铝压铸件气孔率是多少,铝压铸件产生气孔的五大因素

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-10-29 07:38:11

2.2 铝合金产业链:上游受大宗商品价格影响,下游交通运输行业用量最多

产业链上游为铝合金冶炼生产、下游深加工制造应用空间广阔。产业链上游为将电解铝、再生铝等原材料 与中间合金熔炼加工为铝合金,下游为汽车、建筑等厂商。上游纯铝等原材料价格和下游汽车建筑等行业需求 对铝合金加工公司的生产经营产生影响。

上游受大宗商品价格影响,中游具备一定议价能力。铝合金产业链上游为铝合金冶炼,铝料从来源上分为 电解铝与再生铝。上游材料供应商受大宗商品价格影响大,中游制造厂商一般采取成本加成定价,定期根据铝 价的变动进行调整,具备技术壁垒的铝压铸制造商有一定议价能力,可以通过与下游客户谈判提高产品价格转 嫁成本,具有一定抗风险能力。但由于中游制造商在结算上对上下游存在时间差,若短时间内铝价发生剧烈波 动,产品价格未能及时调整,会在一定时间内对公司经营业绩造成不利影响。2021 年受宏观经济调控 疫情持 续影响供给等因素扰动,铝价波动较为剧烈,Q2、Q3 持续上涨,一度突破 20000 元/吨,铝压铸供应商受铝价 波动影响,毛利相对承压。

“双碳”调控下再生铝产量持续提升,有望带动行业整体成本下降。原材料方面,目前电解铝与再生铝的市 场占比约为 4:1。电解铝又称原铝,由铝土矿中的氧化铝与用烧碱冶炼而成的预焙阳极一起电解而成;再生铝 是将工业生产与社会消费中的可回收废铝材重新熔炼成型。生产电解铝消耗的电力资源较大,在“双碳”背景下 面临限产调控的趋势。而每利用一吨的再生铝合金比电解铝可降低二氧化碳、二氧化硫排放 11 吨,节约用电 1.3 万度,能源消耗小且环境友好;此外,再生铝价格低于电解铝 800-1000 元/吨,具有成本优势,再生铝市场 迎来机遇。一般而言,原铝相对比再生铝,强度、硬度、韧性、抗氧化性能更强,使用寿命更长,因此对于硬 度、抗撞击能力有要求的部件(如车身结构件)只能用原铝,不能用回收铝;但随着技术的不断进步,再生铝 的质量已经越来越接近于原生铝。未来预计再生铝对电解铝的替代趋势将会愈发显著,助力上游原材料降本。

铝压铸件气孔率是多少,铝压铸件产生气孔的五大因素(5)

下游深加工应用广泛,交通部门(含汽车)用量最多。铝合金深加工的下游产业覆盖广泛,包括建筑建材、 交通运输(航空、汽车等)、电线电缆与食品医药包装等。交 通和建筑部门占比最高,分别为 29%、26%。其中,交通板块对铝的需求占比将会持续保持,且总量不断增加, 因而车用铝合金制造厂商的订单量受下游整车厂影响较大。此外,新能源单车用铝量普遍高于传统燃油车近 42%, 随着新能源汽车渗透率的提高,车用铝合金的市场规模将会不断扩大。

2.3 应用:汽车铝合金应用广泛,汽车铝铸件占比超 70%

2.3.1 车用铝合金覆盖范围广泛,单车用铝量持续提升

车用铝合金目前主要应用于白车身、动力总成、底盘和内饰,且继续向其余部件渗透。铝合金在整车上的 应用广泛,主要包括汽车的白车身、动力系统、底盘等部分。从汽车各部件质量分布来看,车身、动力与传动 系统、底盘、内饰等占比较大,分别为 27.2%、22.5%、20.4%、20.4%,合计超过整车质量 90%,为轻量化的主 要突破方向。北美轻型车的单车用铝量 2020 年总计 208.2Kg;其中,单车发动 机、变速和传动系统、车轮、覆盖件用铝量分别为 47.2Kg、38.6kg、32.7Kg 和 26.8Kg,合计占比约 70%。预计 至 2026 年,车身结构件和覆盖件铝合金渗透率将快速增长;悬架部件的份额也会增加至 7%;三电部件(如电 池盒、电机外壳、转换器外壳、BMS 外壳等)将成为用铝增量最大的部位;整车单车用铝量将会增加至 233.2Kg。

2.3.2 铝合金加工分为铸造和形变,压铸工艺最为成熟与高效

车用铝合金加工工艺分为铸造和形变,铝铸件在汽车用铝中占比最高。(1)铸造铝合金:将铝合金加热至 熔融状态,流入模具中冷却成型后加工成汽车零部件。铸造铝合金具有良好的导热性和抗腐蚀性,兼顾提高汽 车在纵向和横向震动中的性能。铸造铝合金被车企广泛使用在发动机气缸、汽车摇臂、轮毂、变速箱壳体等耐 久性要求高、结构更为复杂的位置。(2)形变铝合金:变形铝合金是指通过冲压、弯曲、轧制、挤压等工艺使 其组织、形状发生变化的铝合金。应用上,铸造铝合金一般用于结构更加复杂的部件,形变铝合金则适用于结 构较为简单、对机械性能要求更高的汽车部位。根据中国船舶重工集团数据显示目前汽车各类铝合金实际占比 为铸铝 77%,轧制材、挤压材各占 10%,锻造材最低,仅占 3%。

铝压铸件气孔率是多少,铝压铸件产生气孔的五大因素(6)

形变铝合金机械性能好但应用范围有限,无法完成汽车精密结构件。车用形变铝合金主要包括锻造、挤压 和轧制铝合金,三种形变铝合金受力方法不同,成形与性能也各不相同。(1)锻造铝合金质量良好,冲击力承 受能力强,应用于大型轧钢机的轧辊、汽轮发电机组的转子、汽车和拖拉机的曲轴、连杆等。(2)挤压铝合金 工艺灵活度高,挤压铝型材作车身骨架除了可以减轻重量,还可以通过局部零部件特殊结构增加零部件强度, 但存在废料损失大、工具损耗导致成本高等问题。(3)轧制是铝型材、铝板的主要成型工艺,主要用在金属材 料型材、板、管材。形变铝合金具有塑性高、机械性能好的优点,但无法完成汽车精密结构件,产品应用范围 有限。

铸造铝合金工艺分为砂型铸造和特种铸造两大类,特种铸造更适用于汽车铝合金加工。砂铸是最为传统的 在砂型中生产铸件的铸造方法,但产品精度不高且生产率较低;在其基础上进一步发展的重力铸造虽然可以进 一步改善问题,但也存在限制铸件体积、需严格控制模具温度否则会影响铸件质量的问题。因此,砂型铸造在 汽车零部件的应用并不广泛。砂铸之外的铸造工艺统称为特种铸造,包括压力铸造、挤压铸造、离心铸造、连 续铸造等。其中,压力铸造工艺最为成熟且高效;挤压铸造产品机械性能较好于一般压铸工艺,具有液态金属 利用率高、工序简化和质量稳定等优点,但难以生产结构复杂的部件,影响产品应用范围;而离心、连续铸造 的产品生产较为固定,离心铸造一般用于生产管状类器具,连续铸造则用于生产断面形状不变的长铸件。

压铸是铸造工艺中最成熟、效率最高的制造技术之一,目前在汽车铸件中占比超 70%。压铸是利用高压将 金属熔液压入模具内,并在压力下冷却成型的制造工艺。根据中国有色金属加工工业协会数据分析显示,汽车 用铝中压铸件占铸件的比重超 70%。工艺优点:(1)压铸时金属液体承受压力高,流速快;(2)产品质量好, 尺寸稳定,互换性好;(3)生产效率高,压铸模使用次数多;(4)适合大批量生产,经济效益好。工艺缺点: (1)铸件容易产生细小的气孔和缩松,导致压铸件塑性低,不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作;(2)高 熔点合金压铸时,寿命低,影响压铸生产的扩大。为了解决上述气泡等缺点,压铸工艺如差压压铸、真空压铸 等也在不断发展迭代。此前压铸工艺主要用于发动机缸盖和缸体、悬臂架、变速器、发电机支架、离合器壳、 汽车空调压缩机等,目前随着一体化、大型化压铸技术的进步,逐步向大型三电、车身结构件等方向延伸。

铝压铸件气孔率是多少,铝压铸件产生气孔的五大因素(7)

2.4 市场测算:新能源助力全球铝铸件需求加速,预计 2025 年市场规模将超 6600 亿元

2021年全球汽车铝合金市场规模超 4500 亿元,预计 2025 年将增长至 6695 亿元。我们用单车用铝量乘以 铝合金单价和汽车销量得到汽车铝合金市场容量。2021 年中国 燃油车单车用铝量预计为 150kg/辆,新能源车单车用铝量预计为 220kg/辆,新能源乘用车渗透率达 14.2%,可 算得整体单车用铝 160kg/辆;2025 年单车用铝量将达到 240kg/辆。假设汽车各地区汽车销量和铝合金件单价(40 元/kg),可算得 2021年北美、欧洲、中国铝合金市场分别为 1517 亿元、1297 亿元、1759 亿元,全球市场容量共计 4573 亿元,预计 2025年全球铝合金将市场容量达到 6695 亿元。

铝铸件占汽车用铝比例约 77%,2021 年中国汽车铝铸件市场规模约 1355亿元,全球市场规模约 3521亿元。 根据中国有色金属加工工业协会相关文献显示,汽车铸造铝合金在汽车各类铝合金中实际占比约 77%。我们用 汽车铝合金市场容量乘以汽车铝铸件占比得到汽车铝铸件市场容量。其余假设与前文保持不变,可算得 2021 年 北美、欧洲、中国铝合金市场分别为 1168 亿元、999 亿元、1355 亿元,全球市场容量共计 3521 亿元,预计 2025 年全球铝合金将市场容量达到 5155 亿元。(报告来源:未来智库)

三、一体化压铸引领技术变革,工艺升级提升行业壁垒

3.1 一体化压铸:汽车制造的颠覆性技术革命

铝压铸件气孔率是多少,铝压铸件产生气孔的五大因素(8)

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