冷室压铸机冷室压铸机和热室压铸机( 九 )

不同系列铝合金性能差异较大，流动性和力学性能平衡是关键壁垒。传统的汽车压铸铝合金包括 Al-Si、Al-Cu 和 Al-Mg 三个主要系列。（1）Al-Si 合金：Si 元素的加入可以改善流动性。增加 Si 的含量话可提高铝合金的耐磨性、硬度和强度，降低收缩率，但导电性也会降低。含硅达到 16%至 18%的合金可以做发动机缸体。（2）Al-Cu 合金：Cu 可以通过固溶强化和时效强化提高合金的强度，有较高的热处理强化效果和较好的热稳定性，适合铸造高温下使用的零件，具有较高的机械性能，较好的切削性；但缺点是铸造性能较差，易产生裂纹，耐蚀性也不好。（3）Al-Mg 合金：铝镁合金中镁元素占比大于 5%，具有较好的抗拉强度和硬度，抗腐蚀性好。不同系列的铝合金材料虽然应用成熟，但性能差异较大。为保证流动性，应用于一体化压铸的铝合金需要保有一定量的硅元素，但压铸后形成的粗晶硅又会严重影响材料的力学性能，这就需要加入不同的其它合金元素来细化晶粒。这又会增加材料成本，导致产品成本的大幅增加，无法批量运用。现有量产运用的材料都有着专利壁垒。
热处理可能降低一体化产品良率，免热处理材料进一步提升技术含量。传统的铝压铸车身件为满足高延伸率性能，通常需要进行热处理，但是随着一体化铸件尺寸越来越大，进行热处理时容易发生形变导致良品率降低，因此需要开发免热处理的铝合金材料。通过在现有合金的基础上添加新的微量元素或者调整微量元素比例以改善材料性能是免热处理材料的开发的主流路径。特斯拉、美国美铝、德国莱茵菲尔德、立中集团、帅翼驰集团、华人运通与上海交大等企业均有布局。以立中集团研发的免热合金为例，免热合金含有更高硅量，无需经过热加工即可具备更高强度。特斯拉自研的新型铝合金材料强度可以调整至 90MPa 到 150Mpa，导电性可以达到 40% IACS 到 60% IACS 。各家均对新材料配比严格保密，一旦新型免热处理材料配方试制成功并获得专利授权即可对竞争对手形成先发优势，进一步筑牢竞争壁垒。

3.2.3 设备壁垒：一体化压铸需要大型化设备和定制化模具
压铸机是铸件生产的核心设备，吨位提升推高生产难度。压铸机属于标准化机器，根据安装的模具不同以生产多样化零部件产品。根据工艺方式，压铸机分为热室与冷室压铸机，其中热室压铸机的自动化程度高，材料损耗少，生产效率比冷室压铸机更高，但受机件耐热能力的制约，目前还只能用于锌合金、镁合金等低熔点材料的铸件生产，主要用于小型铝、镁合金压铸件的生产。而冷室压铸机由于熔点较高，当今广泛使用的铝合金压铸件只能在冷室压铸机上生产，1000 吨以上的大型压铸机均为冷室机。压铸机合模后，通过压射系统将高温熔融金属液快速地充填至模具中，在压力作用下使熔融金属液冷却成型，开模后可以得到固体金属铸件。压铸机、压铸模具与配套的熔炼炉、机边炉、取件和清理喷雾机器人、切边设备、机加工机床、检测设备、冷却系统、排气系统等周边设备组合在一起，形成压铸岛。根据锁模力，压铸机分为小型（160-400 吨）、中型（400-1000 吨）、大型（大于 1000 吨）和超大型（大于 5000 吨）压铸机。
一体化压铸要求更高工艺水平，压铸机吨位不断突破提升。目前量产的铝合金单体压铸结构零件，如后纵梁、减震塔、尾门内板以及门框加强板等，形状规则，结构紧凑，型面变化小，料厚相对均匀，因而易于压铸。但一体压铸零件包含了整车左右侧的后轮罩内板、后纵梁、地板连接板、梁内加强板等零件，型面、截面以及料厚的变化都更加剧烈。因而一体式车身对工艺上的流态、压射比压与速度等参数的控制更加严格，对设备的精准与阈值、模具的抵抗冲击变形能力要求更为苛刻。当生产乘用车和商用车的变速箱外壳与发动机缸体等铸件时，压铸机的锁模力大致要求在 5000 吨以内。随着一体化压铸技术的不断突破以及行业对轻量化的需求，一体化压铸的车身结构件尺寸逐渐增大，需要的压铸机的吨位相应提升。因此一体化压铸工艺所需的大吨位压铸机仍是制约企业量产的重要因素，但随着压铸机不断地吨位突破，该难题即将解决。以特斯拉为例，已将一体式压铸技术作为标准工艺进行布局，14 台一体式压铸设备分置于四家工厂，其中，德州工厂计划引进 1 台 IDRA 8000 吨级的压铸设备，和 IDRA 联合研发 12000 吨超级压铸机也在进行中。

冷室压铸机 冷室压铸机和热室压铸机( 九 )

冷室压铸机冷室压铸机和热室压铸机( 九 )