由于電動(dòng)車(chē)發(fā)展、大氣污染、材料循環(huán)利用等諸多問(wèn)題，鋁材替代正在成為汽車(chē)輕量化的解決方案之一。日前，記者走訪了多家車(chē)企和專(zhuān)家學(xué)者，全面了解車(chē)用鋁材替代的發(fā)展方向及趨勢(shì)。
國(guó)內(nèi)豪車(chē)悄然興起鋁材替代
10月21日，奇瑞路虎攬勝極光在常熟下線，這是奇瑞路虎第一款國(guó)產(chǎn)車(chē)型。奇瑞路虎焊接車(chē)間的一位工程師向現(xiàn)代快報(bào)記者表示，國(guó)產(chǎn)化攬勝極光主要在引擎蓋上用鋁材。
前不久，奇瑞路虎高管集體赴常熟當(dāng)?shù)劁X制品上市公司——常鋁股份考察，這被外界視為路虎正在尋找鋁制品供應(yīng)商，也開(kāi)啟路虎國(guó)產(chǎn)車(chē)型將使用全鋁車(chē)身的想象空間。也有消息稱(chēng)，即將投產(chǎn)的捷豹xe車(chē)型有望采用全鋁車(chē)身。
常鋁股份董事會(huì)秘書(shū)孫連鍵表示，路虎和常鋁在車(chē)輛用鋁合金材料的業(yè)務(wù)正在洽談，公司在這方面有技術(shù)儲(chǔ)備。常鋁股份一直給貝爾和法萊奧供應(yīng)鋁合金材料，他們用鋁合金材料制造汽車(chē)零部件可以降低車(chē)身重量。
不僅是奇瑞路虎，奧迪很早就啟動(dòng)了“高度鋁制轎車(chē)”項(xiàng)目，開(kāi)始研發(fā)鋁制輕型車(chē)身架構(gòu)，并在奧迪a8車(chē)身上運(yùn)用。由于鋁材成本較高，所以目前大比例使用鋁材的車(chē)型還集中在豪華車(chē)領(lǐng)域。
實(shí)際上，由于電動(dòng)車(chē)發(fā)展、大氣污染、材料循環(huán)利用等多方面的原因，鋁材替代已經(jīng)成為汽車(chē)輕量化發(fā)展趨勢(shì)之一，如何使用鋁材降低車(chē)身重量成為車(chē)企追求的方向。以路虎第四代攬勝的全鋁車(chē)身為例，全鋁車(chē)身相對(duì)同等強(qiáng)度的鋼結(jié)構(gòu)車(chē)身輕180kg，加上內(nèi)飾件和動(dòng)力總成等部件，整車(chē)減重最多達(dá)到420kg，相當(dāng)于5名成年人的重量。
常鋁股份董事會(huì)秘書(shū)孫連鍵分析，汽車(chē)輕量化會(huì)使鋁合金在車(chē)輛上的運(yùn)用更加廣泛，車(chē)用鋁材將是常鋁股份未來(lái)重要的發(fā)展方向，目前車(chē)用鋁材的業(yè)務(wù)占比為40%，以后會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)比重。
業(yè)績(jī)也側(cè)面印證了車(chē)用鋁材行業(yè)的景氣。常鋁股份2014上半年報(bào)顯示，汽車(chē)用鋁合金箔(專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)為鋁合金薄板)的營(yíng)業(yè)收入同比增長(zhǎng)39.32%，大大高于其他細(xì)分行業(yè)用鋁增長(zhǎng)，也高于公司工業(yè)用鋁整體營(yíng)收7.62%的增長(zhǎng)。
鋁制電動(dòng)車(chē)最有希望普及
在北美，鋁材替代已經(jīng)走在全球前列，開(kāi)始普及到高量產(chǎn)車(chē)。如果說(shuō)特斯拉models使用全鋁車(chē)身設(shè)計(jì)還是富人的游戲，在今年初的底特律車(chē)展上，福特發(fā)布的2015款f-150車(chē)型則吹響了全鋁材料普及的號(hào)角。
f-150是全球首款采用全鋁車(chē)身的高量產(chǎn)車(chē)，采用全鋁車(chē)身后，整車(chē)重量將減輕317kg，燃油經(jīng)濟(jì)性有望提高15%～20%。據(jù)悉，f-150是福特旗下的經(jīng)典皮卡，多年高踞美國(guó)的十大暢銷(xiāo)車(chē)榜首。f-150在北美售價(jià)3萬(wàn)美元左右，屬中端車(chē)型。福特f-150采用全鋁車(chē)身，標(biāo)志著傳統(tǒng)整車(chē)廠大規(guī)模用鋁合金材料的開(kāi)始，全鋁車(chē)身開(kāi)始向中端車(chē)普及。
目前最有希望普及的恰恰是電動(dòng)汽車(chē)。在相同續(xù)航里程情況下，由于鋁制電動(dòng)車(chē)攜帶的電池重量小于鋼制電動(dòng)車(chē)，全鋁車(chē)身比鋼制車(chē)身需要的電池容量減少。盡管全鋁車(chē)身成本較高，但由于節(jié)約電池成本，使全鋁電動(dòng)車(chē)具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
技術(shù)難題尚待解決
雖然鋁材應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但很多車(chē)企在全鋁車(chē)身探索過(guò)程中還是遇到了一些問(wèn)題。常熟奇瑞路虎的焊接車(chē)間工程師告訴記者，車(chē)用合金鋁材要求更高的焊接技術(shù)，點(diǎn)焊容易使鋁變形，多數(shù)采用鉚焊，這會(huì)增加成本。
這位工程師表示，全鋁車(chē)身一般使用鉚接和膠合工藝拼裝，鋁合金材料本身并不適合傳統(tǒng)焊接工業(yè)。由于鋁合金材料對(duì)熱較敏感，如果使用傳統(tǒng)焊接工藝連接車(chē)身部件，會(huì)存在材料強(qiáng)度下降的問(wèn)題，而且由于受熱易變形。
10月中旬，記者參觀一汽大眾長(zhǎng)春的第二轎車(chē)廠，在測(cè)量技術(shù)中心看到一輛奧迪a8正在做車(chē)身匹配檢測(cè)，而奧迪a8的車(chē)身很早就應(yīng)用了鋁制輕型車(chē)身架構(gòu)。巧合的是，一汽大眾現(xiàn)場(chǎng)工程師正好拿這輛車(chē)解釋匹配檢測(cè)，“這輛車(chē)左前門(mén)上沿出現(xiàn)了肉眼不易察覺(jué)的凹陷，在做車(chē)身匹配檢測(cè)時(shí)才發(fā)現(xiàn)，我們猜測(cè)可能是鋁材塑形較鋼材稍差造成的”。
專(zhuān)家觀點(diǎn)
鋁合金全面替代是系統(tǒng)工程
南京航天航空大學(xué)先進(jìn)材料與成形技術(shù)研究所所長(zhǎng)、美國(guó)福特汽車(chē)公司特聘教授陶杰則認(rèn)為，如果鋁合金全面替代，則對(duì)車(chē)輛零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及車(chē)輛整體安全性設(shè)計(jì)提出了更高的要求；同時(shí)，廠商原先的焊接生產(chǎn)線就要全面改造，這些問(wèn)題都是系統(tǒng)工程問(wèn)題。鋁合金的大量使用，可能更適合于全新生產(chǎn)線的中高端車(chē)型。
陶教授認(rèn)為，鋁合金只是汽車(chē)輕量化的方式之一。汽車(chē)輕量化還可以通過(guò)另外兩個(gè)方式解決，其一是結(jié)構(gòu)優(yōu)化和輕量化設(shè)計(jì)；其二是復(fù)合材料的應(yīng)用，比如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等。
小百科
疑問(wèn)一：鋁制車(chē)能減重多少？
答：一般情況下，交通工具的重量減輕10%，燃料可以節(jié)省8%；交通工具每使用1公斤鋁，可降低20公斤二氧化碳排放。鋁的密度約為鋼的1/3，鋁代替鋼制造汽車(chē)，可使整車(chē)重量減輕30%～40%，制造發(fā)動(dòng)機(jī)可減重30%，鋁質(zhì)散熱器比相同的銅制品輕20%～40%，鋁車(chē)輪可減重30%左右。
疑問(wèn)二：鋁材更輕，會(huì)不會(huì)不安全啊？
答：全鋁車(chē)身吸收的撞擊力量比鋼還要大，因此更能保證車(chē)內(nèi)駕乘人員的安全。因?yàn)殇X的優(yōu)良特性，今天鋁合金已被廣泛使用到汽車(chē)各部位，如儀表臺(tái)及發(fā)動(dòng)機(jī)支架、鋁合金車(chē)輪、懸掛系統(tǒng)零件、保險(xiǎn)杠防撞梁、汽缸、車(chē)門(mén)及熱交換器等。
疑問(wèn)三：鋁替代鋼，買(mǎi)車(chē)成本不就上去了嘛？
答：目前最經(jīng)濟(jì)可行的輕量化方案是用鋁替代鋼，因?yàn)楣?jié)省的燃油成本相比于增加的購(gòu)車(chē)成本，開(kāi)始具備經(jīng)濟(jì)性。
根據(jù)方正證券研究所的測(cè)算，在汽車(chē)中每使用1kg鋁材，可減重2.2kg，按普通家用車(chē)計(jì)算，每年可節(jié)約近2升汽油，以目前的油價(jià)計(jì)算，約1.6年即可收回使用鋁替代鋼增加的成本。
疑問(wèn)四：鋁材綠色環(huán)保嗎？
答：鋁是最環(huán)保的綠色金屬，具有良好的加工性能、物理性能、機(jī)械性能及抗腐蝕性。因其優(yōu)異的綜合性能，大到重要的航空航天器，小到包裝容器、鍋碗瓢盆，都離不開(kāi)鋁。
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