【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 他部件 1941 年 1954 年 歐美 汽車 每輛車平均用鋁 12 磅 1971 年 歐美 汽車 每輛車平均用鋁 77 磅 2021 年 歐美 汽車 每輛車平均用鋁 250 磅 2021 年 歐美 汽車 每輛車平均用鋁 268 磅 15 鋁具有強(qiáng)度高、耐腐蝕、適合多種成型方法、較易再生利用等優(yōu)點(diǎn)，是汽車工業(yè)應(yīng)用較多的金屬材料。特別是能源、環(huán)境、安全等方面的原因使對(duì)汽車輕量化的要求越來(lái)越迫切，使 用輕量化材料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的重要途徑，而鋁是應(yīng)用得比較成熟的輕量化材料。近 20 年來(lái)，鋁在汽車上的用量和在汽車材料構(gòu)成比中所占份額都有明顯的增加。由鋁合金制造的零件已經(jīng)遍及汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身等各個(gè)部分，甚至在國(guó)外已有全鋁汽車面世鋁是輕量化首選材料，在高張力鋼板、鋁、塑料制成的輕量化材料中，鋁起到了特別重要的作用。用于汽車上的鋁合金大體上可分為鑄造鋁合金、變形鋁合金和鋁基復(fù)合材料。鑄造鋁合金在汽車上主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)器、行走系及各種附件。在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車用鋁鑄件占到各類鋁鑄 件產(chǎn)量的大半。例如日本，鋁鑄件的 76%、壓鑄件的 77%為汽車鑄件。在美國(guó)和歐洲，保險(xiǎn)杠、油箱也將鋼板改用為鋁合金，保險(xiǎn)杠用的新鋁合金也多次被開(kāi)發(fā)。因此，未來(lái)汽車的材料構(gòu)成比例中，歐美地區(qū)的鋁將成為主要材料，如在德國(guó)的試驗(yàn)車中，鋁合金使用率已達(dá)到全體材料的30%。鋁的導(dǎo)熱性好，是制作制冷設(shè)備、散熱器、熱交換器的好材料?；钊褂娩X是輕量化效果最好的例子。 用鋁鑄造或壓鑄成型的活塞、氣缸蓋、氣缸體等零件與鑄鐵相比，鋁的導(dǎo)熱性能約高三倍，因而最適于必須要散熱的熱交換器零件上。這也是鋁活塞所要求的特征。由于鋁的熔化溫 度低、流動(dòng)性好，故易制造復(fù)雜形狀的零件。根據(jù)表面處理及使用條件，可直接作為軸承面使用，也可用于氣缸體。電器和無(wú)線電工業(yè)根據(jù)鋁的導(dǎo) 16 電性好這一特性，廣泛地用于制造電線、電容器、整流器、器配件、無(wú)線電器材等。此外，鋁線比較容易冷卻，能相對(duì)地支持更大的電流，更具有經(jīng)濟(jì)性。機(jī)械制造業(yè)廣泛用鋁和鋁合金制造車輪、輪、離心機(jī)、通風(fēng)機(jī)、起重機(jī)及泵的零部件，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸等。這是因?yàn)殇X及其合金不但密度輕而且能達(dá)到要求的強(qiáng)度，從而能降低在運(yùn)轉(zhuǎn)中的量消耗或者在使用相同能量的條件下大大地提運(yùn)轉(zhuǎn)速度，同時(shí)也有可能延長(zhǎng)機(jī)件的使用壽命。機(jī) 器和機(jī)械的質(zhì)量和尺寸減小后使其適于生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝和操作。鋁和鋁合金已成為制造飛 機(jī)、汽車、船舶、拖拉機(jī)、機(jī)動(dòng)車輛等不可缺少的料。在日本，鋁鑄件、壓鑄件占汽車全部鋁用量 90%以上，而在美國(guó)，軋制鋁的用量比例很大，約 40%以上。此外還有鍛造鋁及其合金。鋁用量的增加主要是氣缸體、散熱器、車輪、保險(xiǎn)杠、車身外等零件鋁化傾向增強(qiáng)所致。 鋁材在汽車主要零部件上的應(yīng)用 對(duì)于未來(lái)汽車，現(xiàn)在迫切需要研究的是環(huán)境污染、安全性和降低燃料消耗量的問(wèn)題。與地球的溫室化、大氣污染相對(duì)應(yīng)得輕量化技術(shù)被提到相當(dāng)高的位置。鋁合金是促進(jìn)汽 車輕量化最重要的材料之一，研究表明，汽車每使用 1kg 鋁，可降低自身質(zhì)量 ，減重效應(yīng)高達(dá) 125﹪ 。同時(shí)在汽車整個(gè)使用壽命期內(nèi)，還可減少?gòu)U氣排放 20kg。即用鋁的減重和排放效果比為 1::20。鋁合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車質(zhì)量減輕 30﹪ ～ 40﹪ ，制造發(fā)動(dòng)機(jī)可減重 30﹪ ，制造缸體和缸蓋可減重 30﹪ ～ 40﹪ 。鋁質(zhì)散熱器比相同的銅制品輕 20﹪ ～ 40﹪ ，轎車鋁車身比鋼材制品輕 40﹪ 以上，鋁合 17 金代替鑄鐵和鋼材制品件有顯著的減重效果，汽車鋁合金車輪減重效果也是很明顯。汽車自重降低，能耗必然下降，使 CO CO、NO2 等有害物質(zhì)排放減少，大幅度減輕汽車對(duì)空氣污染，改善人類生存環(huán)境，有極好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效應(yīng)。因此，鋁合金材料對(duì)促進(jìn)汽車輕量化、降低能源消耗和改善人類生存環(huán)境貢獻(xiàn)很大，使現(xiàn)代汽車用材料的方向。 另外鋁合金的回收率很高，目前國(guó)外可達(dá) 80﹪ 以上， 60﹪ 以上的汽車用鋁合金材料為再生鋁，回收生產(chǎn) 1t 鋁合金要比重新生產(chǎn) 1t鋁合金少耗能 95﹪ ，可節(jié)約大量能源。用于汽車工業(yè)中加工鋁合金所需的工裝設(shè)備投資要比鋼、鐵少得多。同時(shí)，汽車鋁制車身框架以鋁擠壓型材為主，焊點(diǎn)少，減少了加工程序，提高了裝配效率，也減 少了制造成本。 目前世界汽車行業(yè) 應(yīng)用鋁材的情況 據(jù)有關(guān)資料預(yù)測(cè)：鐵基合金在汽車上的應(yīng)用將在同更輕質(zhì)的鋁合金競(jìng)爭(zhēng)中明顯落于下風(fēng)。汽車上使用的鋁合金首推鑄造鋁合金、鍛造鋁合金和鋁合金沖壓件。今天汽車用鋁已經(jīng)站到了交通工具制造業(yè)用鋁的 80%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了飛機(jī)制造業(yè)的需求。 但是目前每輛汽車上使用的鋁還是比較少的，如美國(guó)每輛汽車上所使用的鋁在 10%以下，而在俄羅斯這一比例僅為 %。這是因?yàn)殇X合金通常要比傳統(tǒng)鋼鐵貴 45 倍。但許多專家認(rèn)為：在未來(lái)幾年，車用鋁合金的需求量將逐步增加。汽車非承載元件的質(zhì)量將由此 減少 2/3，承載元件的質(zhì)量將減少 1/3～ 1/2。（見(jiàn)表 12 ） 18 表 12 近幾十年汽車鋁材的應(yīng)用范圍及使用量 年份 應(yīng)用范圍 單車使用量 （ kg） 19751980 活塞、缸套、缸蓋、油底殼、車輪、變速器殼 33 19811985 加上散熱器、空調(diào) 43 19861990 加上變速器、水泵殼體、機(jī)油泵殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管 72 19911995 加上車輪懸架平衡臂、板簧支撐架、發(fā)動(dòng)機(jī)支撐架、前橋、燃油箱、儲(chǔ)氣管、凸輪軸支撐架、蓄電池箱 89 19962021 加上 車門及其他車身元件、座椅、儀表板、轉(zhuǎn)向柱、安全氣囊支架、油門及離合器托架 94 20212021 加上車身空間框架 156 國(guó)際車用鋁合金大會(huì)專家所作出的預(yù)測(cè)也證實(shí)了這一點(diǎn)：到2021 年時(shí)，每輛轎車鋁合金的使用量將達(dá)到 200kg，也就是說(shuō)將比2021 年增長(zhǎng) 30％ 50％。 車用鋁合金產(chǎn)品可以分為鑄造鋁合金、鍛造鋁合金以及鋁合金板材。 2021 年鑄造鋁合金的質(zhì)量占整車質(zhì)量的 4％，到 2021 年時(shí)，這一比例已經(jīng)上升到了 8％。鍛造鋁合金的這一比例由原來(lái)的 2％上升至 6％．而鋁合金板材由 ％上升到了 4％。 車用 鋁合金的使用量逐年上升的趨勢(shì)，并不是近幾年才出現(xiàn)。早在上世紀(jì)七十年代初期，汽車活塞、缸套、缸蓋、減速器殼體以及變速器殼體就開(kāi)始采用鋁合金制造。 比如， 4 缸發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金缸蓋的質(zhì)量就比原來(lái)減輕了一半。在美國(guó)通用公司和福特公司 1990 年生產(chǎn)的轎車中，搭載安裝了這種新型缸蓋的發(fā)動(dòng)機(jī)就占了 1/5。 1995 年這一比例更是上升至 40％， 19 2021 年時(shí)增加到了 70％，而 2021 年則達(dá)到了 95％。 在車用鋁合金領(lǐng)域，西歐也不甘示弱。 1985 年西歐 70％的汽車裝配了鋁合金散熱器，到 1996 年時(shí)更是達(dá)到 100％。 鋁合金在汽車零部 件制造領(lǐng)域找到了廣闊空間。特別是汽車車輪采用鋁合金鑄造后，質(zhì)量減輕了 35 kg 40kg,這就減輕了車輛懸架系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)荷。 鍛造鋁合金也在這幾年獲得了廣泛的應(yīng)用，獨(dú)立懸架的橫臂、轉(zhuǎn)向節(jié)臂采用鍛造鋁合金。 從整體上說(shuō)．在目前大批量生產(chǎn)的轎車和輕型 (小于 )載貨汽車上，鋁合金鑄件的使用情況是：傳動(dòng)系統(tǒng)、缸套、缸蓋、活塞發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管占了 ％，散熱器占了 12％ ， 車輪占了 ％ 。鍛造鋁合金的使用情況是：底盤及懸架系統(tǒng)占了 ％ ， 車身覆蓋件(發(fā)動(dòng)機(jī)蓋及行李廂蓋 )占了 ％，車身受力元件占 了 ％ ， 保險(xiǎn)杠占了 ％。 據(jù)專家預(yù)測(cè)，到 2021 年時(shí)，鑄造鋁合金的使用比例為 69％，鋁合金板材占 ％，鋁合金沖壓件占 ％，還有 ％的是鍛造鋁合金其它部件。 使用最為廣泛的當(dāng)屬 2021 系和 6000 系鋁合金，這兩種鋁合金的硫含量不超過(guò) ％。更具體一點(diǎn)說(shuō)．英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)和日本主要使用 AlSiCu 系鋁合金，它能較好地滿足液態(tài)模鍛的要求。 復(fù)合鋁合金在最近幾年來(lái)也受到了汽車研發(fā)人員的重視。奔馳公司生產(chǎn)的 Smart 微型轎車的減振柱采用鋁合金制成，但后輪制動(dòng)鼓采用填充了碳化硅的復(fù)合鋁合金鑄 造而成，極大地提高了制動(dòng)系 20 統(tǒng)的摩擦系數(shù)和導(dǎo)熱性能。 目前，車用鋁合金主要有 2021AlCu 系， 5000AlMgMn 系以及6000AlMgSi 系 (見(jiàn)表 13)。雖然它們的成型性能要比鋼差，但經(jīng)驗(yàn)表明可以通過(guò)熱處理來(lái)消除這一缺點(diǎn)。 表 13 不同車用鋁合金的性能與應(yīng)用范圍 系列 性能 應(yīng)用范圍 1000 鋁含量 99%以上，機(jī)械強(qiáng)化處理，抗腐蝕性好，導(dǎo)電導(dǎo)熱能力強(qiáng) 內(nèi)飾件、標(biāo)牌、熱壓管、冷凝管翅片 2021 含合金元素銅，熱處理后屈服點(diǎn)和低碳鋼的一樣，時(shí)效處理強(qiáng)化，與6000 系或 7000 系鋁合金聯(lián)合使用能提高抗腐蝕性 車身內(nèi)外覆蓋件，支撐件 3000 含鎂、抗腐蝕性及成型能力好，不能熱處理強(qiáng)化 內(nèi)飾件、冷熱系統(tǒng)散熱器、冷凝器硬管 5000 含鎂，不能熱處理強(qiáng)化，中高強(qiáng)度，焊接性及腐蝕性好 內(nèi)飾件、覆蓋件、保險(xiǎn)杠、載貨汽車車身板件、車身內(nèi)板、隔熱板、焊接件、車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)支架 6000 含鎂、硅，可熱處理強(qiáng)化、使用范圍廣（特別是 6061 合金）具有良好的成型性能及抗腐蝕性能、強(qiáng)度高 車身板件、保險(xiǎn)杠、支撐件、擠壓件、萬(wàn)向軸、萬(wàn)向節(jié)叉、保險(xiǎn)杠支撐架、制動(dòng)片、燃料供給系統(tǒng)支撐架、行李箱擱板 7000 主要成分是鋅，可熱處理強(qiáng)化、強(qiáng)度高，有時(shí)可添加鎂和銅 座椅導(dǎo)軌、保險(xiǎn)杠、保險(xiǎn)杠支架、冷凝器和散熱器翅片、頭枕支撐桿 另外 ， 鋁合金在載貨汽車以及客車上的應(yīng)用愈來(lái)愈多。現(xiàn)在鋁合金不僅用來(lái)制造發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體，而且還被用以生產(chǎn)齒輪、罐式車的罐體，甚至載貨汽車的車身。從而減輕了汽車的整體質(zhì)量，提高了車輛的承載能力和運(yùn)輸效率。 綜上所述．鋁合金將在汽車制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并將穩(wěn)定地?cái)U(kuò)大在汽車上的使用量。 我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 自改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的 21 不斷提高，對(duì)汽 車的需求呈強(qiáng)勁增長(zhǎng)之態(tài)勢(shì)。據(jù)有關(guān)資料表明，2021 年中國(guó)汽車產(chǎn)銷分別為 萬(wàn)輛和 萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng) ％和 ％。其中乘用車產(chǎn)銷分別為 萬(wàn)輛和 萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng) ％和 ％ （轎車產(chǎn)銷分別為 萬(wàn)輛和 萬(wàn)輛， 同比分別增長(zhǎng) ％和 ％ ） ；商用車產(chǎn)銷分別為 萬(wàn)輛和 萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)％和 ％。 表現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。 根據(jù)以上分析情況， 按目前每輛轎車消耗 160 公斤合金鋁計(jì)算，僅國(guó)內(nèi)轎車年消耗合金鋁就達(dá)到 153 萬(wàn)噸，市場(chǎng)前景十分廣闊。 二 、 鋁合金在 其他 領(lǐng)域的應(yīng)用 建筑鋁型材 ： 據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)建筑能耗約占全國(guó)總能耗的％，我國(guó)城鄉(xiāng)既有建筑總面積大約有 400億平方米，建筑能耗相當(dāng)可觀！目前我國(guó)居住建筑的單位總能耗是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的 3倍左右，外窗能耗是國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的 ～ 倍，門窗空氣滲透率為國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的 3～ 6 倍。據(jù)專家分析，我國(guó)公共建筑和居住建筑全面執(zhí)行節(jié)能 50%的標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)實(shí)可行的；與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，即使在達(dá)到了節(jié)能 50%的目標(biāo)以后仍有約 50%的節(jié)能潛力。 隨著世界節(jié)能指標(biāo)的不斷提高和節(jié)能技術(shù)的改進(jìn)，我國(guó)建筑節(jié)能工作任重而道遠(yuǎn)。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在大多數(shù)建筑的門窗、墻體、屋面和地面四大能耗部分中，門窗的能耗約占到 50%。因此，提高門窗、幕墻的保溫性和氣密性是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在。鋁合金門窗重量輕、強(qiáng)度高、使 22 用性能好、裝飾強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)耐用、無(wú)污染能回收再利用是我國(guó)主要的建筑門窗產(chǎn)品，市場(chǎng)占有率約 55%。本項(xiàng)目生產(chǎn)的鋁合金能為推進(jìn)我國(guó)建筑節(jié)能發(fā)揮重要的作用。 鋁合金產(chǎn)品在建筑方面也具有很好的市場(chǎng)前景。 中小電機(jī)外殼 : 是中國(guó)“中小電機(jī)之都”、“中小型電機(jī)出口基地” ， 中小型電機(jī)產(chǎn)量約占全國(guó)的三分之一， 2021 年電機(jī)電器產(chǎn)值達(dá)到 170 億元 ，鋁合金電機(jī)外殼約占電機(jī)產(chǎn)值的 10%即 17 億元。隨著電機(jī)電器產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展， 為鋁合金壓鑄件提供巨大的市場(chǎng)空間。 特別是歐美市場(chǎng)對(duì)電機(jī)、水泵殼體普遍要求采用有色合金，因此鋁合金市場(chǎng)前景廣闊。 23 第三章 建設(shè)規(guī)模與產(chǎn)品方案 一、 建設(shè)規(guī)模 根據(jù)企業(yè)情況，結(jié)合市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)，綜合考慮資金、能源、費(fèi)用、未來(lái)的發(fā)展等因素， 本項(xiàng)目 擬征地 33350m2，建設(shè) 熔煉澆 鑄 車間11520m原料庫(kù) 2021m成品庫(kù) 2021m辦公樓 4500m職工宿舍 樓4050m2 等 ，購(gòu)置熔煉連鑄設(shè)備、檢驗(yàn)設(shè)備以及變壓器等配套生產(chǎn)設(shè)備，年產(chǎn) 100000 噸各種型號(hào)汽車、電機(jī)、建材用鋁合金錠。 二、 產(chǎn)品方案 根據(jù)市場(chǎng)分析， 確定 生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn) 100000 噸各種型號(hào)汽車用、電機(jī)用 、建材用 鋁合金 錠，其中生產(chǎn) 汽車用 鋁合金 錠 20210 噸 、電機(jī)用 鋁合金錠 30000噸 、建材用 鋁合金 錠 50000噸。 24 第四章 廠址選擇 一、 廠址所在位置現(xiàn)狀 地點(diǎn)與地理位置 項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)選擇在 工業(yè)園區(qū) ， 縣位于 省東南部，地處 金三角中心結(jié)合部，東連 ，南鄰 ，西接 和 ，北靠 ，素有“閩南寶地”之稱。東到 市區(qū) 50