铝合金车身制造的工艺演进,核心拐点在于铸造始终是主流加工路径,而一体化压铸把高压压铸与真空压铸两条技术线合并,并将应用场景从中小件推向了下车身的后地板、前机舱等大型结构件。在铝合金压铸、轧制、挤压、锻造四大工艺中,铸造的应用占比最大,2018年的使用比例约为77%,是铝合金零部件的主流加工方式。铸造内部又细分为高压铸造、真空压铸、低压铸造、重力铸造和挤压铸造等,其中高压压铸的生产效率和性能都比较高,是铝合金铸件的理想选择;一体化压铸采用的则是超高真空高压压铸工艺,属于高压压铸和真空压铸的结合。
从主流工艺到技术合流
压铸的基本原理,是先将铝合金加热至熔融状态,然后注入模具,冷却成型后加工成汽车零部件,具有产品质量好、生产效率高、经济性更强的优势。在这一基础上,真空压力铸造通过抽除模具型腔内的气体,消除或显著减少铸件内的气孔和溶解气体,从而提高力学性能和表面质量。
一体化压铸的跃迁之处,在于把两者的长处叠加:既保留高压压铸的成形能力,又引入真空压铸对气孔的抑制。与传统高压压铸相比,一体化压铸的铸件更大,成型时对压力要求更高,一般需要大吨位压铸机配合,同时需要更复杂精确的模具设计、免热处理的铝合金材料以及成熟的真空高压压铸工艺。这也意味着它的发展依赖产业链整体联动、上下游协同。
拐点:从零部件到大型结构件
真正意义上的应用拐点,是这套工艺被用于乘用车下车身。未来三到五年,一体化压铸技术将率先应用在乘用车的后地板、前地板和前机舱三部分。其中后地板一体化压铸难度相对较小,是最先实现量产的;前机舱次之,特斯拉已经生产出一体化压铸的前机舱,其他厂商还有待跟进;前地板难度更高,因为所需压铸吨位更大,需在前机舱量产之后再推进。
在产业侧,特斯拉率先量产、国内厂商跟进,是这一工艺从概念走向落地的标志性节点。目前行业存在自研与采购两种模式:自研模式由主机厂直接采购压铸机、材料和模具并自建工厂,代表企业包括特斯拉、小鹏和沃尔沃;采购模式则由主机厂向压铸厂商采购压铸件,采用方主要有蔚来、理想等。从长期看,采购模式有望成为主流,原因是一体化压铸属于重资产领域,且良率提升难度大,与主机厂的经营特点并不完全匹配。
常见问题
一体化压铸和传统高压压铸是什么关系?
一体化压铸采用的是超高真空高压压铸工艺,属于高压压铸和真空压铸的结合,并非对高压压铸的替代。区别在于它的铸件更大,对压力、模具设计、材料和真空工艺的配套要求都更高,一般需要大吨位压铸机配合。
为什么后地板最先实现一体化压铸量产?
在乘用车下车身的三个主要部件中,后地板的一体化压铸难度相对较小,因此最先实现量产。前机舱难度更高,特斯拉已经生产出一体化压铸的前机舱,其他厂商还有待跟进;前地板因所需压铸吨位更大,量产时间会更晚。
一体化压铸的未来空间会扩展到哪些部件?
随着工艺发展,一体化铸件还会从下车身拓展至车身及底盘全系,单车总价值量有望增加,市场空间也将进一步打开。这一过程需要材料、模具、压铸机与压铸厂多方协同,产业链整体联动是必要前提。