著力穩(wěn)妥發(fā)展汽車(chē)鋁板 科技研發(fā)投入應(yīng)更大

2013-09-02

    在工信部組織制定的《新材料“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出到2015年，關(guān)鍵新合金品種要取得重大突破，形成高端鋁合金材300kt,基本滿(mǎn)足大飛機(jī)、軌道交通、節(jié)能與新能源汽車(chē)等的需求。而主要內(nèi)容是：組織開(kāi)發(fā)汽車(chē)用6×××系鋁合金板材，實(shí)現(xiàn)厚度0.7~2.0mm、寬幅1600~2300mm汽車(chē)鋁合金板的產(chǎn)業(yè)化，即實(shí)現(xiàn)6016、6022、6111合金汽車(chē)板的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)與精深加工。
 
汽車(chē)鋁化率逐年提升 中國(guó)載人車(chē)用鋁量約比國(guó)外的低20kg/輛
 
    鋁于1888年開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)，以其密度小、資源豐裕、色澤潔白、對(duì)環(huán)境友好、對(duì)人體無(wú)害、可回收性高、抗腐蝕性強(qiáng)、傳導(dǎo)性能好、無(wú)磁性、易加工與成形等諸多有點(diǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)獲得了廣泛的應(yīng)用，2011年全世界的原鋁產(chǎn)量已突破43000kt，成為僅次于鋼鐵的第二大金屬，其中的34%即約14620kt用于交通運(yùn)輸裝備制造。
    1899年首款鋁合金板金車(chē)身小型跑車(chē)在柏林國(guó)際車(chē)展亮相，開(kāi)鋁合金板材在汽車(chē)中應(yīng)用的先河；1910年首臺(tái)鋁制公共汽車(chē)在巴黎開(kāi)始營(yíng)運(yùn)，自此以后鋁板在乘用車(chē)中的應(yīng)用越來(lái)越多。20世紀(jì)50年代油罐車(chē)與拖車(chē)、房車(chē)等開(kāi)始用鋁板制造，今天北美廂式火車(chē)鋁化率已超過(guò)92%，歐洲大部分罐車(chē)、拖車(chē)等已采用鋁合金制造，每輛車(chē)平均減車(chē)800kg，金鋁的轎車(chē)與公共汽車(chē)（Audi 、A8、TT跑車(chē)與美洲虎、XJ等）也早已面世。
    在可預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)（2030年），鋁是提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本、節(jié)約能源、減少溫室氣體排放、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、維護(hù)道路安全最可取的金屬結(jié)構(gòu)材料。鋁能以各種形成如板、箔、管、棒、型、線(xiàn)、鍛件、粉、鑄件、壓鑄件等應(yīng)用于車(chē)輛制造。全鋁載人車(chē)車(chē)神是由擠壓材框架與蒙以鋁板的殼體組成。幾種轎車(chē)車(chē)身的鋁材用量見(jiàn)下表，小轎車(chē)用板材較多，而公共汽車(chē)的型材用量較多。
 
汽車(chē)板材技術(shù)門(mén)坎高  與預(yù)先水平或許相差20年
 
    在當(dāng)今使用的鋁及鋁合金板材中可作為高端或高精產(chǎn)品的有四：航空航天板、汽車(chē)板、CTP基板、罐體板。至1012年，中國(guó)生產(chǎn)的CTP基板與罐體板已躋身世界先進(jìn)行列，不但可滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求，而且有出口，參與國(guó)際市場(chǎng)角逐；但前兩種產(chǎn)品還與世界領(lǐng)先水平有較大差距，航空航天板可能相差30年，而汽車(chē)板或許是20年。因此，工信部在《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中將兩種材料板材列為關(guān)鍵產(chǎn)品，并提出要產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)精深加工產(chǎn)品。所謂精深加工產(chǎn)品是，鋁加工企業(yè)向用戶(hù)提供不再是初級(jí)的平軋產(chǎn)品（板、帶、箔），而是符合用戶(hù)要求的經(jīng)過(guò)精細(xì)加工的可上裝配線(xiàn)的或稍作處理后即上裝配線(xiàn)的產(chǎn)品。
    2011年全球汽車(chē)鋁合金載人車(chē)車(chē)身板（不含貨車(chē)、拖車(chē)、半掛車(chē)、廂式車(chē)、特種車(chē)等用的）的需求量約250kt，中國(guó)還不能生產(chǎn)，其中70%作嘔為諾威力（Nolis）公司、美國(guó)鋁業(yè)公司（Alcoa）、海德魯（Hydro）鋁業(yè)公司生產(chǎn)，其余的為日本的一些公司及其他公司生產(chǎn)?？缮a(chǎn)的國(guó)家為美國(guó)、德國(guó)、日本、法國(guó)、韓國(guó)等。
    中國(guó)東北輕合金工廠在世紀(jì)80年代中期就開(kāi)始研發(fā)載人車(chē)的車(chē)門(mén)板生產(chǎn)，西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司在生產(chǎn)車(chē)身板方面作了許多開(kāi)拓性的工作，并于2009年12月投產(chǎn)了國(guó)內(nèi)首條車(chē)身板生產(chǎn)線(xiàn)；徐州財(cái)鋁熱傳輸有限公司會(huì)同重慶汽車(chē)研究院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等在研發(fā)汽車(chē)6×××系覆蓋件板材方面也取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。但是這些成就僅是第一步，生產(chǎn)的板材是素材，距精細(xì)加工的鈑金件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，與進(jìn)而擁有一批有中國(guó)特色的有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的汽車(chē)板合金還有一段相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。
    中國(guó)汽車(chē)車(chē)身板之所以還不能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，有裝備方面的原因，也有技術(shù)與管理方面的原因，但更主要的是研發(fā)資金投入不夠、研發(fā)力量不夠、技術(shù)水平有待提高、研發(fā)力量還不夠幾種，等等。如今，生產(chǎn)汽車(chē)嚴(yán)軋產(chǎn)品的裝備已解決，擁有全球先進(jìn)的鑄錠熱軋裝備與精整設(shè)備，但還缺乏或不夠的裝備有：精密裁切線(xiàn)，沖制彎折、摩擦攪拌焊接、數(shù)控加工特種檢測(cè)手段等，無(wú)法向用戶(hù)提供精深加工鈑金件。
   
汽車(chē)板材合金種類(lèi)多待解決   性能要求多與瓶中少兩難舍
  
乘人車(chē)車(chē)神鋁合金板經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已形成一個(gè)龐大的家族，有標(biāo)準(zhǔn)的合金，也有非標(biāo)準(zhǔn)的合金，大約有50種，分屬于2×××、5×××、6×××、7×××系，各有各的性能，用于制造不同鈑金件。不同的國(guó)家在用合金方面各有側(cè)重，例如日本的汽車(chē)工業(yè)用于×××系的多一些，美國(guó)則多用2×××系及7×××系合金，歐洲對(duì)6×××系合金更感興趣。中國(guó)當(dāng)前僅是一些外資企業(yè)的個(gè)別車(chē)型用了鋁合金薄板制造車(chē)身鈑金件，所用的板材全是進(jìn)口的，一些非外資企業(yè)也用了一些鋁板，但量少，沒(méi)有規(guī)模，都是在仿照外國(guó)的合金。在《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中明確提出汽車(chē)鋁板為2×××系的6016、6022、6111合金，為中國(guó)汽車(chē)鋁板發(fā)展指明了方向，可以集中力量研發(fā)這類(lèi)合金，最后形成有中國(guó)特色的汽車(chē)鋁合金體系。它們的化學(xué)成分如下（主要合金元素的%質(zhì)量）：

表1  三種汽車(chē)板鋁合金的主要成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）

合金	Si	Fe	Cu	Mn	Mg
6111 6016 6022	0.6~1.2 1.0~1.5 0.8~1.5	1.0 0.50 0.05~0.20	0.50~0.9 0.20 0.01~0.11	0.10~0.45 0.20 0.02`0.10	0.50~1.0 0.25~0.6 0.45~0.7

 汽車(chē)板6×××系合金與應(yīng)用最廣的建筑鋁材合金同屬一個(gè)系，對(duì)于廢料回收與發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)非常有利。國(guó)外也在研發(fā)所謂的單一合金，但試圖用一兩個(gè)合金取代現(xiàn)用的十幾、二十個(gè)合金難度很大。
  中國(guó)除研發(fā)上述的3個(gè)鋁合金外，還應(yīng)研究6009、6010鋁合金，可用它們沖制內(nèi)外層壁板，國(guó)外在20多年前就用它們制造鈑金件，效果較好，雖然它們的強(qiáng)度比5182-O及2036-T4合金的低一些，但有很好的成形性能。
  汽車(chē)鋁合金板的厚度一般為0.8mm~1.6mm,最大寬度2300mm。對(duì)其性能要求是：良好的成形性，有低的屈強(qiáng)比和高的成形極限；表面平整性好，成形鈑金件表面不出現(xiàn)羅平線(xiàn)（Roping Line）即滑移線(xiàn)；良好的可焊性；優(yōu)良的烤硬化性。
  汽車(chē)鋁板的發(fā)展趨勢(shì)：盡可能地減少合金種類(lèi)；研發(fā)新的合金與復(fù)合板材；向汽車(chē)企業(yè)提供精深加工的鈑金件；鋁加工企業(yè)的工程師參與汽車(chē)設(shè)計(jì)，幫助他們選用鋁材，必須考慮汽車(chē)報(bào)廢后鋁的回收率。

 

返回上級(jí)列表