- 相關(guān)推薦
探究新能源汽車的發(fā)展對鑄造業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)論文
1 汽車在鑄造業(yè)的地位
鑄造是機(jī)械制造業(yè)毛坯和零件的主要供應(yīng)者，在國民經(jīng)濟(jì)中占有及其重要的位置。目前，汽車行業(yè)已成為鑄造業(yè)的一個重要客戶，是鑄造業(yè)發(fā)展的推動力，也是鑄造業(yè)發(fā)展的晴雨表。汽車的零部件中，很大一部分是鑄件，如：汽車發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋、變速箱殼體、曲軸、凸輪軸、活塞、車輪輪轂等。根據(jù) 2013 年的資料顯示，各類行業(yè)鑄件需求比例以汽車鑄件為最多，達(dá)到26.5%。
一輛整車約有15%～20%的零件是通過鑄造的方式得到的，因而汽車產(chǎn)量的不斷提高也將加大對鑄件的需求量。如圖1.2，是我國2010-2014汽車的產(chǎn)量情況，從總體上看，汽車產(chǎn)量連年攀升，其中乘用車產(chǎn)量的提高是引起汽車總產(chǎn)量攀升的最重要的原因，并且乘用車的產(chǎn)量遠(yuǎn)大于商用車的產(chǎn)量。因此在鑄件需求方面，乘用車所占比重會更大一些，并且有明顯增長的態(tài)勢。汽車零件大多是形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度要求高、組織致密以及機(jī)械性能好的零件，壓鑄件則能很好的滿足這些要求，因此在汽車中大量使用的鑄件便是壓鑄件，近年來，美國用于汽車行業(yè)的壓鑄件占總量的 75%左右，而我國也將這一比例保持在 65%～75%之間(包括汽車與摩托車等交通工具)。由此可見，汽車業(yè)的發(fā)展必將在很大程度上影響鑄造業(yè)的發(fā)展
2 新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
隨著社會的不斷發(fā)展與進(jìn)步，環(huán)境、能源等一系列問題也日趨凸顯。為應(yīng)對可再生能源逐漸枯竭、氣候變暖、霧霾等問題，世界各國汽車業(yè)發(fā)展的方向也逐漸由傳統(tǒng)燃油汽車向新能源汽車轉(zhuǎn)移。目前新能源汽車包括燃?xì)馄�、燃料電池電動汽車、純電動汽車、混合動力汽車、太陽能汽車等。在汽車領(lǐng)域，雖然國外傳統(tǒng)燃油汽車的歷史比中國悠久，但在新能源汽車方面，差別不大。
1974年，菲亞特推出一款混合動力汽車，填補(bǔ)了歐洲新能源汽車制造的空白。到 2008 年，國外眾多汽車品牌，如日產(chǎn)，豐田、特斯拉、雪佛蘭等都生產(chǎn)出了自己的具有一定市場價值的新能源汽車。并且歐美各國在新能源汽車發(fā)展上表現(xiàn)出了極大的興趣，出臺了眾多鼓勵政策。以德國為例，默克爾在 2014年 12 月再次強(qiáng)調(diào) 2020年德國電動車保有量突破 100 萬輛大關(guān)的目標(biāo)，也承諾不惜重金支持電動車的發(fā)展。我國在新能源汽車發(fā)展中，通過實施“863”計劃，初步建立了“三縱三橫”的研發(fā)布局和技術(shù)體系(如圖2.1)，形成了新能源汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測試評價能力，部分產(chǎn)品已進(jìn)行小批量生產(chǎn)和試運行。隨著新能源汽車在國內(nèi)越來越受到消費者的重視，其產(chǎn)銷量也由 2012 年的 12500 輛和 12700 輛左右突破至2014 年的 7.85 萬輛和 7.48 萬輛。在 2014 廣州車展上，為讓消費者對新能源汽車有更全面的了解，專門設(shè)置了新能源汽車展廳。新能源汽車與傳統(tǒng)汽車在動力系統(tǒng)方面存在著很大差別，如純電動汽車動力系統(tǒng)總體上由動力電池和電動機(jī)兩大部分構(gòu)成，混合動力汽車則是由動力電池、電動機(jī)、發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)四個部分構(gòu)成其動力系統(tǒng)，燃料電池汽車動力系統(tǒng)由燃料電池、電動機(jī)和儲氣罐構(gòu)成，其各自的驅(qū)動裝置和動力來源如表 2.1。新能源汽車與傳統(tǒng)燃油汽車相比，關(guān)鍵零部件有一定差異。比如純電動汽車，電池、電機(jī)和電控三大部件才是其核心部件，其成本占據(jù)電動汽車整車的 70%以上。在混合動力汽車上除了采用新能源標(biāo)志性部件電動機(jī)等，還繼續(xù)采用了傳統(tǒng)燃油汽車的某些關(guān)鍵部件，如發(fā)動機(jī)、減速器、變速器等。在 2011 年 12 月的東京車展上，各生產(chǎn)廠商展出了很多應(yīng)用于新能源汽車的零部件新技術(shù)[5]。如 NSK 輪轂電機(jī)，如圖 2.2，就如輪內(nèi)電機(jī)一樣。其主要原理是在車輪處安裝兩個電機(jī)、兩組行星齒輪和減速器來提高效率。豐田普銳斯是新能源汽車的典型代表，與其配套的混合動力變速器如圖 2.3 所示，其外殼形狀相對而言較復(fù)雜，使用鑄造成型的方法更合適。隨著能源危機(jī)，環(huán)境問題的不斷加劇，新能源汽車的發(fā)展已是大勢所趨。根據(jù)新能源汽車的動力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，如圖 2.4 所示，可以清楚的認(rèn)識到，油電混合式動力汽車將會成為傳統(tǒng)汽車向新能源汽車轉(zhuǎn)變過程中最合適的過渡車型，而純電動汽車以及燃料電池汽車的研制將會成為新能源汽車發(fā)展的長遠(yuǎn)目標(biāo)
3 新能源汽車中鑄造成型面臨的挑戰(zhàn)
3.1 新材料的使用
新能源汽車的發(fā)展給鑄造業(yè)帶來了發(fā)展的機(jī)遇，同時也給鑄造業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。新能源汽車大量使用新材料，如陶瓷基復(fù)合材料、聚合物基復(fù)合材料、碳纖維、塑料玻璃等。復(fù)合材料在汽車中的應(yīng)用主要有結(jié)構(gòu)部件、車體部件、車內(nèi)裝飾等，其中先進(jìn)復(fù)合材料在新能源汽車中的一個重要用途便是壓縮天然氣罐或儲氫罐，天然氣汽車(NGV)中多采用鋁內(nèi)膽纏繞碳纖維制成壓縮天然氣罐，使得汽車質(zhì)量更輕。歐洲 EADS 等公司還用碳基或陶瓷基復(fù)合材料制成輪轂等部件。符合材料這些材料的運用很大程度上制約了鑄造業(yè)的發(fā)展。因此，為使鑄造業(yè)能在新能源汽車發(fā)展中立于不敗之地，必定要在鑄造成型工藝和材料等方面加大研究探索的力度，如加強(qiáng)對鎂合金等易于鑄造成型輕金屬的研究，提高其在汽車運行過程中的使用性能，使鎂合金鑄件能夠在眾多新材料零件的激烈競爭中凸顯優(yōu)勢。
3.2 其他成型技術(shù)的使用
新能源汽車的發(fā)展過程中，由于其部分零部件和結(jié)構(gòu)等與傳統(tǒng)燃油汽車有一定的差別，因此也相應(yīng)地衍生出了其他的成型技術(shù)。另外，新能源汽車中碳纖維等復(fù)合材料的運用，也使得其他的成型工藝得到運用，如片狀模塑料(Sheet Molding Compound，SMC)成型、樹脂傳遞模塑(Resin Transfer Molding，RTM)成型以及纏繞(Winding Process)成型等。除一些已經(jīng)得到運用的成型工藝對鑄造技術(shù)的沖擊之外，還有一些處于研發(fā)中的成型工藝也會或多或少的影響鑄造技術(shù)在新能源汽車中的應(yīng)用，如全塑車門一體化的成型的應(yīng)用，其不僅能夠減輕整車質(zhì)量，還能得到美觀適用的零件。再如滾塑整體成型電動車的車身，其為塑料在新能源汽車車身上提供了新思路。除此之外，還有如沖壓、鍛造等成型技術(shù)。因此，需加強(qiáng)對鑄造成型技術(shù)的深入研究，改善優(yōu)化鑄件質(zhì)量，提高鑄件使用性能，從而抵抗來自其他成型零件的沖擊。
4 新能源汽車給鑄造帶來的機(jī)遇
4.1 鑄件輕量化
面對越來越嚴(yán)重的能源問題，汽車行業(yè)也不得不尋找新的方法實現(xiàn)節(jié)能減排，其中，汽車輕量化便是實現(xiàn)節(jié)能減排的一個重要措施。根據(jù)已有資料表明，汽車自重每減少 10%，燃油消耗可減少 6%～8%，車體質(zhì)量每減少 30%，行駛里程可增加 33%。而對于新能源汽車，其在動力方面與傳統(tǒng)燃油汽車相比還存在一點不足，因此減輕整車質(zhì)量對于新能源汽車而言更加有意義。汽車中很多零部件都是經(jīng)過鑄造成型的方式得到的，因此，鑄件質(zhì)量能夠減輕，在很大程度上便能減輕整車質(zhì)量。就目前而言，鎂合金是實際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度小，是鋁的 2/3，鋼的1/4，并且具有很好的鑄造性能。隨著汽車行業(yè)輕量化的需求與日俱增，鎂合金鑄件在汽車上的應(yīng)用也顯示出長期增長的態(tài)勢，如汽車零部件中的腳踏板、方向盤、增壓器殼體、傳動箱罩蓋、輪轂等。除了運用輕質(zhì)材料，還應(yīng)注重提高材料的性能，使單位質(zhì)量的零件能夠承受更大的載荷。如東風(fēng)汽車公司運用等溫淬火球墨鑄鐵生產(chǎn)的零件替代鑄鋼件，得到了令人滿意的輕量化效果，如表 4.1。在實際生產(chǎn)過程中也可運用此工藝生產(chǎn)某些鑄件用于新能源汽車。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，新能源汽車輕量化的要求更加迫切，對于電動車而言，一次充電后行駛里程要長，而整車輕量化后則可以很好的實現(xiàn)長距離行駛，據(jù)悉，整車質(zhì)量減少 30%，行駛里程則會增加 33%左右。因此，鑄件向輕量化方向發(fā)展，將有利于鞏固鑄造技術(shù)在汽車行業(yè)的地位
4.2 鑄件一體化
隨著新材料的運用和鑄造技術(shù)的不斷發(fā)展，以及節(jié)能減排降低成本等要求不斷增加，通過合理的設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，汽車中使用的諸多零部件便可以采用集成鑄造成型的方式得到，這可以有效的減輕鑄件的質(zhì)量和減少不必要的加工工藝過程，如一汽集團(tuán)開發(fā)了一體化的橋殼，此種橋殼便可以應(yīng)用在新能源城市公交車上，從而提高城市公交車的安全性。汽車上的其他部件，如車門內(nèi)板、座椅骨架、儀表盤骨架、前端框架等，同樣可以先集成設(shè)計，再運用高壓鑄造的方式生產(chǎn)出來。通過集成化鑄造的方式，不僅可以得到復(fù)雜而理想且質(zhì)量相對較輕的零件，還能得到壁厚、應(yīng)力分布均勻，工作可靠的零件。新能源汽車的發(fā)展，不僅在動力方面有要求，在安全方面同樣要求很高，因此，通過集成化鑄造成型的方式所得的零件，將有利于新能源汽車的發(fā)展。
4.3 鑄件附加值提高
不論是傳統(tǒng)燃油汽車還是新能源汽車都需要用到鑄造成型技術(shù)生產(chǎn)的零件。根據(jù) 2013 年的數(shù)據(jù)顯示，我國鑄件出口均價由 2012 年的1502 美元/噸提高到 1616 美元/噸，由此可以看出我國鑄件產(chǎn)品的附加值得到了提高。對于鑄件需求較大的汽車行業(yè)，其對鑄件的附加值要求也與日俱增。通過合理的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)高附加值的汽車鑄件，是汽車鑄件制造企業(yè)長久發(fā)展的保證。新能源汽車在動力系統(tǒng)方面與傳統(tǒng)燃油汽車有一定的差別，從而導(dǎo)致一些關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)和功能上的不同。比如新能源汽車的變速器行星齒輪，如圖 4.1，其在功能上與傳統(tǒng)的變速器相比明顯簡化，但其在結(jié)構(gòu)上卻要求在離合器殼體中布置行星結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)無級變速。若要實現(xiàn)這種設(shè)計，就得保證變速器中的齒輪結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，提高齒輪的尺寸精度以及內(nèi)部質(zhì)量才能很好的實現(xiàn)汽車安全平穩(wěn)的運行和加速。鑄造產(chǎn)品市場日益激烈的競爭以及國外高附加值鑄件的沖擊，迫切要求我國鑄造業(yè)生產(chǎn)高附加值鑄件，而新能源汽車的大力發(fā)展，更如助推器，促使鑄造業(yè)向生產(chǎn)高附加值鑄件方向發(fā)展。
5 總結(jié)與展望
新能源汽車的高速發(fā)展，猶如一縷春風(fēng)吹向了鑄造業(yè)，給鑄造業(yè)帶來了發(fā)展的機(jī)遇，促使鑄造成型技術(shù)向輕量化、集成化發(fā)展。同時也給鑄造行業(yè)的發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)，不僅要面對新材料成型的零件的沖擊，還要面對其他成型技術(shù)制造的零件的競爭。因此，汽車鑄造行業(yè)需加強(qiáng)高端鑄造成型技術(shù)的研究，探索新的鑄造工藝和新材料，制定新的標(biāo)準(zhǔn)，積極促進(jìn)汽車鑄件企業(yè)向規(guī)�；I(yè)化、自動化方向發(fā)展，通過結(jié)構(gòu)和功能優(yōu)化、外部尺寸精度提高和內(nèi)部質(zhì)量提高等方面提高汽車鑄件附加值，同時也要求企業(yè)在生產(chǎn)過程中加強(qiáng)節(jié)能減排，真正實現(xiàn)從生產(chǎn)到使用都符合新能源汽車發(fā)展的理念。
【探究新能源汽車的發(fā)展對鑄造業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)論文】相關(guān)文章：
新能源汽車論文07-20
新能源汽車及配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展總結(jié)05-24
淺析大數(shù)據(jù)時代物流管理企業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)論文07-04
新能源汽車作文04-02
汽車電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用分析論文07-04
電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用與發(fā)展論文07-03
新能源汽車的保養(yǎng)方法07-03
新能源汽車作文【精】07-04
未來的新能源汽車作文07-03