2014年中国铝合金压铸产业发展现状及车身轻量化趋势对铝合金产业的影响剖析【图】

    一、车身轻量化趋势得以确认

    1、内燃机排放要求提升推动轻量化

    国际和国内对发动机碳排放要求均不断提升。发动机碳排放标准强制执行，从技术层面推进燃油减排的空间逐步减少，但是如果可以从车身轻量化方向出发，在不改变汽车性能的基础上减少基于对于发动机输出功率的依赖。

欧盟轻型车排放标准

资料来源：智研咨询整理

    从发动机发展历程来看，排量逐步减小，但是车辆性能还略有提升。除制造水平、设计水平和机械组件性能改善以外，汽车轻量化设计和合金材料的应用将成为解决发动机减排和提升整车性能的重要手段。

    2、燃料价格上升推动车身轻量化

    近20年来，世界性能源问题变得越来越严重，这使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。百公里耗油成为普通人群挑选汽车的重要参考指标。因此，降低车身重量，减少无功损耗成为各大汽车厂商共识。 据有关数据介绍，汽车重量每减少50kg，每升燃油行驶的距离可增加2km；汽车重量每减轻1%，燃油消耗下降0.6%～1%。例如，以百公里油耗10L计算，车辆平均行驶1万公里/年，耗油达到1000L之多。如果车身重量降低40%，油耗将减少约400L，成本节省约2500元。如果行驶距离更远，成本降低将更多。

    3、新能源汽车需要全铝车身

    新能源汽车电池续航里程是困扰其推广的主要原因之一。因此，减轻车身重量增加续航里程是增强新能源汽车用户体验的重要一环。从现有情况来看，新能源汽车采用全铝车身和碳纤维车身设计是大势所趋。但是，铝合金车身因其制造成本相对较低，更容易在普通车型中普及，未来发展的空间更大。

    由于特斯拉Model S搭载了500公斤电池组，Model S必须通过减轻车身材料重量的方法降低车身重量。因此，Tesla Model S在构造车身时，采用了95%以上的铝质材料以降低车身重量。例如，Model S车架、悬挂总成中的悬挂下摇臂和连杆、与底盘集成的电池外壳等都采用铝合金材质并且镂空减重，而且经过了锻造处理保证其变轻之后的强度。

    二、铝材质车身是首选

    解决车身轻量化问题有多种方式，新型车身材料，铝合金、镁合金、碳纤维都是合理选择。但是，从经济性的角度考虑，常规汽车采用铝合金车身更加合理，也较为普遍。

两种车身材料及造价

    铝是最常用的轻金属之一，也是地壳中分布最广、储量最多的元素之一，占地壳重量的8.13%。纯铝的比重小(约为2.7g/cm3)为铁的35%。铝合金的比强度与合金结构钢相当，某些铝合金的强度高于普通结构钢，已有抗拉强度超过600MPa的高强度高韧性铝合金材料。铝及铝合金材料除密度小外，还具有一系列的优良性能，耐蚀性好，可实现无涂装，美观耐用、易成形，可表面处理，可回收再生，可节能储能等，未来在汽车行业推广空间巨大。

    在轻量化金属中，镁合金密度虽比铝合金小，但镁锭成本较高，且零件制造过程中还有许多技术障碍，如缺少高温压铸合金和设计数据，表面处理技术粗劣，结合水平低等，所以目前在汽车上的使用量仅呈现起步阶段；而航空航天用的钛合金虽有高的机械强度，但制造工艺困难和制造成本昂贵，导致钛合金无法大批量的应用于汽车生产。另外，复材中碳纤维应用也较为广泛，但是通常无法规模化量产，究其原因主要是成本昂贵，制造工艺复杂，通常仅用于价格敏感性不高的超级跑车。

各种材料优缺点对比

资料来源：智研咨询整理

    铝合金因其较低的密度和优质的性能比重，在大幅降低车身重量同时，兼具突出的安全性能成为汽车制造商近来热捧的车身新型材料。铝合金在车身的应用比例正呈现大幅上升趋势。 奥迪A8L其中一款6.3FSI W12 quattro型号车型采用ASF全铝合金车身结构比传统钢制车身减轻40%质量，同时还提升了25%静止抗扭曲度。与同级别车相比奥迪该款车省油效果惊人，百公里耗油仅12.5升。

铝材在车身使用情况发展历程

资料来源：智研咨询整理

    目前，我国汽车生产量已经连续五年保持全球第一。而在汽车铝化率方面，我国的技术还相对比较落后。当前发达国家汽车上铝材的使用已达180kg，铝化率达15%，而我国汽车上铝材的使用与国外差距很大，平均用铝量仅为60kg，铝化率不到5%。因此，我国汽车用铝合金市场发展前景非常广阔。

    三、压铸铝合金产业将受益车身轻量化

    智研咨询发布的《2014-2019年中国压铸市场全景及未来趋势报告》显示：汽车车身铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金两种。当前铸造铝合金在汽车上的使用量较多，可分为重力铸造件、低压铸件和其他特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压材、锻件等。

铸造铝合金和变形铝合金零部件

资料来源：智研咨询整理

    压铸铝合金与变形铝合金相比工艺难度更大。原因在于，压铸是一个复杂的流动、传热和传质过程，同时需要严格参考不同零件压铸铝合金材料的热力性能。因此，每种零部件的压铸温度控制、压铸充型及凝固过程、流态选择等都需要长期积累。某一环节出错将直接导致零件应力分布不均匀、存在裂痕、缩孔等问题，导致零件报废。特别是当前铝合金压铸件大量用于力学性能要求较高的车身结构件，如果存在质量问题，对行车安全构成直接威胁。而变形铝合金是通过冲压设备将铝合金板材冲压成磨具对应的形状，相对压铸来讲，工艺复杂度大大降低。

    压铸部件通常外包，而变形铝合金冲压工艺通常由整车厂自己完成。原因在于整车厂通常配备自己的冲压生产线（包括特斯拉也是如此）。此外，由于冲压技术难度有限，整车厂通常无需外包。包括通用汽车、克莱斯勒、宝马、奔驰、日产、本田在内的许多汽车制造厂都将压铸零部件外包生产。原因在于压铸的工艺要求极高，工艺失误造成成品率下降直接导致汽车制造成本上升。因此，整车厂通常将这些零部件转包给专业化分工的供应商。 铝合金压铸领域涌现出许多全球知名的汽车零部件供应商。例如，万丰奥威是全球最大的铝合金车轮供应商之一、美国航空和车用铝合金零部件供应商美国铝业等。

    我国压铸产能未来供给紧张

    压铸企业属于技术密集型和资本密集型行业，未来供给面临瓶颈。面向汽车行业的铝合金压铸要求大规模批量化生产，对于质量和成本的控制是盈利的关键。就规模化而言，形成较大生产规模需要厂房和设备投入，因此该行业属资本密集型行业。但是，行业普遍呈现高杠杆是进一步产能扩张的最大障碍。

    过去几年行业高景气度和需求快速膨胀是铝合金压铸企业扩张产能的最大动力，未来如果市场需求进一步增长，业内公司扩张速度将受迫于资金压力有所放缓。上市企业负债情况尚且高企，非上市企业由于融资能力等瓶颈，资金压力将更加严重。 此外，我们已论述相关铝合金压铸的技术难度较高，下游汽车厂商的认证复杂程度和周期很长。因此，外部竞争者无法轻易进入该领域。

    考虑需求端，我国汽车销量已突破2000万辆，中汽协预计2014年全国汽车销量将达到2300万辆以上。从全球来看，2013年全球汽车销量达8284万辆，2014年这一数量还将保持增长。因此，汽车产业巨大的基数决定，如果采用铝合金车身的车型占比上升1%，会产生约80万辆的市场空间。车身制造通常占汽车制造投资总额的60%，均价10万的制造成本，仅增量部分就产生约500亿元的市场空间。因此，车身铝化率提高对压铸行业的需求将呈现爆发式增长。 综合来看，未来铝合金压铸行业将呈现供需失衡态势。行业盈利能力将有效提升。