我国镁资源储备位居世界第一,同时也是界上最大的镁生产国和出口国。日前我国已占全球镁生产能力的3/4,产量的1/2。但镁合金应用开发严重滞后,80%以上作为初级原料低价出口,造成我国镁资源的极大浪费。随着我国加入世贸组织以及国际产业结构的调整,发展镁合金产业正面临重大的历史机遇与挑战。加快镁合金应用与产品制备核心技术的开发, 将成为我国制造并抢占相关领域技术制高点, 形成具有国际竞争力的新产业体,并起到至关重要的作用。材料的发展, 离不开连接问题。良好的连接是简化产品设计、降低产品成本的有效措施之一,连结技术的发展程度将直接影响镁合金的广泛应用。 镁合金焊接方向,国内外的研究主要集中在氩弧焊、激光束。由于镁合金具有熔点低, 导热率高,线膨胀系数高,表向张力小等特点,氩弧焊等传统的焊接技术在高技术制造领域所占的比重日趋减少。而激光焊接具有速度高,接头质量好等优点,得到了实际应用,但
激光焊接设备投资和维护的本高, 能量利用率低(尤其对铝、镁等具有高反射率的材料),焊接时对被焊工件的组对间隙及位置精度要求很高,广泛应用受到了很大的限制。
术创新与发展提供了机遇。目前,汽车工业的主体技术正步入转型换代的新时期,以机械技术为主的传统汽车技术将被微电子信息技术、新材料技术、新工艺技术和新能源技术等高新技术所取代,其中先进的材料技术是汽车工业技术创新的重要内容和基础。减轻汽车质量、降低燃料消耗、提高结构强度和刚度、改善NVH(噪声、振动和冲击)、低成本与可循环使用是当今汽车材料发展的方向。采用铝、镁材料是降低汽车排放、提高燃油经济性的最有效的措施之一。
术创新与发展提供了机遇。目前,汽车工业的主体技术正步入转型换代的新时期,以机械技术为主的传统汽车技术将被微电子信息技术、新材料技术、新工艺技术和新能源技术等高新技术所取代,其中先进的材料技术是汽车工业技术创新的重要内容和基础。减轻汽车质量、降低燃料消耗、提高结构强度和刚度、改善NVH(噪声、振动和冲击)、低成本与可循环使用是当今汽车材料发展的方向。采用铝、镁材料是降低汽车排放、提高燃油经济性的最有效的措施之一。
目前,具有较多优势的轻合金材料已逐步广泛的应用于各个领域,特别是伴随着汽车、摩托车制造业的发展,铝、镁合金材料成形及其车轮制造业得到了前所未有的发展机遇。21世纪的经济全球化浪潮,推动了汽车工业的市场一体化、分工专业化、产业规模化的快速发展,铝、镁合金车轮企业也已形成向多家汽车厂供货、跨国供应的局面。
目前轮毂市场主要以铝合金轮毂和钢轮毂为主,作为汽车零部件行业的一部分,铝车轮行业的发展与全球汽车行业发展紧密相关。从全球看,汽车行业是个成熟的市场,增长缓
慢,过去7年(1999-2005)全球汽车产量的复合增长(CAGR)只有3.6%。而中国汽车市场则进入快速发展时期,同期的复合增长率达19.6%。从总量看,2005年全年汽车产量6653万辆,其中中国的汽车产量570万辆,2010年已经超过1000万辆。从汽车保有量看,2004年全球汽车保有量约为85,477万辆,同期中国汽车保有量为约2694万辆,2010年已经超过1亿辆。
汽车车轮需求主要来自新增汽车产量,售后市场车轮需求则与汽车保有量有关。2005年全球汽车车轮需求约4.13亿只,其中铝车轮需求约1.78亿只。中国市场2005年车轮需求约3500万只,其中铝车轮约2000万只。
根据中国汽车工业协会有关车轮行业“十一五”发展规划的资料,2004年我国车轮总产销量约5500万件,国内OEM量约2900万只,其中乘用车车轮1640万只(钢制车轮540万件,铝车轮约1100万件),商用车车轮1260万件。据测算,2004年全球汽车车轮总需求量约36150万件,其中铝车轮约16296万件。
国外铝合金车轮制造业在20世纪70年代得到快速发展。如北美轻型车铝车轮,1987年只占19%,到2001年已占到58.5%;日本轿车装车率超过45%;欧洲超过50%。
一般轮毂制造企业最小生产规模不低于年产120万只,产量大的企业已超过千万只。其主要市场为面向大中型车辆整车厂配套供货,有的主要面向维修市场,有的两者兼而有之。
北美铝合金车轮市场发展具有代表性。表3给出北美铝、钢车轮2001年、1999年的销售量和市场占有率。可以看出两年间铝合金车轮市场占有率增长7.2个百分点,销售量增长近700万只;钢车轮市场占有率亦下降7.2个百分点,销售量减少近300万只。
随着我国汽车市场的快速发展,不断引进技术,铝合金车轮的制造和应用也迅猛发展起来。1988年我国第一家铝合金车轮企业戴卡铝轮毂制造有限公司成立,进入20世纪90西安奔驰女车主年代,广东南海中南铝等一批铝合金车轮制造企业迅速建立起来,铝合金车轮迅速在我国得到推广。到2003年,我国摩托车铝车轮装车率已超过55%,汽车装车率已超过50%。
目前全球铝车轮年需求量约1.78亿件,中国约4000万件。国际市场对中国汽车零部件的
需求在快速增长,车轮是零部件出口的重要产品,过去5年车轮出口的复合增长率达48.1%,05年出口额为15.69亿美元,06年上半年出口达10.49亿美元,占零部件出口总额的11%。
在2004年,ZCW(万丰奥特)、ZNA(中南铝)、戴卡(戴卡),均获“知豆中国名牌”产品称号。
万丰奥特公司创建于1994年,从生产摩托车铝合金车轮起步,经过十年飞速发展,现已成为国内铝合金车轮行业发展最快、势头最猛的企业。其旗下万丰奥威是一家专业生产汽车铝轮的公司,2006年铝合金车轮产能约为540万件,预计2010年将达800~1000万件。
为了适应汽车更安全、更节能、降低噪声、污染物排放不断加严的要求,铝合金车轮正在向大直径、轻量化、宽轮辋、高强度、更美观等方向发展。
以北美铝合金车轮市场为例,在前些年,轮毂直径还是以13~14英寸为主,现在的主流市场则是以15-16英寸,甚至17英寸。
丰田杰路驰 据预测,未来的几年,18英寸直径车轮将会成为轿车车轮的标准配置。车轮生产商已
开始着手安排22、24英寸及以上车轮的生产线,以应付市场的新需求。大直径车轮与轮胎组合,比小直径车轮与轮胎组合,更显现代、霸气和时髦。由于大直径、宽轮辋,使轮胎与地面的接触面积更大,从而增加汽车与地面的附着力和摩擦力,使汽车的操纵性能更好,提高汽车的安全性。一般要求与扁平轮胎相匹配。但大直径、宽轮辋,也会产生使轮胎磨损加快的不利影响。为了减轻车轮重量、提高强度,一般采用锻造工艺、组装式工艺生产车轮,可减轻重量20%左右。还可采用高强度镁合金、钛合金制造车轮。但会使成本相应增加。
水氢汽车 为了降低车轮噪声,有的在轮辐和轮辋之间,加一特殊橡胶结合件。可以大大降低车轮噪声,并提高汽车操纵稳定性。为了使车轮更美观,一般采用镀铬、抛光、喷漆、喷粉、加装不锈钢或塑料毂盖、压铸花纹、改进车轮设计图案等办法。
国内外铝合金车轮制造主要采用较低成本的低压铸造工艺,约占全部产量的80%以上,其次是采用最简便的重力铸造工艺,约占其全部产量的20%不足,另外,还有少数企业采用锻造法、焊接组装法生产。上海金合利采用挤压铸造工艺,其产品质量都有提高,取得
较好的效果。国外最近出现无气孔压铸新工艺(充氧压铸法),日本轻金属株式会社、美国铸锻公司已开始应用于生产。
目前低压铸造技术产品无法满足大尺寸、高负荷(大客车、载货车)以及高端产品市场的需求,尤其是国内企业在大尺寸车轮制造上与国外相比存在较大差距,而非铸造方式生产16吋以上车轮在国内尚属空白。
镁合金是近年来得到汽车和电子产品领域广泛关注的金属材料,是目前使用的最轻的结构材料。由于其重量轻(比重为1.74克/cm3)、机械性能良好,在车辆和电子领域已经开始批量使用。
在车辆方面,近15年来人们对汽车的安全和舒适性上要求越来越高,使轿车重量平均增加了30%,汽车油耗也相应增加。为了降低油耗、减少CO2排放,减轻汽车重量是最有效的途径之一。而减轻重量的主要手段就是采用轻质材料,镁合金被列入首选材料。表8为2004年每辆轿车镁合金用量,汽车上有60多种件已有采用镁合金生产,如仪表板骨架、座
椅骨架、进气岐管、车轮、支架、方向盘骨架、缸体、壳体类零件等(表9)。通用公司2004年用镁合金零件2.9万吨,其中仪表板骨架40%、变速箱壳20%、方向盘骨架60%及其它一些零件采用镁合金生产,计划用镁量将达到150kg/辆。福特公司计划在2010年单车最大用镁量达到118kg;大众公司的镁合金开发计划更为宏伟,10年内单车最大用镁量达到178kg。目前镁合金件正向着大型集成化发展,美国三大汽车公司计划开发从汽车前端到A柱整体的一个高度集成的镁合金超大型镁合金件。镁合金在汽车上的应用将对汽车的轻量化产生重要影响。镁合金零部件品种已经达到300种之多。按照全世界每年生产4000万辆汽车,其中25%的汽车上每辆平均25Kg钱江黄龙600图片镁合金用量,则全世界每年镁合金的用量就达到100万吨,而全世界现在每年镁的产量仅有40万吨。目前镁合金的生产均采用压铸工艺生产,镁板和型材由于工艺和成本原因很少应用于生产。
我国在镁合金研制和应用方面起步较晚,自2001年我国科学技术部将镁合金列入国家科技攻关项目以来,镁合金的应用已经有了很大进步。目前全国已经有近100家企业和科研院所进行镁合金应用方面的开发研究,但产业化生产的却很少,只有与桑塔纳配套的乾通公司批量生产镁合金变速箱体,其它还有一些厂在电子类产品上也进行批量生产,而在车用轮毂生产方面,由于技术难度相对较高,还没有一家企业可以实现批量生产。
1) 镁合金特点郑州40万辆泡水车去哪儿了我国镁资源储备位居世界第一,同时也是界上最大的镁生产国和出口国。日前我国已占全球镁生产能力的3/4,产量的1/2。但镁合金应用开发严重滞后,80%以上作为初级原料低价出口,造成我国镁资源的极大浪费。随着我国加入世贸组织以及国际产业结构的调整,发展镁合金产业正面临重大的历史机遇与挑战。加快镁合金应用与产品制备核心技术的开发, 将成为我国制造并抢占相关领域技术制高点, 形成具有国际竞争力的新产业体,并起到至关重要的作用。材料的发展, 离不开连接问题。良好的连接是简化产品设计、降低产品成本
与其它结构材料相比,镁合金具有以下几个特点:
(1) 镁合金的密度是钢的23%,铝的67%,塑料的170%,是金属结构材料中最轻的金属,镁合金的屈服强度与铝合金大体相当,只稍低于碳钢,是塑料的4-5倍,其弹性模量更远远高于塑料,是它的二十多倍,因此在相同的强度和刚度情况下,用镁合金做结构件可以大大减轻零件重量,这点对航空工业、船舶工业、汽车工业、军工、手提电子器材均有很重要的意义。
(2) 镁合金与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量,在同样受力条件下,可消耗更
大的变形功,具有降噪、减振功能,可承受较大的冲击震动负荷。
(3)镁合金具有良好的加工性能和尺寸稳定性:
镁合金有相当好的切削加工性能,切削时对刀具的消耗很低,切削功率很小。镁合金、铝合金、铸铁、低合金钢切削同样零件消耗的功率比值为:1:1.8:3.5:6.3。镁合金有较高的尺寸稳定性,稳定的收缩率,铸件和加工件尺寸精度高,除镁-铝-锌合金外,大多数镁合金在热处理过程及长期使用中由于相变而引起的尺寸变化接近于零。
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