汽车材料将进入铝时代 第二代ABS铝合金来敲门

在全球都在呼吁节能减排的大背景下汽车轻量化已成为各国的重点关注对象近年来关于实现汽车轻量化的技术与创新不断涌现所谓轻量化就是在保证汽车强度和安全性能的前提下尽可能地降低整车的净质量进而提高汽车动力性能降低汽车行驶过程中的摩擦损失减少能耗从而达到节能减排的目的

科学工作者早已做过试验若汽车整车净质量降低燃油效率可提高汽车整车质量每减少kg百公里油耗可降低LL当今节能减排是全球性的任务而汽车又是现代生活中不可或缺的必需品因此汽车轻量化已成为当下世界汽车发展潮流

目前中国汽车的平均能耗为Lkm左右与发达国家的还有一定差距国家规划的目标是年要达到Lkm与欧洲的标准等同并超过美国定下的标准要实现这个目标就必须加快汽车轻量化欧洲汽车制造企业正在推进超轻型汽车工程美国在汽车铝化方面取得了跨越式进展他们的目标是在现有价格的基础上将车的质量降低

铝是最早成为钢材替代品的汽车制造材料年美国乘用车car的平均用铝量kg年上升到kg年达到约kg年估计可达到kg以上年德国奥迪汽车公司生产的AudiA奥迪A的车身内架AudiSpaceFrameASF与覆盖件全是用美国铝业公司Alcoa的挤压铝材与薄板材制造的开全铝乘人轿车的先河目前的数据显示在汽车制造中以铝代钢可使汽车质量下降如果用第二代铝合金则减重效果尤为卓著铝现在已成为汽车制造中用量仅次于钢材和铸铁的材料而在全铝乘人汽车中铝的用量已上升到第二位

年全世界汽车制造业铝的消费量约kt含再生铝其中ABSAutoBodySheet汽车车身薄板的消费约kt而中国的用量只不过kt而且是进口与外资企业生产的据预测年全世界对ABS的需求量有可能达到kt其中中国的需求量约kt

第一代ABS

笔者将到年为止的ABS分为两代是按铝合金的性能及其生产工艺分的第一代用的是常规变形铝合金冷轧带坯是用铸锭热轧法生产的现在全球已建成与年上半年可建成的企业与车间共计个都属第一代第二代用的合金是美国铝业公司新近发明的冷轧用的带坯是用美国铝业公司创新的圣安东尼奥小轧机法TMSanAntonioMicroMillTMFlowPath生产的这是一种崭新的工艺合金的牌号与成分尚未见媒体报道还有用哈兹雷特法生产的Hazellet与用特殊合金公司法SpecialAlloy生产的带坯也把其归为第二代哈兹雷特法生产的合金为传统的变形铝合金特殊合金公司法用的合金很可能也是常规的传统合金因为创造一个性能大幅度改善的有里程碑意义的合金并非轻而易举

ABS分为两种内板与外板对外板的性能要求高生产难度大常规ABS合金的典型代表有TTTTTOTTT等此外还有一些公司开发的有一定特性的合金如法国的AlMg合金日本神户钢铁公司的GCGZGCGVX德国的AMg等

ABS必须有良好的成形性表面平整性强良好的可焊性与优良的烘烤硬化性生产ABS的技术复杂性与建设ABS项目的投资都是铝加工业最大的项目比生产航空航天铝合金板带材的还大一些

第二代ABS

第二代ABS是用新合金和或新工艺生产的目前可生产第二代ABS的工艺有三种哈兹雷特法美国铝业公司的MicroMillTM法与美国特殊合金公司的工艺它们都于年诞生于美国MicroMillTM法中试与商业化生产线建在美国铝业公司得克萨斯州圣安东尼奥轧制厂内生产的ABS已经过汽车制造厂的试用与认证可以说已登堂入室

MicroMillTM法

年月笔者随同河南省访美代表团访问了美国铝业公司匹兹堡技术中心该中心向代表团介绍了MicroMillTM法的工艺流程的概况对笔者提出的一些问题如铸造辊尺寸与材质辊套厚度与材质辊套使用寿命铸带坯进入双机架热连轧线温度等等都避而不答生产线可铸带坯宽度mm英寸带坯厚度mmmm英寸英寸铸造速度mminmminftminftmin铸坯温度F热轧带经剪边后宽度mmmm英寸英寸厚度mmmm英寸英寸以上是笔者在美国铝业公司匹兹堡技术中心获得的技术数据

汽车材料跨入铝材时代

据铝时代AluminiumTimesFebpOctoberNovemberp报道美国铝业公司的小型轧机MicromillR可以生产第二代汽车铝板带所生产的汽车合金的成形性比现行铝合金的高以上而强度性能则大并且表面品质优秀可满足汽车工业的苛刻要求用所产板带材制造的零部件的成形性比高强度低合金钢的大一倍而其质量却比钢的轻半成品的加工时间大为缩短因为与常规热轧工艺相比省掉道工序铸锭锯切头尾均匀化退火这是一道长时间的工序铣面热轧前加热热轧因此从铝合金熔体备好后到热轧成供冷轧用的带卷由d缩短到min

美国铝业公司小型轧机生产的ABS从内部显微组织到表面品质都胜出传统铸锭热轧工艺生产的特别是显微组织得到了极大的改善晶粗细小强化相弥散均匀分布因而成形性能可与低合金软钢mildsteel试比高更可喜的是可用与钢板通用的模具顺利地成形汽车的内外覆盖件由于MicroMillR板材力学性的全面提升使覆盖件的抗凹性能得到相应的提高同时汽车零部件的加工制造也变得轻易不少成品率也有所上升汽车厂也受益非浅

小型轧机的占地面积footprint比传统轧机的小得多仅相当于后者的因而其能耗也只有后者的Alcoa美国铝业公司MicromillR技术在全世界不同国家与地区申请了个专利生产线的连续铸造机可随时更换合金不必停机因而具有高度的灵活与生产效率

福特汽车公司批量使用MicromillRABS

年月日福特汽车公司FordMotorCo与美国铝业公司签署了共同研发与推广MicromillR技术生产ABS及其在汽车的应用协议福特公司计划在F型皮卡车上使用更多的铝材福特公司的实验表明采用MicromillR技术ABS制造的汽车在保持相同的防撞水平上其零部件比钢制的轻

福特汽车公司产品开发部主管拉杰耐尔RajNair认为新型铝合金材料为设计新款式汽车提供了更多的灵活选择而且极大地缩短了设计与制造时间基于新型铝材的优秀性能过去用传统的ABS不能制造的零部件现在却轻而易举了

美国铝业公司与达涅利集团联姻推广MicromillR技术与装备

据铝时报年期P报道美国铝业公司与意大利达涅利集团DanieliGroup于年月签订了一份合作协议在全球推广MicromillR技术合金生产专利初期重点工作是在欧洲南美洲东南亚地区达涅利集团是第二大冶金装备生产与研发企业已获得美国铝业公司的授权可在全球销售安装调试有关MicromillR装备的一切事宜美国铝业公司将提供材料的全部生产工艺与技术以及相关专利技术

哈兹雷特法

哈兹雷特Hazrlett连铸连轧工艺的商业化生产已有多年的历史中国已引进条mm生产线一条在河南伊川电力集团年投产已进入达产阶段另一条在内蒙霍林郭勒锦联材料有限公司年投产它们的主导产品都为铝箔轧制带坯与通用XXX系XXX系合金板带材带坯此法所能生产的合金及产品已有不少介绍关于铸造机的结构也有一些报道在此不再赘言在此需指出的是它不是一种万能的工艺有一些合金如高合金化的XXX系合金XXX系合金含Mg含量大于的XXX系合金铝锂合金铝钪合金等还不能生产更不能批量生产并不像有文章中国铝业年第期第页说的亦可生产和系合金不能批量生产型及型航空航天板带材坯材就不能说生产XXX系及XXX系合金该法也不能生产厚度大于mm的板材因为它可铸带坯的最大厚度mm而通常铸造带坯的厚度mm据哈兹雷特公司高级技术人员用此法可以铸造冷轧ABS用的带坯但尚未见哪个汽车制造厂用其板带材批量生产覆盖件的报道也为读到世界上哪个轧制厂用此法生产的带材在批量供应ABS的报道

特殊合金公司

美国特殊合金公司据称从年开始策划建设一个ABS生产能力达kta的企业采用特殊的工艺与特殊的装备建设用地都已征妥但是年月又突然宣称不建了笔者有美国朋友称原来是一些从事钢铁生产的退休人员发起建设此项目后来发现建设此项目的难度很大决定退出他们采用的工艺与装备都未见报道

汽车材料将进入铝时代

随着美国铝业公司的AlcoaMicromillR的登堂入室第二代ABS不但进入了批量生产而且批量用于制造福特汽车公司的新版本F型皮卡车其成形性能比传统ABS合金的大强度性能比传统材料的高零部件质量比钢制的轻各项性能均全面优于低碳汽车钢板的一些这种第二代铝ABS的诞生有着里程碑意义宣布汽车材料进入铝时代铝将成为第二大汽车材料在某些车型上甚至有可能成为第一大材料有着非凡的经济效益与社会效益在这种严峻形势下中国铝工业与汽车制造业宜联合起来采取相应的对策使中国这个头号的汽车生产大国成为世界汽车铝材研发生产与使用第一大国与强国还需要做那些工作呢不外乎

铝工业的管理人员与科技工作者宜关注MicromillR技术的内涵与发展有较深入的了解如对汽车轻量化与节能减排的作用对推动汽车制造业发展的效应

MicromillR技术集新材料与高端机器制造业于一体体现了当今铝材料与装备的制高点具有技术高度密集研究与开发投入高时间长影响面大对国民经济发挥有一定拉动作用生产与市场国际性强等特点需要国家层面与有关部门出面组织相关单位的人力与物力联合研发我们的家底不厚对第一代ABS材料的研究尚不够更谈不上第二代材料在这方面与美国的差距可能有四五十年第二代ABS铝合金与第一代的相比应该有相当大的改进与改变仅仅对传统合金作简单的改性不可能制造出性能有这么大全面跃升的优秀材料

笔者觉得MicromillR技术关键在合金与铸造机美国铝业公司有很强的研发能力年来它创作的占在美国铝业协会公司注册的个常用变形合金截至年月的MicromillR技术的推出双锟式连续铸造机应该起了大局攸关的作用而铸造锟尺寸材料与内部冷却介质通道又是关键的关键它必须有强大的冷却能力能在设定时间内使铝熔体凝固

企业家有考虑引进此项技术的必要正在作建设ABS项目前期工作的企业宜采用此新技术与工艺关键是连续铸造机熔炼设备与热轧机可以国内制造后部热处理与精整生产线可国内外合作设计与制造

第二代铝合金ABS在美国上市了汽车材料铝时代萌芽了中国铝工业汽车制造业宜联合起来奋起直追勿失战机