轻量化道路上锻造业的责任与担当

文/贾亚莉

郝丹妮·内蒙古工业大学工程训练中心

轻量化道路上锻造业的责任与担当

文/贾亚莉

郝丹妮·内蒙古工业大学工程训练中心

近年来，国家节能减排的政策，国内油价接连高涨，促使运输成本飙升。因此，汽车轻量化成为终端用户和物流企业最大的需求增长点，轻自重、低油耗、高速、高可靠性的轻量化汽车已成为市场新宠，能较好把握轻量化与高性能平衡点的企业，更容易依托创新设计和增值服务，在为用户创造价值的同时实现自身价值。而作为汽车轻量化上游一环的锻造业，也需要通过自身的创新，成为轻量化道路上不可或缺的重要一员。

轻？必须轻！

轻量化是落实国家战略的需要。根据规划，“十二五”期间，我国节能环保产业产值年均增速要达到15%以上，2015年总产值达到4.5万亿元，成为国民经济新的支柱产业。实际运行表明，在节能产业大幅度发展的同时，我国单位GDP能耗却没有取得令人满意的成绩。数据显示，2013年上半年，我国单位GDP能耗下降3.4%，而在2011年和2012年，全国单位GDP能耗累计降低5.5%，仅完成“十二五”节能目标进度的32.7%，落后“十二五”进度要求的7.3%。面对如此缓慢的降幅，发改委表示，将会强化目标责任评价考核和督促检查，通过公告对省级政府节能目标考核的结果，推动节能减排，促进绿色低碳发展取得新进展。在国家旗帜鲜明实现节能减排目标的情况下，汽车业应该大有作为。

轻量化是根治雾霾行动中汽车行业的责任。连续几年的“十面霾伏”进一步增强了政府治理环境污染的决心，有责任心的汽车企业也积极进行反思与改进，以期在自身发展过程中更多实现社会价值。而汽车轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%～8%，汽车整备质量每减少100kg，每百公里油耗可降低0.3～0.6L，汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。从这个意义上讲，轻量化不仅是汽车及其零部件业发展的需要，也是社会责任要求所在。

轻量化是车企赢在市场的利器。从最大限度获取利益考虑，汽车特别是重卡用户在市场上寻找集轻量化、安全可靠、燃油经济性于一身的车型，为适应轻量化发展趋势，在为用户创造价值的同时最大限度实现自身的发展，相关车企把轻量化的研发与推广作为重中之重，不断提高标载运输市场的竞争力、技术核心竞争力、产品市场覆盖率及可靠性持续发展。例如，福田欧曼称有一款重卡可以将整车自重最高降低0.8t，是全国同类产品中自重最轻的，车身自重的减轻能够为用户带来不菲的收益，他们测算，在计重收费政策下，用户每年增加的收益将达到10万元之多。

轻？怎样轻？

目前，实施轻量化主要有两条途径：⑴简单做减法，即把厚钢板换成薄钢板，这种做法会影响车身整体性能和运载能力；⑵在优化产品结构的基础上引用新材料，以新材料、新工艺的应用为主，通过优化车体结构、采用新型轻量化材料等技术，在保证可靠性及安全性的前提下降低自重，不但不会损失车身的整体性，还提升了承载能力。

在如何既满足标定性能又最大限度实现轻量化上面，相关企业可谓是“八仙过海，各显神通”。例如，欧曼重卡的轻量化之路秉承了“平台化、模块化”的设计理念，模块采用新材料和新技术，使车辆自重全面降低，是先进技术和成功经验积累的结晶，他们采用的盘式制动器，不仅较易于实现间隙自动调整、提高制动可靠性，还比市场上普遍采用的鼓式制动器轻60～100kg，采用的断开式平衡悬架不但使整车自重降低150kg左右，同时平衡轴支架由与车架下翼面相连改为与车架侧面相连接，较好地改善了车架纵梁的受力，保护了车架纵梁，在行业内处于领先水平，同时，还坚持选轻量化的轮胎、变速箱外壳等配件。中国重汽推出的全新轻量化重卡豪瀚，采用轻量化技术单层车架、铝壳变速器、轻量化板簧和铝合金油箱、钢圈、储气筒以及真空胎，自重比同类车减轻一吨多，其中一款双转向公路牵引车自重仅为6.8t，具有自重轻、油耗低、车速快、安全性高和总成优等技术特点。包头德翼车辆有限责任公司首次在国内重卡车箱中应用全碳纤维复合材料替代钢材部件，使原金属车箱的重量由6.8t减少到4.8t，减重29%。

业内专家指出，要实现真正意义的轻量化，除了要不断探索先进的制造技术，还要注重新材料的推广应用。其中，在先进制造技术上，之后的较长一段时间内，液压成形、激光焊接、挤压成形、真空压铸和MIG焊接工艺、胶结、胶焊、热成形技术、辗压技术、内高压成形技术、真空压铸技术等技术需要不断改进；在轻量化材料上，未来高强度钢将广泛应用于汽车车身中，铝、镁合金和塑料等轻量化材料在汽车零部件上的应用比例将日益增大。

轻？这样轻！

事实上，作为我国制造业的基础性行业，锻造业从未停止在轻量化的道路上探索，并且以实际行动探索轻量化的方法和路径。在坚持对传统产品进行减量化设计、提高材料利用率的同时，专家预判的“铝、镁合金等将有大发展”，早已成为相关企业努力的方向和工作重点。

传统企业把减量化设计和提高材料利用率作为实现轻量化的方式。例如，东风锻造曾对29个市场竞争力强和收益改善空间大的产品实施了精益化设计，实现了减少材料损耗、锻件轻量化、降低能源消耗、提高客户机加工效率等综合目标，其中的8个曲轴零件平均节材10%、降耗7%、提高客户机加工效率20%，仅dCi11发动机曲轴毛坯每根就节省钢材3.8kg，使发动机厂曲轴加工效率提升了25%。许昌远东传动轴股份有限公司通过优化工艺流程，把材料利用率从75%～80%的行业平均水平提高到85%～90%，有的产品甚至提到到99%，不仅大大降低了生产成本，也在客观上践行了轻量化理念。富成锻造公司加大对工艺改进的力度创效明显，2013年前9个月，对某工程产品锻件生产项目采用辗环减料、自由锻改模段方式节约原材料35.1万元，对某产品10项采用辗环工艺节约原材料37.5万元，对某产品14项自由锻改模锻节约原材料12.8万元，通过工艺改进节约材料费共计85.4万元。

和钢材相比，铝合金的密度小，同样大小的铝材，重量仅相当于钢材的1/3，广泛运用铝合金锻件，不仅可以把车身重量造得更轻，而且还可以提高车辆的加速性能和安全性能。早在1999年，上海大众PASSAT的后桥支撑座和控制臂、上海通用别克的转向节和摆臂体等车型底盘上的铝合金零件就进入了上海运良锻造实业有限公司的视野。他们看到这些零件采用的是铝合金锻件而非同类产品采用的铸钢件时候，敏锐地意识到汽车底盘锻件轻型化的时代已经悄然到来。基于这种认识，他们积极向主机厂提出国产化的想法，并例述采用铝合金锻件的优势，终于到相关部门支持。2001年底，他们与国内某汽车制造厂共同开发北美通用汽车底盘上的控制臂项目，这个项目是我国第一次和北美通用同步开发的铝合金锻件项目。Buick转向节和摆臂体获得2002年第六届中国国际优质锻压件奖，GMX020项目控制臂锻件获得2004年第七届中国国际优质锻压件奖，使得他们进一步坚定了生产研发铝合金锻件项目的积极性。正是看到国内锻铝市场广阔的需求空间，国外企业纷纷加入铝锻造行列。2013年4月，神户制钢有限公司宣布其铝锻造工厂的第二个扩张阶段——神户铝自动产品有限公司中国分公司（或简称为KAAP中国）已经建立完成并且其新设备已投入批量生产。

可以说，在汽车轻量化的道路上，锻造业起到了支撑引领的作用。在传统的减量化设计制造、铝锻造广泛运用的同时，锻造铝合金轮毂正逐渐成为新的亮点。资料显示，与铸铁轮毂相比，锻造铝合金轮毂有七大优势：美观大方，形象良好；轻量化，降低油耗；增加有效载荷；延长轮胎寿命；延长刹车片寿命；降低维护保养费；高回收回报。还有数据表明，因为锻造铝合金轮毂铝合金金属连续分布能有效提高抗疲劳强度（在承受71200kg后才变形5cm，铁毂只承受13600kg后就已经变形5cm了），为汽车的安全行驶提供了保证。这些明显优势坚定了相关锻造企业的信心，促使越来越多的企业涉足铝合金轮毂锻造。

连云港宝石重工公司引进德国先进技术及国际一流先进设备，年产能超200万件，是全球最大的生产重型卡车、客车和轿车等各种车型专业锻造铝轮毂制造商之一。浙江戴卡宏鑫科技有限公司是一家专业生产精密锻造汽车零部件的企业，公司的产品主要是锻造卡车铝合金轮圈、锻造轿车轮圈。辅劲惠有限公司除锻造铝合金轮毂外，还有锻造铝合金汽车空调皮带轮（普利盘）、锻造铝合金方向盘、锻造铝合金法兰盘。无锡市迎昌有色合金锻造有限公司新开发出填补国内空白的汽车铝合金锻造轮毂，规模出口欧美地区。2013年5月15日，山西银光镁业集团在北京举行发布会，会上发布了全球最轻量化锻镁轮毂，17寸产品最低重量为5.2kg起，较同规格原厂铸铝轮毂减重50%。山西银光镁业表示，此前十余年，由于镁合金锻造特别是连续锻造极其困难，使得锻造镁合金产量非常有限，锻造镁合金轮毂几乎是天价，仅F1赛车及少量超级跑车才能标配，为破解这一难题，赢得新的竞争优势，他们历时4年，率先突破锻造用新型镁合金的研发制造，以及大规模连续锻造两大困扰全球同行业十余年的难题，试制产品已通过多家整车厂各项指标测试。天锻压力机有限公司研发的铝合金卡车轮毂锻造数控生产线，包括棒材切割机、棒料加热炉、初锻液压机、终锻液压机、胀形冲孔液压机、旋压机、抓取料机器人、喷淋润滑装置、传送轨道、固溶炉、时效炉、排烟除雾装置、模具等主辅设备，整条生产线上的设备既可以联线自动化生产，也可以单独离线操作，解决了我国以前高端装备与智能装备依赖进口的问题，突破了我国在高性能铝合金应用方面的瓶颈。

结束语

21世纪全球汽车产业可持续发展面临来自节能、环保、安全三大挑战，而这三大挑战是推动汽车技术进步的三大动力，也决定了未来汽车技术的三大发展主题——节能技术、环保技术和安全技术，而轻量化有效实施不仅直接影响到节能环保目标的实现，也有益于安全方面的提升。所以，在未来一段时期，无论是汽车还是零部件都将会在实现轻量化的道路上不断创新。正如山西银光镁业集团在产品发布会上讲的“又一场轮毂材料更新的时代，可能改写中国轮毂产业仅仅是价廉、量大的代名词的现状，锻镁轮毂规模量产，可能对汽车产业未来几年的进化，产生难以估量的促进和影响”，在轻量化的道路上，锻造业应有自己的责任和担当，顺应时代潮流，充分发挥聪明智慧，在促进汽车业稳健发展的同时，实现自身的可持续发展。