一體化壓鑄引發了汽車生產制造革命。通過集成化制造的方式實現多個零部件的一次性成型,彌補了鋁合金結構件在傳統汽車生產工藝下的諸多弊端,是未來汽車提升用鋁量,追逐輕量化的絕佳選擇。目前一體化壓鑄工藝助力鋁合金車身向中低端車型滲透,2025年市場空間有望進一步突破。
一、概念及優勢文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411348.html
1. 概念文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411348.html
一體化壓鑄是將白車身上多個零件的復雜結構變為用壓鑄工藝只使用一個零件的新型制造技術。汽車白車身是車身結構件及覆蓋件的總成。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411348.html
傳統汽車車身為鈑金焊接結構,即“沖壓+焊接”模式,先將整卷鋼板或鋁板用多臺大型壓力機連續沖壓成小塊鈑金零件,再將沖壓完成的小塊鈑金件拼焊為車身結構件,焊接完成的總成即為白車身。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411348.html
目前除外覆蓋件外,其他所有結構件和組件焊接環節通常交由零配件供應商生產,整車廠則負責將結構件/組件與其自產的外覆蓋件一起焊裝為白車身。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411348.html
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2. 優勢文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411348.html
與傳統“沖焊”工藝相比,一體化壓鑄技術的優勢主要體現在生產成本、生產效率、造車精度、安全性能、輕量化效果五個方面。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411348.html
生產線成本下降:在傳統“沖焊”工藝下,白車身總成中需要進行單獨加工的零部件達數百個,需要大量的沖壓機、模具、焊接夾具、檢測機等設備做支持,全套生產線規模大,成本高文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411348.html
相比之下,一體化壓鑄工藝將需要制備的零部件數量大幅削減,整個白車身的制備僅通過3-5臺大型壓鑄機,少量輔機及模具實現,產線建設成本大幅下降。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411348.html
此外,同等產能下,一體化壓鑄產線更節省廠房面積。
材料成本下降:在沖壓過程中,原材料受擠壓成型后將不可避免地產生邊角料,而一體化壓鑄時注入的液態金屬一比一等同于鑄件用料,材料利用率更高。
此外,傳統車身用料復雜,不同零部件通常對應不同種類及材料型號,回收后僅可用于原材料生產,回收利用率約為70%,而一體化壓鑄件僅使用單一鋁合金,車身回收后可直接融化重制,回收利用率在95%以上。
一體化壓鑄下的鋁合金車身重量約為200-250kg,預計同級別傳統鋼鋁混合車身的重量在280kg左右,盡管鋁合金材料單價高于鋼材單價
但考慮到一體化全鋁車身用料更少,且具有材料利用率與回收率優勢,一體化鋁合金車身的全周期綜合材料成本將低于傳統“沖焊”工藝全鋁車身及大部分鋼鋁混合車身。
人力成本下降:在一體化壓鑄下,車身焊接點大量減少,對于焊接技術工人的需求下降。目前國內主流焊裝工廠通常配備200-300個工人,采用一體壓鑄技術后,所需的技術工人至少可縮減到原來的十分之一。
二、發展進程
1. 特斯拉率先落地,其他主機廠跟進布局
特斯拉已將一體化壓鑄技術作為標準工藝進行布局。特斯拉在加州弗里蒙特、中國上海、德國柏林、美國得州分別設立工廠,同時擁有14臺一體化壓鑄設備。
其他主機廠跟進布局一體化壓鑄技術。繼特斯拉之后,蔚來、小鵬、高合、小康賽力斯等新勢力以及長安汽車、大眾、沃爾沃等傳統車企均開始跟進布局和規劃應用一體化壓鑄技術。
2. 壓鑄商加快推進一體化壓鑄進展
我國汽車行業的主要鋁壓鑄商有:文燦股份、廣東鴻圖、拓普集團、泉峰汽車、旭升股份、愛柯迪等,目前各鋁壓鑄企業都在加快一體化壓鑄布局當中。
三、行業壁壘
1. 材料:免熱處理鋁合金
在材料方面,傳統的壓鑄件需要在壓鑄后進行熱處理來優化產品的機械性能,但由于通常一體化壓鑄件的尺寸較大,熱處理導致的變形和表面缺陷等問題就會突顯出來,造成成本損失。因此,免熱處理合金成為了一體化壓鑄行業的一個重要技術壁壘。
從當前市場競爭格局上看,國內外均有企業開發和推廣免熱處理鋁合金材料,其中包括了立中集團、帥翼馳、華人運通與上海交大、廣東鴻圖、特斯拉、美國美鋁、德國萊茵菲爾德等。
目前,特斯拉已將自研專利“用于結構部件的壓鑄鋁合金”應用于一體化壓鑄當中,既堅固又具有出色延展性,有效降低了特斯拉相關生產成本。
2. 設備:超大型壓鑄機
大型壓鑄機需要對復雜的系統進行協調控制,并對各部分的穩定性和結構進行優化,對理論、經驗以及制造工藝都有很高的要求。
同時,大型壓鑄機的“設計—試驗—設計”周期非常長,前期需投入大量時間成本;大型壓鑄成形裝備造價高昂,一旦樣機試驗失敗將帶來嚴重經濟損失。
當前用于一體化壓鑄的壓鑄機噸位都在6000T以上,部分公司已經開發或引入了12000T甚至更大的超大型壓鑄設備。
大型壓鑄機從訂購到安裝調試完成至少需要一年的時間,同時當前應用較廣泛的6000T壓鑄機單套價格高達數千萬元,造成了較高的資金壁壘。
目前掌握此類重型壓鑄機的產商國內只有以力勁、伊之密,國外以布勒為代表的為數不多的壓鑄機生產商。
3. 工藝與模具
壓鑄工藝壁壘:生產工藝會影響產品的成品率,由于一體化壓鑄技術正處于起步階段,需要壓鑄商在生產工藝上有豐富的經驗和技術積累才能保證量產的良品率。
我國的壓鑄商主要包括了文燦股份、廣東鴻圖、拓普集團、泉峰汽車、旭升股份、愛柯迪等,目前各企業都在加快一體化壓鑄布局當中。
大型模具生產壁壘:一體化壓鑄的零件,結構復雜、制造費用高、準備周期長,對于壓鑄模具的生產提出了更高的要求,部分Tier1壓鑄商缺乏大型模具自研設計能力。
隨著超大型一體車身輕量化的大步推進,廣州型腔、寧波臻至、寧波賽維達等模具企業均有所參與。
一體化壓鑄對模具的強度及韌性要求更高。與其他鑄造工藝相比,壓鑄工藝特性主要體現在“高速充型與高壓凝固”上,在溫度、真空、成型方案、工藝參數、后處理等方面都比傳統鑄造工藝存在更高要求。
相比普通壓鑄的模具,一體化壓鑄模具更復雜,對強度和韌性要求更高。
四、產業鏈
產業鏈上中下游聯動,共同布局推進一體化壓鑄的應用。一體化壓鑄產業鏈上游主要為材料、設備和模具,中游為壓鑄商,下游客戶主要為主機廠。
注:本文來源網絡
博主現就職于深圳市鴻栢科技實業有限公司, 從事焊接設備營銷推廣及銷售工作15年,擁有豐富的行業經驗及資源,致力于中國汽車焊接設備營銷推廣,歡迎廣大汽車制造焊接工藝與車身新材料連接技術研究的朋友們一起探討新技術、新設備。??
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