零部件制造企業(yè)普遍在模具及加工方面比較專業(yè)，然而對(duì)于再生鋁合金材料的認(rèn)識(shí)還存在差距。加之再生鋁在我國起步較晚，再生鋁合金材料供應(yīng)企業(yè)的技術(shù)力量和專業(yè)程度參差不齊，此類企業(yè)的技術(shù)骨干和技術(shù)工人大多數(shù)是由摩托車零部件鑄造用鋁供應(yīng)企業(yè)轉(zhuǎn)型而來，摩托車零部件的要求相對(duì)汽車而言較低，因此，在客觀上形成了再生鋁合金原材料粗放型的加工模式和非標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程。
這就導(dǎo)致了在汽車零部件生產(chǎn)過程中，由于工藝技術(shù)的落后，其生產(chǎn)只是完成一個(gè)將固態(tài)變液態(tài)，再由液態(tài)變固態(tài)的過程，對(duì)再生鋁合金原材料品質(zhì)也停留在依據(jù)成分要求來評(píng)定是否合格，完全忽略了再生鋁合金材料屬性。
目前，再生鋁合金原材料企業(yè)所沿用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及工藝流程，幾乎都停留在中等強(qiáng)度的壓鑄件上，對(duì)各種鑄造企業(yè)及零部件使用性能的要求知之甚少。此外，上下游企業(yè)在材料認(rèn)知與標(biāo)準(zhǔn)方面的信息還存在完全不對(duì)稱甚至嚴(yán)重錯(cuò)位的情況，其結(jié)果導(dǎo)致下游零部件企業(yè)給上游材料企業(yè)提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏離了零部件性能對(duì)材料的要求。
筆者在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，大量下游零部件鑄造企業(yè)對(duì)再生鋁合金材料是陌生的，在對(duì)材料的認(rèn)知上，“唯成分”、“輕組織”的現(xiàn)象普遍存在，以成分作為再生鋁合金鑄錠的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，上游企業(yè)以成分作為交貨依據(jù)，下游企業(yè)以成分作為收貨門檻。
大家對(duì)再生鋁合金鑄錠在材料生產(chǎn)過程中的“四化”——完全合金化、細(xì)化、均勻化、熔體凈化，以及材料的冶金性能和遺傳等方面內(nèi)容缺乏認(rèn)識(shí)，因此，經(jīng)常發(fā)生且讓壓鑄企業(yè)長期困惑的一個(gè)問題就是：再生鋁合金鑄錠的合金成分符合壓鑄企業(yè)提出的要求，合金錠斷口看起來也還可以，企業(yè)的壓鑄工藝也沒改變、模具也沒改變，但是壓出來的零件出現(xiàn)發(fā)脆、裂紋等等缺陷，換一批材料又好了，他們十分不解這是為什么。
筆者近年來常常到壓鑄企業(yè)解決問題，了解上下游企業(yè)扯皮的根源在哪里，本文將圍繞汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、缸蓋、活塞、端蓋、支架、閥體、歧管、變速器殼體及方向盤等典型鋁合金零部件對(duì)鋁硅系合金材料進(jìn)行簡述，以供參考。
一、 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體分上缸體(缸蓋)和下缸體，鑄造形式大致分為壓鑄、低壓鑄造、重力鑄造，上缸體(缸蓋)和下缸體均采用鋁合金鑄造的以日系車最為常見，但也有上缸體采用鑄鐵材質(zhì)的。
鋁合金鑄錠的使用牌號(hào)世界各國代碼都不相同，經(jīng)常使用和常見的主要牌號(hào)有美國的：A390、390、ASM380等;日本的：AC2B、ADC10等;中國的：ZL104、ZL106等;法國的：ALSI9Cu3;德國的：ALSI8CuNiMg、ALSi12Cu等。
汽車的鋁合金零件不是要求單一強(qiáng)度或單一塑性，它需要的是強(qiáng)度與塑性相結(jié)合的綜合性能，要求有較低的熱膨脹率與較好的耐磨性。如果鋁合金零部件有后期熱處理要求的，還需要對(duì)鋁合金鑄錠中鈣、鈦、合金元素含量及渣含量提出特殊要求，在技術(shù)要求中要明確雜質(zhì)含量和是否變質(zhì)處理，以免發(fā)生雜質(zhì)過多和因鍶變質(zhì)處理導(dǎo)致的表面色斑及氣密性不良等材料缺陷。
成分不是造成零部件產(chǎn)品缺陷的唯一因素，材料的組織結(jié)構(gòu)才是關(guān)鍵。下游企業(yè)的要求不明確，對(duì)上游企業(yè)的來說也是不公平的。要避免缺陷，材料就需要符合以下組織結(jié)構(gòu)要求：ALFeMn相小于200微米;ALFeMnSi相小于200微米;硅銅結(jié)塊小于50微米;大面積含氣缺陷，針孔度小于2級(jí);銅結(jié)塊小于50微米。
二、缸蓋
汽缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的第二大件，零件比較復(fù)雜，技術(shù)要求較高，普遍采用重力鑄造或低壓鑄造，主要使用牌號(hào)有A356、AC2A、ALSi6Cu4、ALSi7Mg、ZL106、ZL107等等。要求零件具有較高的耐熱性、耐沖擊性和疲勞強(qiáng)度等綜合性能，對(duì)合金鑄錠材料要求具有良好的抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度等綜合物理性能，對(duì)材料針孔度、晶粒度及變質(zhì)處理方面，應(yīng)符合以下組織結(jié)構(gòu)圖的要求：
任何材料的組織結(jié)構(gòu)都或多或少地存在著一些缺陷，只是應(yīng)根據(jù)零部件的要求將材料的缺陷控制在相應(yīng)范圍內(nèi)，使其滿足零部件性能要求：初生硅尺寸小于50微米，鋁硅鐵相的針狀鐵小于90微米，平均晶粒度大于7級(jí)，針孔度小于2級(jí)。
三、活塞
根據(jù)材料的冶金性能和加工性，一般共晶合金材料較多，但也有要求膨脹系數(shù)小的產(chǎn)品使用過共晶合金材料的?；钊慵蔫T錠牌號(hào)主要有ALSi12CuMgNi、ZL109、ALSiCu1、AC8A等，對(duì)活塞零件有高強(qiáng)度和韌性、耐熱和耐沖擊性的綜合性能要求，合金元素的主要特點(diǎn)是含鎳，一般大于1%。以下圖例為ZL109、ALSi12CuMgNi顯微組織及相應(yīng)控制要求圖：
四、端蓋、支架、閥體、歧管
端蓋、支架、閥體、歧管等鋁合金零部件，主要使用的材料牌號(hào)有ADC12、ADC10、ALSi12Cu、ZL102、ZLD101等，這類零部件要求鋁合金鑄錠材料具有強(qiáng)度與韌性相結(jié)合的綜合性能。其中ADC12、ZLD101顯微組織及缺陷限制圖例：
以下為應(yīng)限制缺陷：
含渣量小于1.5% 鑄錠縮孔小于橫斷面三分之一。
五、變速器殼體
變速器殼體主要使用的鋁合金鑄錠材料的牌號(hào)有：ADC12、ADC10、390、ZL102、G-ALSi10、1016等。以下為顯微組織及含所含渣缺陷圖例：
六、方向盤
方向盤一般使用的鋁合金鑄錠材料牌號(hào)有：ADT6、ALMg2Mn等，對(duì)于方向盤的性能要求有好的耐沖擊性和強(qiáng)度以及耐腐蝕性，這類鋁合金材料一般為固溶強(qiáng)化。以下為顯微組織圖例：
以上只是部分典型材料的金相圖片，各企業(yè)應(yīng)根據(jù)自己產(chǎn)品的用途要求，就材料組織、密度、性能等方面合理地提出符合自己產(chǎn)品綜合性能的技術(shù)要求，以使再生鋁合金鑄錠能更好地滿足零部件的使用功能。
只要再生鋁合金鑄錠材料符合零部件產(chǎn)品的性能要求，零部件產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題就需要從自身尋找原因，比如回頭料控制比例問題等，這樣不但可以解決“唯成分”、“輕組織”的問題，也有助于解決上下游企業(yè)間為零部件產(chǎn)品質(zhì)量各執(zhí)一詞的矛盾，使企業(yè)避免浪費(fèi)，減少因返工、退貨等造成的多余成本，同時(shí)也為國產(chǎn)乘用車輕量化零部件制造上臺(tái)階走出一條正確的道路。
2014再生鋁產(chǎn)業(yè)運(yùn)行情況
1、總體運(yùn)行情況
由于國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)增長減速，建筑、交通、電力、機(jī)械制造等下游行業(yè)對(duì)鋁的需求減弱。2014年我國原鋁產(chǎn)量2438萬噸，同比增加7.7%，比去年增幅回落2個(gè)百分點(diǎn)。2014年我國汽車產(chǎn)量為2372.29萬輛同比增長7.3%，總體呈現(xiàn)平穩(wěn)增長態(tài)勢(shì)，但相對(duì)于2013年的14.8%的增長率已有大幅下降。再生鋁主要用于汽車壓鑄零件的生產(chǎn)，汽車產(chǎn)量增幅的同比下降導(dǎo)致多數(shù)再生鋁中小企業(yè)經(jīng)營困難，開工率大幅下降或停產(chǎn)、轉(zhuǎn)產(chǎn)，經(jīng)營較為困難。大型再生鋁企業(yè)雖然利潤微薄，但是由于可以與下游零件廠能夠維持更好的合作模式，因此生產(chǎn)相對(duì)穩(wěn)定，部分企業(yè)產(chǎn)量有所增加。截止2014年底，我國再生鋁總產(chǎn)量為565萬噸，同比增加8.65%。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整效果顯著企業(yè)集中度更高，市場(chǎng)格局日漸完善，整個(gè)產(chǎn)業(yè)正步入良性的發(fā)展軌道。
2、2014年價(jià)格走勢(shì)及原料格局
2014年國內(nèi)原鋁均價(jià)為13471元/噸，同比下跌7.0%；以廣東佛山為例，國內(nèi)破碎生鋁均格為11592元/噸，同比下跌6.1%；再生鋁合金中產(chǎn)量高、用途廣、最具代表性的ADC12均價(jià)15092元/噸，同比下跌4.3%。從三者價(jià)格走勢(shì)來看，2014年的鋁市依然整體頹勢(shì)，但是相較而言，再生鋁原料及產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)堅(jiān)挺。
截止2014年年底，國內(nèi)的再生鋁原料供應(yīng)格局進(jìn)一步發(fā)生變化，以國內(nèi)原料為主的趨勢(shì)更加明顯。據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國進(jìn)口含鋁廢料共計(jì)230.6萬噸，同比下降7.76%，廢料進(jìn)口金額34.6億美元，同比下降11.2%，進(jìn)口量從2011年以來連續(xù)4年下跌。相較而言，國內(nèi)廢鋁利用量加速增加，初步估算，2014年再生鋁行業(yè)利用國內(nèi)各類新舊含鋁廢料達(dá)到350萬噸左右。
2014年政策環(huán)境優(yōu)化及科技創(chuàng)新
今年以來再生有色金屬產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境進(jìn)一步優(yōu)化，國家有關(guān)部委發(fā)布了一系列與再生有色金屬產(chǎn)業(yè)有關(guān)的重要政策法規(guī)，其中包括《2014-2015年節(jié)能減排科技專項(xiàng)行動(dòng)方案》、《2014-2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展行動(dòng)方案》等。再生鋁行業(yè)管理得到進(jìn)一步規(guī)范，工信部先后公布的兩批符合鋁行業(yè)規(guī)范條件的鋁企業(yè)名單，其中再生鋁企業(yè)8家。2014年12月19日，商務(wù)部、海關(guān)總署聯(lián)合印發(fā)了《加工貿(mào)易禁止類商品目錄》(2014年第90號(hào)文)。一直備受再生鋁加工貿(mào)易企業(yè)關(guān)注的“鋁廢碎料”出口未列入《加工貿(mào)易禁止類商品目錄》，讓半年多來一直惴惴不安的再生鋁加工貿(mào)易企業(yè)能安心地生產(chǎn)經(jīng)營了。
在國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策和產(chǎn)業(yè)規(guī)范條件的鼓勵(lì)下，我國再生鋁產(chǎn)業(yè)在新型節(jié)能技術(shù)和污染物排放治理方面繼續(xù)取得成效，重介質(zhì)分選、煙氣二次燃燒等再生鋁先進(jìn)技術(shù)在多家企業(yè)得到普及應(yīng)用。再生鋁行業(yè)的科技成果轉(zhuǎn)化速度明顯加快。采用廢鋁制備高品質(zhì)再生鑄造鋁合金的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用，建成年產(chǎn)6萬噸高品質(zhì)再生鑄造鋁合金產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線。鑒定委員會(huì)建議加快推廣應(yīng)用該技術(shù)，為我國再生鋁產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)做出新的貢獻(xiàn)。
2015年再生鋁產(chǎn)業(yè)展望
隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，國內(nèi)鋁制品的消費(fèi)量和社會(huì)積蓄量不斷增加，初步估算，2015年國內(nèi)報(bào)廢各類新舊鋁制品將超過400萬噸左右，為再生有色金屬產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了有力的原料保障。加之，近年進(jìn)口含鋁廢料持續(xù)價(jià)格倒掛，更多采用國內(nèi)廢鋁將是接下幾年不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。交通運(yùn)輸是再生鋁的主要應(yīng)用領(lǐng)域，2014年中國汽車產(chǎn)量增速有所回落，在經(jīng)濟(jì)步入“新常態(tài)”國內(nèi)原鋁產(chǎn)能延續(xù)過剩的格局下，原鋁價(jià)格維持低位幾成定局，這也預(yù)示2015年中國再生鋁的需求量不會(huì)有顯著增加，市場(chǎng)價(jià)格也不會(huì)有明顯提高。
近年來，汽車鋁板的不斷推廣已經(jīng)成為鋁合金消費(fèi)新的增長點(diǎn)。美鋁董事長兼CEO，Klaus Kleinfeld說，2014年標(biāo)志著汽車鋁行業(yè)發(fā)起巨大發(fā)展的開端，2015年北美地區(qū)生產(chǎn)的汽車車身鋁板含量預(yù)計(jì)將翻4翻；諾貝利斯預(yù)測(cè)，到2020年全球汽車鋁板需求量將達(dá)到180萬噸;日本神鋼預(yù)計(jì)，到2020年中國汽車鋁板需求量將突破30萬噸。然而，目前我國的再生鋁產(chǎn)品基本上還是初級(jí)的鑄造鋁合金錠，雖然近年來再生鋁廠與下游汽車零件制造上的鋁液直供模式得到快速發(fā)展，但是本質(zhì)上并沒有拓寬再生鋁產(chǎn)品的種類，對(duì)高端變形鋁合金的再生尚處于探索階段。因此，對(duì)再生鋁產(chǎn)業(yè)的持續(xù)科技創(chuàng)新拓寬再生鋁產(chǎn)品種類，將是再生鋁行業(yè)今后發(fā)展方向。
隨著政府進(jìn)一步加大簡政放權(quán)力度，2015年再生鋁的市場(chǎng)環(huán)境進(jìn)一步優(yōu)化。《資源綜合利用產(chǎn)品及勞務(wù)增值稅優(yōu)惠政策目錄》即將修訂出臺(tái)，更多的有色金屬再生利用企業(yè)有望享受到增值稅優(yōu)惠政策，提高企業(yè)競爭力。《再生資源回收體系建設(shè)中長期規(guī)劃(2015-2020)》的頒布，必將加速我國的廢舊商品回收體系建設(shè)，對(duì)采用國內(nèi)廢料的再生鋁企業(yè)發(fā)展起到積極作用。再生鋁行業(yè)規(guī)范管理工作將深入展開，生產(chǎn)經(jīng)營秩序進(jìn)一步規(guī)范，產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步提高，規(guī)范企業(yè)將得到更多的鼓勵(lì)和支持，保證行業(yè)長久健康發(fā)展。
