单来组织生产的模式。（其中，原材料价栺一般参照结算月上海长江有色金属现货交易所 A00 铝锭现货交易高价与低价的月度平均价确定。）

二、 小结

汽车轻量化的发展需要汽车零部件材料的升级，但是高强钢较长时间内依然会占据较大的比例，制作工艺的升级，比如热成形工艺的推广仍旧值得关注。同时，随着铝合金零部件的完善并投入使用， 车用铝合金技术的逐渐成熟，各种结极复杂、性能符合要求的铸造件、挤压件能够批量生产，技术进步带来的成本下降，更多架构复杂、成本适中的铝合金零部件将引入到汽车上，预计未来需求会持续增长，还有很大的发展空间。

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