當(dāng)前,世界汽車工業(yè)面臨著兩大嚴(yán)峻的挑戰(zhàn):油價(jià)不斷飆升,環(huán)保要求日益嚴(yán)格,也就是說汽車應(yīng)一年比一年有更高的燃油效率,更低的溫室氣體排放,更高的安全性與更好的乘座舒服性。要達(dá)到這些目標(biāo),在當(dāng)前的條件下最可取的措施無非是:大力發(fā)展新能源的清潔環(huán)保車;在保證安全與乘座舒適前提下,大力改進(jìn)設(shè)計(jì)與采用鋁材以降低車的自身質(zhì)量。這兩條道路應(yīng)齊頭并進(jìn),不管走哪條發(fā)展道路,鋁材在今后長(zhǎng)期的汽車發(fā)展進(jìn)程中都將起著至關(guān)重要的作用,在可預(yù)見的時(shí)期內(nèi),還不可能有一種材料會(huì)取代鋁而成為占統(tǒng)治地位的汽車材料。
鋁及鋁合金打造現(xiàn)代汽車的新潮流
輕量化是現(xiàn)代轎車的追求,盡量多的采用鋁制零部件是實(shí)現(xiàn)輕量化最可取的措施。時(shí)下,鋁(用作導(dǎo)線)及鋁合金是當(dāng)前及未來汽車的理想材料。在制造廠追求輕量化、政府倡導(dǎo)節(jié)能減排與消費(fèi)者追求高性能的作用下,鋁合金材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用獲得了長(zhǎng)足進(jìn)展。自上世紀(jì)90年代以來,鋁合金材料使用量在轎車上翻了一番,在輕卡上增加了2倍。目前,鋁已成為汽車工業(yè)第三大類最常用的材料,僅次于鋼及鑄鐵。輪轂就是一個(gè)最明顯的實(shí)例。上世紀(jì)80年代,大部分轎車就用上了鍛鋁輪轂,大多數(shù)轎車用的是低壓鑄造的鋁合金輪轂,其顯著優(yōu)點(diǎn)是:1、舒適。鋁合金輪轂真圓度好,滾動(dòng)阻力減少,與一般的鋼輪轂相比,具有更強(qiáng)的吸收震動(dòng)及彈力功能,所以乘座舒適性得以提高;2、亮麗。鋁合金的抗蝕性強(qiáng),經(jīng)久耐用,不會(huì)生銹,可長(zhǎng)期保持熠熠生輝的亮麗光澤,使汽車的整體美得到更為完美的體現(xiàn);3、節(jié)能減排。輪轂質(zhì)量每減輕1kg,1L汽油可多行駛800m,而每少用1L汽油,可減少CO2排放1270L,使用鋁合金輪轂的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益十分明顯;4、安全。鋁合金的熱導(dǎo)率高,能有效地防止輪胎磨損異常而導(dǎo)致爆胎現(xiàn)象的產(chǎn)生。
近20年來,轎車技術(shù)的最明顯的變化之一是大量使用了輕質(zhì)材料,出現(xiàn)了許多用鋁與塑料制的零部件,其中鋁及鋁合金的用量最多,集中在車身構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)、空調(diào)器、保險(xiǎn)杠、車輪、裝飾件、車座等方面。今后10年或20年內(nèi),除了繼續(xù)提高這些方面的鋁化率外,提升鋁鈑金件的量是其重點(diǎn)。2011年,日本轎車用的鋁及鋁合金中,鑄造鋁合金占82%、加工材及鍛件占18%;美國轎車的分別為70%及30%;德國轎車的分別為78%及22%左右。而在加工材及鍛件用量中,擠壓材約占30%、板及箔約占68.5%、鍛件僅占1.5%左右。提升車身的鋁化率,也就是說增加鋁板在汽車中的應(yīng)用是今后汽車用材的發(fā)展趨勢(shì),鋁板在汽車中的應(yīng)用大有潛力。
國外總投資約12億美元 掀起擴(kuò)大汽車鋁薄板產(chǎn)能浪潮
從2010年下半年開始,國外平軋鋁產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)掀興了一股改擴(kuò)建汽車鋁薄板帶項(xiàng)目的浪潮,這是鋁軋制工業(yè)一次前所未有的為了生產(chǎn)一種產(chǎn)品所進(jìn)行的大規(guī)模改擴(kuò)建工程,總投資超過12億美元,對(duì)5大洲8國4家跨國鋁業(yè)公司(不含中國的)的13個(gè)工廠的汽車薄板帶生產(chǎn)線進(jìn)行頂尖的技術(shù)改擴(kuò)建,大致可于2013年全部完成,新增生產(chǎn)能力約600kt/a。
諾威力鋁業(yè)公司(Novelis)投資2億美元對(duì)其位于紐約州的工廠改擴(kuò)建,以適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)這種板材高速持續(xù)增長(zhǎng)的需求。擴(kuò)建工作完成后,汽車鋁合金薄板的生產(chǎn)能力可達(dá)200kt/a,為諾威力公司北美地區(qū)這類產(chǎn)品現(xiàn)行總產(chǎn)能的5倍。新建的2條汽車板專業(yè)生產(chǎn)線2013年投產(chǎn),2014年達(dá)產(chǎn)。
投資約4億美元對(duì)在亞洲的3個(gè)工廠進(jìn)行改擴(kuò)建,使韓國的2個(gè)廠(諾威力-大韓鋁業(yè)公司)與馬來西亞的1個(gè)廠的生產(chǎn)能力增加400kt/a,由2011年的600kt/a上升到2013年的1000kt/a。當(dāng)然這400kt/a產(chǎn)能不全是汽車板,還含罐料、PS板基、鋁箔帶坯等。
投資約6千萬美元以擴(kuò)大巴西平達(dá)鋁業(yè)公司汽車板、罐料帶卷的生產(chǎn)能力。
美國鋁業(yè)投資3億美元對(duì)艾奧瓦州(Iowa)達(dá)文波特軋制廠(Davenport)進(jìn)行的改擴(kuò)建,對(duì)一個(gè)工廠投資這么多進(jìn)行改擴(kuò)建在世界鋁平軋企業(yè)發(fā)展史上尚無先例,擴(kuò)建工作計(jì)劃于2013年完成。改擴(kuò)建目標(biāo)是為了向世界汽車工業(yè)提供更多更優(yōu)質(zhì)的鋁合金板帶材。
另外,Alcoa951專利技術(shù)也可以于今后在鋁工業(yè)行業(yè)獲得推廣,這是一種車輛組裝連接技術(shù)的新工藝,它的要點(diǎn)是在連接組裝前對(duì)鋁合金薄板、擠壓材、鑄件進(jìn)行表面處理,汽車廠的生產(chǎn)試驗(yàn)與試用證明,它們的連接強(qiáng)度比汽車工業(yè)應(yīng)用的鈦鋯(titanium Zirconium)連接強(qiáng)度高3~8倍。
達(dá)文波特軋制廠是世界最大的鋁板帶軋制廠之一,擁有世界獨(dú)一無二的5588mm的熱粗軋機(jī),生產(chǎn)的厚板、薄板與帶材在航空航天、兵器、國防、乘人車、商用車、軌道車輛及其他工業(yè)部門都獲得了廣泛的應(yīng)用。這次改擴(kuò)建得到政府的大力支持,并在稅收、金融、研究與發(fā)展信貸等方面給予了諸多優(yōu)惠。
達(dá)文波特軋制廠原是一個(gè)以生產(chǎn)厚板為主的企業(yè),投產(chǎn)于1972年,期間經(jīng)過幾次改擴(kuò)建,而這次改擴(kuò)建是最大的,增加了汽車薄板專業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng),自此以后它將成為全球最大的生產(chǎn)交通運(yùn)輸裝備所需的各種鋁及鋁合金板材的頂尖企業(yè),厚度從>0.2mm~≤280mm、而寬度≤5400mm板材,不但可生產(chǎn)矩形截面的,而且可以生產(chǎn)世上最大的制造LNG(液化天然氣)巨大貯罐的變截面板材,其厚端最大厚度為170mm或更大些。該廠的這次改擴(kuò)建為中國在建的與即將建設(shè)的這類企業(yè)提供了一個(gè)很好的樣板。
諾威力鋁業(yè)公司(Novelis)被確定為全新埃沃奎系列越野車(all-new Range Rover Evoque)鋁薄板獨(dú)家供應(yīng)商。這一系列埃沃奎越野車都省油。2011年7月上旬埃沃奎汽車公司在利物浦(Liverpool)建成了首條專業(yè)鋁板金件加工線。
埃沃奎越野車的特點(diǎn)是,蓋(hood)、車頂(roof)和結(jié)構(gòu)件都是用諾威力公司的汽車鋁合金薄板,車頂?shù)脑O(shè)計(jì)極為領(lǐng)先,首次應(yīng)用諾威力公司的新型高強(qiáng)度鋁合金Anticorodal-600px(Ac-600PX)制造,它既有高的強(qiáng)度性能又有良好的成形性,是一種優(yōu)秀的車體鈑金件合金,其抗拉強(qiáng)度比典型汽車鋁合金薄板的約高20%,而其成形性能比任一其他高強(qiáng)度合金的都好,由于合金強(qiáng)度的提高,汽車板的厚度可減薄15%以上,因而使其成為一種制造蓋板件、車身翼子板(Fender)、頂板、門板等之類鈑金件的理想合金。
諾威力鋁業(yè)公司為杰戈娃(美洲虎,Jaguar)蘭德·羅孚(陸虎,Land Rover)汽車(含美洲虎XJ.XF.XK型),以及蘭德·羅孚保衛(wèi)者汽車(Land Rover Defender)、發(fā)現(xiàn)者汽車(Discovery)、系列羅孚(Range Rover)汽車,以及系列羅孚運(yùn)動(dòng)車(Range Rover Sport)提供鋁合金板已有20余年,為它們自身質(zhì)量的下降做出了很大貢獻(xiàn)。
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