铝合金车身制造的主流加工路径长期以压铸为主,从传统高压压铸到真空压铸,再到采用超高真空高压压铸工艺的一体化压铸,工艺拐点主要出现在压力等级、模具复杂度与材料体系三个维度。传统高压压铸将金属液推入钢制模具并施以高压冷却成型,产品质量好、生产效率高、经济性较强;真空压铸通过在压铸过程中抽除型腔气体,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;一体化压铸则把两者结合,用超高真空高压压铸一次成型更大的车身结构件,是从单件加工走向大型一体化件的关键升级。

工艺拐点一:压铸成为铝合金加工主流

铝合金加工主要有压铸、轧制、挤压和锻造四大类,需按位置和所需性能选择。其中铸造应用占比最大,2018年使用比例约为77%,是主流的铝合金零部件加工工艺。压铸工艺指先将铝合金加热至熔融状态,流入模具冷却成型,再加工成汽车零部件。

在铸造工艺内部,又可细分为压力铸造(高压铸造、真空压铸、低压铸造)、重力铸造和挤压铸造。从各类压铸工艺参数比较看,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。

工艺拐点二:真空压铸补上气孔短板

传统高压压铸在高压下凝固成型,但铸件内部易残留气孔和溶解气体。真空压力铸造通过在压铸过程中抽除模具型腔内的气体,消除或显著减少气孔和溶解气体,从而提高压铸件力学性能和表面质量。这一步为后续一体化压铸所需的成熟真空工艺打下基础。

工艺拐点三:一体化压铸走向大型化

一体化压铸采用超高真空高压压铸工艺,属于高压压铸和真空压铸的结合。与传统高压压铸相比,一体化压铸的铸件比较大,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。这四方面构成实现一体化铸件的技术壁垒,也决定了该技术需要产业链整体联动、上下游公司互相合作。

在应用节奏上,未来三到五年,一体化压铸技术将率先应用在乘用车的下车身,即后地板、前地板和前机舱三部分。其中后地板一体化压铸难度相对小一些,最先实现量产;前机舱部分已有厂商生产出一体化压铸的前机舱;前地板所需压铸吨位更大,量产时间会更晚。

常见问题

一体化压铸和传统高压压铸是什么关系?

一体化压铸采用的超高真空高压压铸工艺,是高压压铸与真空压铸的结合。它保留了高压压铸生产效率高、性能较高的特点,同时借助真空工艺减少铸件内部气孔,并在此基础上把铸件尺寸做大。

为什么一体化压铸需要大吨位压铸机和免热处理铝合金?

一体化压铸的铸件比较大,成型时对压力要求更高,因此一般需要大吨位压铸机配合。同时,大型一体化件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,这些条件共同构成技术壁垒。

一体化压铸会先用在车身哪些部位?

未来三到五年,一体化压铸将率先应用在乘用车下车身的后地板、前地板和前机舱三部分。后地板难度相对较小、最先量产,前机舱已有厂商实现生产,前地板因所需压铸吨位更大,量产会相对靠后。