《压铸铝合金》

autumn 0 2024-12-10

文章目录:

1、铝合金门窗行业发展前景如何?铝合金门窗市场规模持续增长2、压铸,汽车制造的革命来了3、铝合金门窗工程技术所涉及的相关规范

铝合金门窗行业发展前景如何?铝合金门窗市场规模持续增长

一、产业链基本情况

铝合金,比强度接近高合金钢,比刚度超过钢,有良好的铸造性能和塑性加工性能,良好的导电、导热性能,良好的耐蚀性和可焊性,可作结构材料使用,在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。铝合金门窗,是指采用铝合金挤压型材为框、梃、扇料制作的门窗称为铝合金门窗,简称铝门窗。铝合金门窗现场安装的工作量较小,施工速度快。在建筑装饰工程中,特别是对于高层建筑、高档次的装饰工程,如果从装饰效果、空调运行及年久维修等方面综合权衡,铝合金门窗的使用价值是优于其它种类门窗的。铝合金门窗适用于由密闭、保温、隔声要求的宾馆、会堂、体育馆、影剧院、图书馆、科研楼、办公楼、电子计算机房,以及民用住宅等现代化高级建筑的门窗工程。从铝合金门窗的产业链情况来看,上游主要是原材料,包括铝型材、玻璃、塑料等,以及压铸设备;中游则为铝合金门窗的生产制造;下游主要为建筑行业。

产业链情况

资料来源:智研咨询整理

二、上游分析

铝材由铝和其它合金元素制造的制品,是制造铝合金门窗的重要原材料。近年来,我国铝材产量呈现增长的趋势,2017年铝材产量5832.4万吨,2018年小幅下跌,此后呈现稳步增长的趋势,到2021年铝材产量突破6000万吨达到6105.2万吨,同比增长7.4%。2022年上半年我国铝材产量为2999.35万吨,同比下降2.8%。

2017-2022年上半年中国铝材产量情况(万吨)

资料来源:国家统计局、智研咨询整理

铝合金是铝合金门窗最重要的原材料。从近年来我国铝合金的产量来看,2021年我国铝合金产量为1068万吨,同比增长14%;2022年上半年,我国铝合金产量为555.6万吨,同比增长8.9%。

2017-2022年上半年中国铝合金产量情况(万吨)

资料来源:国家统计局、智研咨询整理

钢化玻璃属于安全玻璃。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃,为提高玻璃的强度,通常使用化学或物理的方法,在玻璃表面形成压应力,玻璃承受外力时首先抵消表层应力,从而提高了承载能力,增强玻璃自身抗风压性,寒暑性,冲击性等,是铝合金门窗的重要原材料。从近年来我国钢化玻璃的产量情况来看,呈现上升的态势。2021年中国钢化玻璃产量为6.2亿平方米,同比增涨13.1%。2022年1-10月中国钢化玻璃累计产量为4.8亿平方米,累计下降2.9%。

2018-2022年中国钢化玻璃产量情况(亿平米)

资料来源:公开资料整理

相关报告:智研咨询发布的《2023-2029年中国铝?合金门窗行业市场运行态势及投资战略规划报告》

压铸机是制造铝合金门窗的重要设备,从近年来中国压铸机行业市场规模情况来看,呈现逐年上升的态势。2021年我国的压铸机市场规模以及上升至190亿元。

2017-2021年中国压铸机市场规模情况(亿)

资料来源:公开资料整理

三、中游分析

铝合金窗是由铝合金建筑型材制作框、扇结构的窗,分普通铝合金门窗和断桥铝合金门窗。铝合金窗具有美观、密封、强度高,广泛应用于建筑工程领域,在家装中,常用铝合金门窗封装阳台。从近年来我国的铝合金门窗市场规模情况来看,呈现上升的态势,2021年我国铝合金门窗的市场规模达到4.8亿。

2018-2021年中国铝合金门窗市场规模(亿平方米)

资料来源:公开资料整理

我国是铝合金门窗制造与出口大国,从近年来中国铝合金门窗的出口情况来看,整体呈现稳步上升的态势。2021年我国出口的铝合金门窗数量超过25万吨。

2016-2021年中国铝合金门窗出口数量情况(万吨)

资料来源:公开资料整理

四、下游分析

门窗为建筑的重要组成部分。近年来我国建筑业企业营业收入逐年递增,增速整体上也呈波动上升的走势。2021年全国建筑业营业收入为27万亿元。建筑业向好发展,尤其是装配式建筑的发展,为铝门窗提供了广阔空间。

2017-2021年中国建筑业营业收入

资料来源:公开资料整理

从下游房地产行业的投资情况来看,2015-2021年呈稳定上升走势,其中2021年房地产开发投资额为14.76万亿元,同比增长4%,相较2017年增长了3.8万亿元。2022年受房地产利润下滑、社会经济受到疫情冲击、市场交易疲软等多重因素影响,房地产开发投资额下降至13.29万亿元。但随着国家稳定经济政策的调整以疫情形势得到良好控制,未来我国房地产开发投资仍呈上升的良好预期。

2016-2022年我国房地产开发投资额(亿元)

资料来源:国家统计局、智研咨询整理

智研咨询发布的《2023-2029年中国?铝合金门窗行业市场运行态势及投资战略规划报告》依据国家统计局、政府机构、行业协会发布的权威数据,结合深度调研数据、专家反馈数据、内部运营数据等全域数据的收集与分析,提升客户的商业决策效率。本报告对中国?铝合金门窗行业现状与市场做了深入的调查研究,并根据行业的发展轨迹对未来的发展前景与趋势作了审慎的判断,为投资者寻找新的市场投资机会,进入?铝合金门窗行业投资布局提供了至关重要的决策参考依据。

智研咨询是中国产业咨询领域的信息与情报综合提供商。公司以“用信息驱动产业发展,为企业投资决策赋能”为品牌理念。为企业提供专业的产业咨询服务,主要服务包含精品行研报告、专项定制、月度专题、可研报告、商业计划书、产业规划等。提供周报/月报/季报/年报等定期报告和定制数据,内容涵盖政策监测、企业动态、行业数据、产品价格变化、投融资概览、市场机遇及风险分析等。

压铸,汽车制造的革命来了

当燃油巨头们仍在智能、电动领域苦苦追赶,特斯拉却在他们最擅长的制造领域起了惊雷。

我比地球上任何人都更懂制造业!TED 2022年度演讲会,马斯克再爆金句。

马斯克是不是最懂制造业的那一个,我们无从而知,但以一体压铸技术为代表,特斯拉正在深刻改变着汽车制造。

目前可以公开的情报:

在特斯拉引领的这场汽车制造变革中,已经确定跟进的,既有国内造车新势力的御三家蔚小理,也有传统跨国大厂奔驰、沃尔沃等。

横空出世

美东时间2020年9月22日的特斯拉电池日上,一体压铸正式揭开面纱。马斯克表示Model Y的后下车体将由大型压铸设备一体压铸成型,不再由70多个冲压件、铸造件通过焊接、铆接而来。

因为采用一体压铸技术,Model Y后下车体总成的重量降低30%,制造成本降低40%,制造时间由1-2小时革命性地缩短为约140秒。

而一体压铸在后下车体总成上的应用只是开始,前下车体的一体压铸技术已经在特斯拉得州超级工厂投产应用,之后会是柏林、上海、加州,以及特斯拉在全球的每一个超级工厂。

特斯拉的终极目标是用2-3个大型压铸件和Structual Battery(4860结构电池组)的组合,替换掉370多个零件组成的整个下车体总成。届时特斯拉下车体总成的重量可以降低10%,续航里程预计增加14%。

70到1,370到1,一体压铸足以震动整个汽车制造业。因为除了轻量化和续航提升,一体压铸给汽车制造带来的更深刻影响是成本控制和效率革命。

一体压铸对汽车制造的成本控制提升有多明显?一体压铸采用的材料为铝合金,而主要从事铝合金精密铸件生产销售的文灿集团就曾测算过:

如果汽车白车身全部采用压铸铝合金工艺,车身重量为200-250kg,根据铝合金的市场价格35元/kg(文灿测算时市场行情),其理论压铸成本为每辆7000-8500元。

相比之下,传统焊接制造的钢制白车身重量一般为350-450kg,钢材料价格约为18元/kg(测算时行情),钢制白车身成本为每辆6300-8100元。再考虑到压铸材料的可回收性带来的近乎100%的原料利用率,全铝压铸车身的制造成本近乎相同于钢制焊接车身。

这意味着,未来通过终极体的一体压铸技术,过去只属于特斯拉Model S/X、蔚来ES8、奥迪A8L这类旗舰车型的全铝车身可以下沉到特斯拉Model Y、蔚来ET5、奥迪A4L这类入门车型上。

一体压铸引起的效率革命则更是颠覆级。传统汽车制造流程围绕着冲压、焊装、涂装、总装四大环节展开,一体压铸的横空出世意味着对冲压、焊接环节的直接冲击,和对总装环节的间接影响。

以后一体压铸为例,Model Y对比传统制造流程下的Model 3,首先是后下车体由70个冲压件、压铸件减少为1个压铸件,焊点也随之由700-800个减少到50个,同时因为一体压铸铝合金的材料特性,免去了大量的热处理流程。

删繁就简下,制造效率的提升一方面体现在时间效率上,除了上面提到的每件生产耗时由1-2小时缩短为约140秒,还有背后相关联的零件储存、运输等环节的效率提升。

另一方面体现在空间效率上。马斯克表示,采用大型压铸设备后,工厂的占地面积减少30%。

因为一台占地100平米的大型压铸机,即可替代300个机械臂。

工程魔法

压铸作为一种金属铸造工艺,利用模具对腔内熔融金属进行定型,分为重力浇铸、低压铸造和高压铸造。

压铸工艺并不是汽车制造的稀客,尤其是高压铸造。汽车的发动机缸体、平衡轴壳体等结构复杂、表面质量要求高的大体积零件都是采用高压铸造工艺。

但在车身结构件的制造中,仅有前横梁、左右门框、减震塔、尾盖箱、纵梁等结构简单的小型零部件采用压铸工艺生产。

大型车身结构件难以铸造冲压,首先是受限于自身复杂的结构。繁多的边角结构和薄厚变化会造成流动通道的复杂,阻碍熔融金属流液的有效填充,气体和杂质的排出就是个难题。

此外,流液流经狭窄处时,由于流速加快,可能会发生湍流,在流体内部产生许多小漩涡,导致结构缺陷。而车身结构件的平均壁厚仅为2.5-3mm,本身对零件强度的要求就很高。

其次,大型压铸件的形变问题也无法忽视。传统压铸工艺下,大型复杂车身结构件的成形本就困难,而在初步成型后,铝合金压铸结构件还必须进行热处理来消除残余应力,这一过程会进一步加大形变概率。

如果一定要使用一体压铸技术呢?毕竟在马斯克眼中,“一体铸造结构件要好很多,不再有缝隙出现在密封胶处,不再需要不同类型的金属,还可以大幅减小车架尺寸。”

首先,要解决设备问题。过去汽车工厂中的高压压铸机提供的4400T极限压力远远不够,因为在特斯拉工程师们设计的新压铸系统中,“模具的填充要求是在60-100毫秒内将大约100公斤的铝(合金)注入模具腔。”

而在当时的汽车供应体系中,并不存在一台更高极限的高压压铸设备,特斯拉需要自己造一台。为此,特斯拉找了世界上最主要的六家铸造企业,五家企业说了“不”,一家企业说了“也许”。但在马斯克脑回路中,“这(也许的回复)听起来像是肯定的(回复)”。

这家回复“也许”的企业就是意大利压铸厂商IDRA,他们联合特斯拉研发、并耗时两年打造出了6000T的Giga Press,用于Model Y前、后下车体的一体压铸制造。在这之后,还会有8000T的Giga Press用于Cybertruck的生产,以及可能的12000T规格Giga Press用于整个下车体的压铸。

其次,要解决材料问题。特斯拉的解题思路很简单,如果传统压铸用铝合金在热处理后会发生形变,那么索性就不要热处理这道工序,我们开发一种不需要热处理也能保证足够强度的铝合金材料。

2015年12月,马斯克从苹果公司挖来了合金材料大神查尔斯·柯一曼(Charles Kuehmann),担任特斯拉和SpaceX的材料技术副总裁。在苹果任职期间,查尔斯就曾领导其团队开发出同等密度下强度高出标准水平60%的铝合金。

最终,查尔斯不负众望,带领特斯拉的材料工程团队,开发出不需要热处理的铝合金。至此,一场工程魔法备齐了开幕要素。

燎原之势

新技术的诞生必然伴随争议,一体压铸也是如此,例如一体压铸结构件的维修成本问题。

网传的今年2月无锡特斯拉Model Y右后侧碰撞事件中,高达20万元的定损预估费用让车主直呼“这么贵,车子才28啊”。诚然,从另一侧的视角看去,可以发现其实这是一次非常严重的碰撞,以墙体侵入车体的程度来判断,底盘结构件、后避震系统、后防撞梁都有受损(甚至不排除乘员舱也有受损)。

但在中保研最新评测中,特斯拉Model Y的可维修性和维修经济性成绩均为P(最差)也是事实。起码可以说,Model Y存在碰撞维修成本格外高昂的不确定性。

其实,在关于一体压铸件维修成本的争议热度下,是一个涉及消费决策的取舍问题。

首先一体压铸技术切实提高了汽车的制造效率,降低了汽车的制造成本。同时Model Y的一体压铸后下车体是作为结构件是被深度包裹在车身内的,只有在严重碰撞事故中才会被触及,也就是说一体压铸件碰撞损坏的概率较小。

所以这个取舍就是:更低的购车成本、更短的交付周期VS.发生概率小、但可能会很高昂的潜在维修费用。消费者完全可以用脚来投票,但这不会动摇特斯拉的意志,因为以一体压铸为代表的技术关系到其贯彻简化制造、提升效率、降低成本的企业战略。

而在未来某个节点,当纯电动汽车普及开来,消费者可能会没得选,因为特斯拉引导的这场电动汽车制造革命,有燎原整个汽车行业的势头。

“特斯拉为什么要做一体式铸造的车身?不是为了降低成本,而是为了提升生产效率。”理想汽车CEO李想一针见血地指出,“效率是Ta(特斯拉)思考得很多的问题。上海工厂占地1300亩,今年大概能做到80万到90万的产能,这在历史上从来没有出现过的。”

围绕效率,特斯拉通过一体压铸和未来的结构电池组技术,极大地削减了车辆的零部件数量。围绕效率,上海、柏林、得州这样的单体超级工厂布局取带了传统的分散式布局,以提升物流效率。

所以,特斯拉可以在柏林工厂用7000人生产50万辆汽车,每辆汽车的生产时间可以压缩到10小时。而在大众的茨维考工厂,生产70万辆汽车需要25,000名工人,每辆汽车的生产用时超过30小时。

其实,汽车制造也是特斯拉的核心竞争力,只是不像智能化、电动化能力那般为普罗大众所认知到。而这场由特斯拉主导、以一体压铸技术为代表的效率革命如平地起惊雷,炸裂在了传统大厂最擅长的制造领域。

顶着超级汽车大厂的Title,大众集团不会甘于人后。大众集团CEO赫伯特·迪斯(Herbert Diess)直言不讳地警告到,德国人必须加快速度,以免在自己的地盘上挨打。4月29日,大众零部件公司CEO托马斯·施莫尔(Thomas Schmall)参加了大众卡塞尔工厂的技术研讨会。

卡塞尔工厂将会是大众集团的电驱动能力中心,其正在与大众和奥迪共同开发超级可拓展纯电平台SSP。而卡塞尔工厂的另一重要使命就是和欧洲最大的铸造厂家合作,为后车体生产一个大型铸造组件,取代原本的33个零散部件。

大众集团生产主管克里斯蒂安·沃尔默(Christian Vollmer)表示,“如果我们能达到10个小时(汽车制造效率),我们就取得了一些重要成就”。显然,大众已经行动起来。

同样行动起来的,还有全球最大豪华品牌奔驰,采用一体压铸车身的VISION EQXX概念车已经开始路测。以及瑞典豪华品牌沃尔沃,正式宣布了大型铝制车身部件铸造工艺的引入计划。

跨国大厂们的纷纷跟进意味着,一体压铸技术已经被行业认可。

本文作者为踢车帮 孙小树

铝合金门窗工程技术所涉及的相关规范

铝合金门窗工程技术所涉及的相关规范

执行施工及验收规范

应符合现行国家、行业及地方等相关技术标准及规范,包括但不仅限于下列规范:《铝合金门窗工程技术规范》(JGJ-214-2010)《铝合金门窗》(GB/T8478-2008)(以最新修订版本为准)《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-2003)《建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》(GB/T7106-2008)《建筑外门窗保温性能分级及检测方法》(GB/T8484-2008)《建筑外窗空气隔声性能分级及其检测方法》(GB8485-2008)《铝合金建筑型材 第1部分 基材》GB/T5237.1-2017《铝合金建筑型材 第2部分 阳极氧化、着色型材》GB/T5237.2-2017《铝合金建筑型材 第3部分 电泳涂漆型材》GB/T5237.3-2017《铝合金建筑型材 第4部分 粉末喷涂型材》GB/T5237.4-2017《铝合金建筑型材 第5部分 氟碳漆喷涂型材》GB/T5237.5-2017《铝合金阳极氧化, 阳极氧化膜的总规范》GB8013-2018《变形铝及铝合金加工产品的化学成分》(GB/T3190-2008)《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》(DBJ15-30-2002)《建筑防水工程技术规程》(DBJ15-19-2016)《铝及铝合金挤压型材尺寸偏差》GB/T14846-2014《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》(DBJ15-30-2002)《建筑门窗工程检测技术规范》JG/T205-2010《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2016)《铝合金压铸件》(GB/T15114-2009)《建筑玻璃应用技术规范》(JGJ113-2015)《建筑安全玻璃管理规定》(发改运行[2003]2116号)《建筑门窗五金件 通用要求》GBT 32223-2015《建筑门窗五金件 合页(铰链)》JG-T 125-2017《建筑门窗五金件传动机构用执手》JG-T 124-2017《建筑门窗五金件滑撑》JG-T 127-2017)《建筑门窗五金件 滑轮》JG-T 129-2017《建筑门窗五金件传动锁闭器》JG-T 126-2017《建筑门窗五金件单点锁闭器》JG-T 130-2017《建筑门窗五金件多点锁闭器》JG-T 215-2017《建筑门窗五金件插销》JG-T 214-2017《建筑用硬质塑料隔热条》JG/174《建筑用隔热铝合金型材 穿条式》JG/T175建筑玻璃应用技术规范(JGJ113-2003)、建筑安全玻璃管理规定(发改运行[2003]2116号)《居住建筑标准化外窗系统应用技术规程》DGJ32 J157-2013《建筑节能工程施工质量验收规范》(GB50411-2007)

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