【MFC推荐】汽车车身铝板的生产工艺及市场前景分析

1 汽车车身铝板的典型生产工艺及性能控制

在全球倡导节能环保的大形势下，汽车产业的轻量化技术应用被推上日程。汽车覆盖件用铝合金板材的应用就是一种简单有效的轻量化方式。汽车铝板是高端铝合金品种中的一种，由于其对使用性能（成形、连接等）及表面质量的严苛要求，也给原材料的加工过程提出了更精细的控制管理要求。

汽车铝板的生产流程如图1所示。铝液经连续铸造成不同规格的铝坯，经表面处理、加热后进行热轧、卷取、冷轧成型，得到所需的厚度，随后进行连续退火热处理得到所需的微观精细组织和性能。

图1 汽车铝板生产流程示意图

汽车铝板材料生产有诸多的关键技术和难点，也将会对后续使用性能（冲压、涂装等）产生重要的影响。

纵观汽车铝板的生产工艺流程，从微观组织角度可简单归结为两个方面：洁净性（化学冶金过程）和均匀性（物理冶金过程）。反映到实际大生产过程中就是对熔炼（铸造）和轧制（热处理）的控制过程。

优良的铝液洁净度和组织（织构）均匀性，对后续汽车生产厂的冲压成型和连接性能都有积极的作用。组织（织构）的均匀性，既包括基体组织晶粒度的大小，也涵盖有利于成型性的微观织构的比例。材料使用性能的宏观外在表现，是基于其微观内在本质。对微观组织及织构的合理控制，可以得到所需的宏观性能。

鉴于原材料铝厂与汽车厂生产时间的不匹配问题，相间的过程会发生汽车铝板的自然时效，影响到后续的成型。为解决此问题，国内外材料工程师对该过程的理论机理进行了深入系统研究，提出了预时效/预应变处理工艺。通过原材料厂固溶处理后预时效的工艺过程，可以减缓板材运输和存储过程中的自然时效问题，从而在冲压过程中具备更好的成型性。

对铝板表面的合理处理，有利于后续的涂镀处理。表面处理主要为对冷轧态进行处理，分为光面（Mill Finish，MF）、电火花钝化（Electron Discharge Texture，EDT）和电子束钝化（Electron Beam Texture，EBT）处理，如图2所示。经EDT和EBT处理后的铝板表面具有各向同性，对后续的成型性没有方向性的影响；所形成的表面纹理可以储存润滑剂，降低擦伤敏感性，对摩擦行为无明显影响。

图2 汽车铝板表面处理

2 车身铝板的工艺装备

汽车铝板生产的核心技术在连续退火热处理和表面处理，加热炉、热轧机、卷取机、冷轧机和气垫式连续热处理炉如图3所示。现代生产线的热轧机一般包括一个可逆开坯轧机和一个紧随其后的高速精轧机组，冷轧机一般为单机架可逆式。熔炼、热轧和冷轧过程与常规的铝板生产过程并无明显区别，所以对相应设备无特殊的要求。

图3 汽车铝板的工艺装备

连续退火热处理过程选用的气垫炉，设备主要包括开卷机、脱脂箱、干燥箱、加热区、冷却区、卷取机等，其运行原理如图4所示。炉内的静动气流像垫子一样把板带材支撑起来，同时实现加热或冷却。铝板在炉内稳定的漂浮在一定的高度，用气流的速度来保证与铝板实现高速的热交换。通过控制铝板在炉内的运行速度、所受的张力和炉温炉压，来实现铝板的固溶处理工艺。

图4 气垫炉工作原理

气垫炉加热区，国外高水平固溶处理的炉温精度可以控制在±1.5℃，相应的板温在±2℃，而国内气垫炉炉温控制精度在±3℃。目前国内厂家生产的设备尚不能满足生产汽车板所需的精度要求，整条汽车板生产线设备均需进口。轧机的主要国外生产厂家为德国施罗曼西马克公司 (ＳＭＳ)与曼内斯曼德马克公司 (Ｄｅｍａｇ)合并成立的SMSDemagAG公司，为钢铁、铝材、铜业界在整套设备、工程方面世界性的领先者。连续式气垫炉的生产厂家主要为美国Surface公司。

3 国内外铝板供应商的产能规划及未来汽车市场预测

国外汽车铝板的产能ABS生产企业共19个厂，总生产能力246万吨。主要 分布情况，见下图5.

图5 国外汽车铝板产能分布

国外公司诺贝丽斯、神户制钢和爱励国际三家公司的产能占到国内总产能的三分之一多，由于其具有深厚的生产经验及行业背景，相比于国内厂家，更容易取得汽车产业的行业认证。

国内汽车铝板生产企业大都没有相关的行业背景及技术基础，仍处于仿制国外阶段，在理论机理及技术上处于劣势。但国内铝生产厂家大都与国内自主品牌的汽车厂家具有良好的合作基础，在价格上也具有一定的优势，同时可操作性强，更能够根据汽车厂家的实际需要进行量身定做。

无论是从国家战略高度的需求，还是国内生产厂家的技术实力来看，汽车铝板的批量应用是毫无疑问的。国内市场的需求量也是惊人的，这也是国外相关企业入主的原因所在。为迎合汽车轻量化需求，将演化出众多的替代材料，其中铝是能长期挑战钢铁的强大对手。铝的大量应用受到原材料和制造成本高、产业结构、回收和管理等因素的限制，随着各项技术的发展，这种限制将会取得突破。

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