補特色汽車鋁合金與沖擠件短板(上)
2016年03月01日 9:42 6729次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 鋁資訊 作者: 王祝堂
就全世界來說,汽車工業(yè)是用鋁最多的部門,2015年國外汽車工業(yè)原鋁與再生鋁的用量約7500kt,約占鋁總消費量的25.7%,可是中國用鋁最多的是建筑與結構工業(yè),汽車工業(yè)的用量僅約3200kt,還不到鋁消費總量34000kt的10%,這說明中國汽車用鋁潛力還很大,是推廣鋁應用的最大對象。
為了推廣鋁在汽車中的跨越式應用,除盡快使已建成ABS(汽車車身薄板,Auto Body Sheet)項目達標達產(chǎn),在建項目按計劃盡快建成外,還有一些短板亟宜補上,如大的ABS生產(chǎn)企業(yè)宜建立專業(yè)研究所,研發(fā)有工廠特色的ABS合金,這類合金的成分與標準合金的略有不同,但工藝性能更適應的生產(chǎn)情況,其使用與制造性能可以更好地滿足汽車制造廠的要求,每個大的ABS生產(chǎn)廠都應有適合自己的合金;擠壓汽車鋁材也有幾項需補上,如可在汽車產(chǎn)品基地建一些專業(yè)鋁材擠壓廠及鋁材深加工項目,向汽車廠提供可直接組裝白車的零配件;建設鋁合金汽車零件沖擠廠,中國至今尚無這類企業(yè),沖擠件性能優(yōu)于鑄件的,而又接近鍛件的,而且制造成本又比鍛件的低,值得推廣。
補特色ABS合金短板
鑄造鋁合金及變形鋁合金都在汽車制造中獲得了應用,但目前仍以前者為主,2020年以后,壓力加工鋁材(平軋產(chǎn)品、擠壓材、鍛件等)用量有可能超過壓鑄件及鑄件。在汽車制造中用的加工鋁材中,乘人小車車身薄板(ABS,auto body sheet)的生產(chǎn)難度及技術門檻最高,裝備與建設投資也是最多的。ABS鋁合金除有滿足標準與規(guī)范的力學性能、化學性能、尺寸偏差與表面品質(zhì)外,還應具備如下的特性:良好的成形性能與翻邊延性,表面平整性強,良好的可焊性,優(yōu)秀的烘烤硬化性,抗時效穩(wěn)定性強,很好的抗凹性,良好的Zr/Ti鹽化學轉(zhuǎn)化處理性能。
ABS鋁合金板可分為外板與內(nèi)板,外板生產(chǎn)難度大,所要求的性能高,現(xiàn)在所說的汽車板一般都是指車身外覆蓋板。它們又可分為標準合金與非標準合金,前者指在美國鋁業(yè)協(xié)會公司(AA)注冊的與有關國家標準納入的,如6009、6010、6111、6016、6022等合金,還有一些2xxx系及5xxx系合金。中國在《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出發(fā)展的合金為6016、6022、6111,這既與世界ABS鋁合金發(fā)展態(tài)勢一致,也與國內(nèi)鋁加工業(yè)及汽車制造業(yè)的實際情況吻合。
中國乘人轎車產(chǎn)業(yè)經(jīng)過30多年的發(fā)展取得了巨大成就,已連續(xù)4年產(chǎn)銷量穩(wěn)居世界首位,但是85%以上的小轎車都是中外合資企業(yè)生產(chǎn)的,由國內(nèi)企業(yè)與有完全自主知識產(chǎn)權生產(chǎn)的還不到15%,所以離完全擺脫外人的控制向發(fā)達大國汽車工業(yè)那樣還有較大差距,還需要經(jīng)過一段時間才能趕上與超過。與此相適應,中國在ABS鋁合金板生產(chǎn)領域雖有著30多年的研發(fā),但都是追蹤型的,都是在零打碎敲,既沒有專業(yè)化的生產(chǎn)企業(yè)與生產(chǎn)線,也沒有專門的規(guī)模較大的研究院所,也沒有一批高水平的穩(wěn)定的研究隊伍。因此,在此領域有兩方面的需要補的或快補的板塊,快補的是指在建的ABS項目如天津忠旺鋁業(yè)有限公司、神鋼汽車鋁材(天津)有限公司、愛勵(鎮(zhèn)江)鋁業(yè)有限公司、同人鋁業(yè)有限公司的汽車板工程盡快按預定計劃建成投產(chǎn),已建成的如諾貝麗斯(中國)鋁制品有限公司、南南鋁加工有限公司、西南鋁業(yè)(集團)有限責任公司的ABS生產(chǎn)線爭取向全球大的汽車制造企業(yè)批量提供板帶材。
另兩方面的“補”不是馬上可補好的,需要較長的時間,一是搞深加工,二是搞創(chuàng)新性研發(fā),這是一項長期任務,進無止境的任務。ABS生產(chǎn)企業(yè)不但要向汽車制造廠提供優(yōu)質(zhì)的價格合理制造白車覆蓋件的板帶材,而且應向汽車制造廠提供盡量多的可立馬用于組裝白車的深加工鈑金件,這是高附加工值的產(chǎn)品,是一類雙贏的產(chǎn)品,加工廠可量體裁衣,根據(jù)鈑金尺寸精準地激光下料,分毫不差,將材料利用率做到極致,據(jù)筆者估算,材料利用率可提高5%左右,材料采購費可以相應地下降一些;在加工廠進行深加工,邊角廢料和各種材料的切屑可得到精準的回收與再生利用,不會發(fā)生混料,可顯著提高廢料的使用價格,降低鈑金覆蓋件生產(chǎn)成本。
創(chuàng)新性研發(fā)是我們當下的主短板,必須補上,但又是一項長期工作,搞研發(fā)就是在不斷地創(chuàng)新,主要是研發(fā)新的合金,這不是指創(chuàng)造一種全新的性能大為改觀的合金,而是指對既有的合金成分進行修修補補,使其性能得到改善,更適合材料廠的加工與汽車制造廠的使用,國外的鋁加工廠在這方面做出了很好的榜樣,它們的經(jīng)驗值得借鑒,研制成功了一批有特色的合金,其特點是:以標準合金為平臺,對成分作了一些調(diào)整,或是對主成分略加精細變動,或是添加了一兩個微量元素,或?qū)δ承╇s質(zhì)作了更嚴格的限制;第二對生產(chǎn)工藝作精細調(diào)整,提高產(chǎn)品品質(zhì)或降低制造成本,使產(chǎn)品具有更好的性價比,汽車制造廠也更樂于使用?,F(xiàn)介紹幾個公司在這方面的業(yè)績。
諾貝麗斯鋁業(yè)公司的Advanz 7xxx系合金
諾貝麗斯鋁業(yè)公司是全球最大的平軋鋁產(chǎn)品企業(yè),每年的研發(fā)費用達到2.2%銷售收入,在全球鋁業(yè)公司中也位居前列,新近推出一種商品名稱為Advanz 7xxx系的鋁合金,其板材用于制造汽車安全裝置,它的強度性能比現(xiàn)行保險杠鋁合金的高一倍;與高強度鋼材相比,該合金在減輕汽車凈質(zhì)量的同時能最大程度地確保乘人安全。目前,全世界有多家汽車公司正在對該合金安全系統(tǒng)進行試用、測試與評估。
神戶鋼鐵公司的ABS鋁合金
日本神戶鋼鐵公司是日本ABS鋁合金的最大生產(chǎn)者,其產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的50%以上,它研發(fā)的KS6K21與KS5J30鋁合金的綜合性能比標準5182鋁合金的高得多,前者是一類Al-Mg-Si系合金,而后者為一種Al-Mg-Cu系合金。KS6K21合金的前期強度低,抗腐蝕性強,可焊性良好。KS5J30合金的抗拉強度高,為275N/mm2,僅比SPCC鋼板的低13%,伸長率高達30%,比SPCC鋼的低29%,成形性良好;沖壓后強度有所上升,而烘烤后并不下降;抗腐蝕性強,可焊性良好。KS6K21合金的母合金是6016鋁合金,KS5J30合金是5052合金的發(fā)展。它們還取得了中國發(fā)明專利。
肯聯(lián)鋁業(yè)公司的5種ABS鋁合金
總部位于法國巴黎的肯聯(lián)鋁業(yè)公司(Constellium)的紐布利薩克(Neuf-Brisach)從20世紀90年代開始生產(chǎn)汽車白車身鋁合金板,內(nèi)板為5754鋁合金,外板為6016鋁合金,主要用戶是雷諾汽車公司,用于制造標致與雪鐵龍汽車車身鈑金件,為激光裁切板坯,而向德國寶馬5GT、捷豹XJ、奔馳、奧迪A8等供應的為帶卷,該公司ABS生產(chǎn)能力約100kt/a??下?lián)鋁業(yè)公司謝爾研究中心研發(fā)的有特色的5種ABS鋁合金:
FormatexTM合金,有高的成形性能,是一種6xxx系鋁合金,用于制造乘人車頂部鈑金件;
StrongalexTM合金,其抗拉強度比標準合金的高不少,用于制造高強度鈑金件。
SecuralexTM合金,是一種保護行人安全性高的ABS鋁合金,它有良好的表面可處理性能,表面處理后色調(diào)均勻柔后,用于制造乘人車外部鈑金件;
UltralexTM合金,是7021鋁合金(1.2%Mg~1.87%Mg、5%Zn~6%Zn、0.08%Zr~0.18%Zr)的發(fā)展與改型,有很高的強度性能,抗拉強度Rm=400N/mm2,幾乎與鋼板的相等。
諾貝麗斯鋁業(yè)公司的AC-600PX高強度合金
2011年8月諾貝麗斯鋁業(yè)公司被確定為全新埃沃奎系列越野車(all-new Range Rover Evoque)ABS鋁合金獨家供應商。這一系列埃沃奎越野車具有最高的燃油效率,比過去的任何一款埃沃奎越野車都省油,這都得益于ABS鋁合金的采用。為此,埃沃奎汽車公司在利物浦建設了首條專業(yè)鋁鈑金件生產(chǎn)線。新款越野車的蓋、車頂和結構件都是用諾貝麗斯鋁業(yè)公司的ABS加工的。車頂設計極為領先,首次用公司的新型鋁合金Anticorodal-600PX(AC-PX)板制造,它既有高的強度性能又有良好的成形性,是一種優(yōu)秀的車身鈑金件合金,其抗拉強度Rm比典型ABS鋁合金的約高20%,而其成形性能比任何其他高強度鋁合金的都好,由于合金強度高,鋁合金ABS的厚度可減薄15%以上,使其成為一種制造車身蓋板、翼子板、頂板、門板等之類的優(yōu)秀鋁合金。還有一種牌號Anticorodal-120的Al-Mg-Si系合金,它有高的抗腐蝕性能。Anticorodal-600 PX 合金的成分雖未公開,但是種種跡象表明,這是一種Al-Mg-Si系合金。
日本聯(lián)合鋁業(yè)公司住友公司的系列ABS合金
日本原住友鋁業(yè)公司于2013年與斯凱鋁業(yè)公司(Sky)、古河鋁業(yè)公司組成日本聯(lián)合鋁業(yè)公司(UACJ),但在許多場合仍以住友鋁業(yè)公司名義進行業(yè)務活動。它研發(fā)的三種ABS合金:
GB15VJ合金,是一種2xxx系合金,其成分(質(zhì)量%):Si0.30~0.6,Fe0.40,Cu1.2~1.7,Mn0.10,Mg0.40~0.8,Cr0.10,Zn0.25,Ti0.10,V0.01~0.10,其余Al;
GV10J合金,是一種Al-Mg-Si系合金,其成分(質(zhì)量%):Si0.35~0.7,Fe0.50,Cu0.45~0.8,Mn0.05~0.20,Mg0.8~1.2,Cr0.10,Zn0.25,Ti0.10,其余Al。該合金的成形性和強度性能適中;
GZ42J合金,是一種7xxx系鋁合金,其分析成分(質(zhì)量%):Si0.09,Fe0.10,Cu0.38,Mg4.5,Z1.46,其余為Al??估瓘姸萊m=300N/mm2,伸長率A5=30%。它是強度高、成形性好、雜質(zhì)含量低的高純度合金。
海德魯鋁業(yè)公司的L63/44合金
L63/44鋁合金原是德國聯(lián)合鋁業(yè)公司(VAW)格雷文布羅伊(Grevenbroich)軋制廠的注冊合金,商品牌號VAW L63/44,2006年海德魯(Hydro)收購了VAW鋁業(yè)公司,從此VAW鋁業(yè)公司不復存在,但是L63/44合金仍在市場銷售,它是一種5xxx系合金,成分(質(zhì)量%)為:Si0.40,Fe0.50,Cu0.10,Mn0.10~0.6,Mg4.5~5.3,Zn0.20,Ti0.20,其余Al。
責任編輯:李卓
如需了解更多信息,請登錄中國有色網(wǎng):www.caoyihen.com了解更多信息。
中國有色網(wǎng)聲明:本網(wǎng)所有內(nèi)容的版權均屬于作者或頁面內(nèi)聲明的版權人。
凡注明文章來源為“中國有色金屬報”或 “中國有色網(wǎng)”的文章,均為中國有色網(wǎng)原創(chuàng)或者是合作機構授權同意發(fā)布的文章。
如需轉(zhuǎn)載,轉(zhuǎn)載方必須與中國有色網(wǎng)( 郵件:cnmn@cnmn.com.cn 或 電話:010-63971479)聯(lián)系,簽署授權協(xié)議,取得轉(zhuǎn)載授權;
凡本網(wǎng)注明“來源:“XXX(非中國有色網(wǎng)或非中國有色金屬報)”的文章,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不構成投資建議,僅供讀者參考。
若據(jù)本文章操作,所有后果讀者自負,中國有色網(wǎng)概不負任何責任。