輕量化道路上鍛造業的責任與擔當

文/賈亞莉

郝丹妮·內蒙古工業大學工程訓練中心

輕量化道路上鍛造業的責任與擔當

文/賈亞莉

郝丹妮·內蒙古工業大學工程訓練中心

近年來，國家節能減排的政策，國內油價接連高漲，促使運輸成本飆升。因此，汽車輕量化成為終端用戶和物流企業最大的需求增長點，輕自重、低油耗、高速、高可靠性的輕量化汽車已成為市場新寵，能較好把握輕量化與高性能平衡點的企業，更容易依托創新設計和增值服務，在為用戶創造價值的同時實現自身價值。而作為汽車輕量化上游一環的鍛造業，也需要通過自身的創新，成為輕量化道路上不可或缺的重要一員。

輕？必須輕！

輕量化是落實國家戰略的需要。根據規劃，“十二五”期間，我國節能環保產業產值年均增速要達到15%以上，2015年總產值達到4.5萬億元，成為國民經濟新的支柱產業。實際運行表明，在節能產業大幅度發展的同時，我國單位GDP能耗卻沒有取得令人滿意的成績。數據顯示，2013年上半年，我國單位GDP能耗下降3.4%，而在2011年和2012年，全國單位GDP能耗累計降低5.5%，僅完成“十二五”節能目標進度的32.7%，落后“十二五”進度要求的7.3%。面對如此緩慢的降幅，發改委表示，將會強化目標責任評價考核和督促檢查，通過公告對省級政府節能目標考核的結果，推動節能減排，促進綠色低碳發展取得新進展。在國家旗幟鮮明實現節能減排目標的情況下，汽車業應該大有作為。

輕量化是根治霧霾行動中汽車行業的責任。連續幾年的“十面霾伏”進一步增強了政府治理環境污染的決心，有責任心的汽車企業也積極進行反思與改進，以期在自身發展過程中更多實現社會價值。而汽車輕量化就是在保證汽車的強度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質量，從而提高汽車的動力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實驗證明，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%～8%，汽車整備質量每減少100kg，每百公里油耗可降低0.3～0.6L，汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。從這個意義上講，輕量化不僅是汽車及其零部件業發展的需要，也是社會責任要求所在。

輕量化是車企贏在市場的利器。從最大限度獲取利益考慮，汽車特別是重卡用戶在市場上尋找集輕量化、安全可靠、燃油經濟性于一身的車型，為適應輕量化發展趨勢，在為用戶創造價值的同時最大限度實現自身的發展，相關車企把輕量化的研發與推廣作為重中之重，不斷提高標載運輸市場的競爭力、技術核心競爭力、產品市場覆蓋率及可靠性持續發展。例如，福田歐曼稱有一款重卡可以將整車自重最高降低0.8t，是全國同類產品中自重最輕的，車身自重的減輕能夠為用戶帶來不菲的收益，他們測算，在計重收費政策下，用戶每年增加的收益將達到10萬元之多。

輕？怎樣輕？

目前，實施輕量化主要有兩條途徑：⑴簡單做減法，即把厚鋼板換成薄鋼板，這種做法會影響車身整體性能和運載能力；⑵在優化產品結構的基礎上引用新材料，以新材料、新工藝的應用為主，通過優化車體結構、采用新型輕量化材料等技術，在保證可靠性及安全性的前提下降低自重，不但不會損失車身的整體性，還提升了承載能力。

在如何既滿足標定性能又最大限度實現輕量化上面，相關企業可謂是“八仙過海，各顯神通”。例如，歐曼重卡的輕量化之路秉承了“平臺化、模塊化”的設計理念，模塊采用新材料和新技術，使車輛自重全面降低，是先進技術和成功經驗積累的結晶，他們采用的盤式制動器，不僅較易于實現間隙自動調整、提高制動可靠性，還比市場上普遍采用的鼓式制動器輕60～100kg，采用的斷開式平衡懸架不但使整車自重降低150kg左右，同時平衡軸支架由與車架下翼面相連改為與車架側面相連接，較好地改善了車架縱梁的受力，保護了車架縱梁，在行業內處于領先水平，同時，還堅持選輕量化的輪胎、變速箱外殼等配件。中國重汽推出的全新輕量化重卡豪瀚，采用輕量化技術單層車架、鋁殼變速器、輕量化板簧和鋁合金油箱、鋼圈、儲氣筒以及真空胎，自重比同類車減輕一噸多，其中一款雙轉向公路牽引車自重僅為6.8t，具有自重輕、油耗低、車速快、安全性高和總成優等技術特點。包頭德翼車輛有限責任公司首次在國內重卡車箱中應用全碳纖維復合材料替代鋼材部件，使原金屬車箱的重量由6.8t減少到4.8t，減重29%。

業內專家指出，要實現真正意義的輕量化，除了要不斷探索先進的制造技術，還要注重新材料的推廣應用。其中，在先進制造技術上，之后的較長一段時間內，液壓成形、激光焊接、擠壓成形、真空壓鑄和MIG焊接工藝、膠結、膠焊、熱成形技術、輾壓技術、內高壓成形技術、真空壓鑄技術等技術需要不斷改進；在輕量化材料上，未來高強度鋼將廣泛應用于汽車車身中，鋁、鎂合金和塑料等輕量化材料在汽車零部件上的應用比例將日益增大。

輕？這樣輕！

事實上，作為我國制造業的基礎性行業，鍛造業從未停止在輕量化的道路上探索，并且以實際行動探索輕量化的方法和路徑。在堅持對傳統產品進行減量化設計、提高材料利用率的同時，專家預判的“鋁、鎂合金等將有大發展”，早已成為相關企業努力的方向和工作重點。

傳統企業把減量化設計和提高材料利用率作為實現輕量化的方式。例如，東風鍛造曾對29個市場競爭力強和收益改善空間大的產品實施了精益化設計，實現了減少材料損耗、鍛件輕量化、降低能源消耗、提高客戶機加工效率等綜合目標，其中的8個曲軸零件平均節材10%、降耗7%、提高客戶機加工效率20%，僅dCi11發動機曲軸毛坯每根就節省鋼材3.8kg，使發動機廠曲軸加工效率提升了25%。許昌遠東傳動軸股份有限公司通過優化工藝流程，把材料利用率從75%～80%的行業平均水平提高到85%～90%，有的產品甚至提到到99%，不僅大大降低了生產成本，也在客觀上踐行了輕量化理念。富成鍛造公司加大對工藝改進的力度創效明顯，2013年前9個月，對某工程產品鍛件生產項目采用輾環減料、自由鍛改模段方式節約原材料35.1萬元，對某產品10項采用輾環工藝節約原材料37.5萬元，對某產品14項自由鍛改模鍛節約原材料12.8萬元，通過工藝改進節約材料費共計85.4萬元。

和鋼材相比，鋁合金的密度小，同樣大小的鋁材，重量僅相當于鋼材的1/3，廣泛運用鋁合金鍛件，不僅可以把車身重量造得更輕，而且還可以提高車輛的加速性能和安全性能。早在1999年，上海大眾PASSAT的后橋支撐座和控制臂、上海通用別克的轉向節和擺臂體等車型底盤上的鋁合金零件就進入了上海運良鍛造實業有限公司的視野。他們看到這些零件采用的是鋁合金鍛件而非同類產品采用的鑄鋼件時候，敏銳地意識到汽車底盤鍛件輕型化的時代已經悄然到來。基于這種認識，他們積極向主機廠提出國產化的想法，并例述采用鋁合金鍛件的優勢，終于到相關部門支持。2001年底，他們與國內某汽車制造廠共同開發北美通用汽車底盤上的控制臂項目，這個項目是我國第一次和北美通用同步開發的鋁合金鍛件項目。Buick轉向節和擺臂體獲得2002年第六屆中國國際優質鍛壓件獎，GMX020項目控制臂鍛件獲得2004年第七屆中國國際優質鍛壓件獎，使得他們進一步堅定了生產研發鋁合金鍛件項目的積極性。正是看到國內鍛鋁市場廣闊的需求空間，國外企業紛紛加入鋁鍛造行列。2013年4月，神戶制鋼有限公司宣布其鋁鍛造工廠的第二個擴張階段——神戶鋁自動產品有限公司中國分公司（或簡稱為KAAP中國）已經建立完成并且其新設備已投入批量生產。

可以說，在汽車輕量化的道路上，鍛造業起到了支撐引領的作用。在傳統的減量化設計制造、鋁鍛造廣泛運用的同時，鍛造鋁合金輪轂正逐漸成為新的亮點。資料顯示，與鑄鐵輪轂相比，鍛造鋁合金輪轂有七大優勢：美觀大方，形象良好；輕量化，降低油耗；增加有效載荷；延長輪胎壽命；延長剎車片壽命；降低維護保養費；高回收回報。還有數據表明，因為鍛造鋁合金輪轂鋁合金金屬連續分布能有效提高抗疲勞強度（在承受71200kg后才變形5cm，鐵轂只承受13600kg后就已經變形5cm了），為汽車的安全行駛提供了保證。這些明顯優勢堅定了相關鍛造企業的信心，促使越來越多的企業涉足鋁合金輪轂鍛造。

連云港寶石重工公司引進德國先進技術及國際一流先進設備，年產能超200萬件，是全球最大的生產重型卡車、客車和轎車等各種車型專業鍛造鋁輪轂制造商之一。浙江戴卡宏鑫科技有限公司是一家專業生產精密鍛造汽車零部件的企業，公司的產品主要是鍛造卡車鋁合金輪圈、鍛造轎車輪圈。輔勁惠有限公司除鍛造鋁合金輪轂外，還有鍛造鋁合金汽車空調皮帶輪（普利盤）、鍛造鋁合金方向盤、鍛造鋁合金法蘭盤。無錫市迎昌有色合金鍛造有限公司新開發出填補國內空白的汽車鋁合金鍛造輪轂，規模出口歐美地區。2013年5月15日，山西銀光鎂業集團在北京舉行發布會，會上發布了全球最輕量化鍛鎂輪轂，17寸產品最低重量為5.2kg起，較同規格原廠鑄鋁輪轂減重50%。山西銀光鎂業表示，此前十余年，由于鎂合金鍛造特別是連續鍛造極其困難，使得鍛造鎂合金產量非常有限，鍛造鎂合金輪轂幾乎是天價，僅F1賽車及少量超級跑車才能標配，為破解這一難題，贏得新的競爭優勢，他們歷時4年，率先突破鍛造用新型鎂合金的研發制造，以及大規模連續鍛造兩大困擾全球同行業十余年的難題，試制產品已通過多家整車廠各項指標測試。天鍛壓力機有限公司研發的鋁合金卡車輪轂鍛造數控生產線，包括棒材切割機、棒料加熱爐、初鍛液壓機、終鍛液壓機、脹形沖孔液壓機、旋壓機、抓取料機器人、噴淋潤滑裝置、傳送軌道、固溶爐、時效爐、排煙除霧裝置、模具等主輔設備，整條生產線上的設備既可以聯線自動化生產，也可以單獨離線操作，解決了我國以前高端裝備與智能裝備依賴進口的問題，突破了我國在高性能鋁合金應用方面的瓶頸。

結束語

21世紀全球汽車產業可持續發展面臨來自節能、環保、安全三大挑戰，而這三大挑戰是推動汽車技術進步的三大動力，也決定了未來汽車技術的三大發展主題——節能技術、環保技術和安全技術，而輕量化有效實施不僅直接影響到節能環保目標的實現，也有益于安全方面的提升。所以，在未來一段時期，無論是汽車還是零部件都將會在實現輕量化的道路上不斷創新。正如山西銀光鎂業集團在產品發布會上講的“又一場輪轂材料更新的時代，可能改寫中國輪轂產業僅僅是價廉、量大的代名詞的現狀，鍛鎂輪轂規模量產，可能對汽車產業未來幾年的進化，產生難以估量的促進和影響”，在輕量化的道路上，鍛造業應有自己的責任和擔當，順應時代潮流，充分發揮聰明智慧，在促進汽車業穩健發展的同時，實現自身的可持續發展。