主动推动北京有色金属行业的全体升高,年最初兴办城门失火行当手艺研究研商会

2020-02-11 作者:热点汇总   |   浏览(55)

7月12日-13日,“2018中国汽车轻量化产业高峰论坛”在上海隆重举行,论坛以“新技术、新材料、新工艺“为主题,旨在降低汽车自身重量同时提高输出功率、降低噪声、提升操控性和安全性,并对汽车轻量化政策趋势发展、整车轻量化平台化设计方案、关键零部件轻量化技术开发及汽车轻量化多材料应用及成本控制分析等问题展开探讨。

作为全球钎焊热交换器轧制铝材的行业领导者,格朗吉斯已经拥有 100 余年历史,而进入中国 20 年年来更是取得了快速的发展。除了自身发展外,格朗吉斯从 1998 年开始举办相关行业技术研讨会,至今已举办了 10 届,参与者从最初的30 余人发展到了 400 余人,且今年也达成了所在行业内全世界规模最大的一次。而 2018 第十届技术研讨会主要围绕新技术形势下和行业环境下,热交换器领域所面临的机遇和挑战,以及给材料带来的影响等展开探讨。

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上海有色金属行业协会专家委员会副主任彭惠红

据了解,过去汽车热交换器很多都是以铜作为热交换器管材,但随着汽车行业对节能与轻量化的要求越来越高,铝材凭借其性价比高、回收性好、重量轻、能效优等特性,很快脱颖而出,成为热交换器行业首选。相关统计数据显示,早在两年前铝热交换器在乘用车市场的覆盖率就接近100%,之后随着全球汽车产量的逐年增长,铝热交换器也迎来了快速发展阶段。

上海有色金属行业协会专家委员会副主任彭惠红分析了铝热传输材料产业发展及在汽车轻量化进程中的新机遇,以下是演讲实录:

此外,近两年新能源汽车市场发展迅猛,相较于传统燃油车,新能源汽车对于热交换器的需求更为提高。如纯电动汽车,需要从发动机的冷却转变为对电池本身的冷却,而混合动力汽车则涉及到电池和发动机的冷却,如果还依靠传统的热交换器,显然不能满足需求。因此,诸多热交换器厂商及相关企业都在加速研发新型热交换器,推动热交换系统从传统解决方案向新型解决方案升级,以改善热交换器的性能,更好地应对更高的压力、更严苛的腐蚀环境,同时进一步降低热交换器的尺寸。

各位上午好,今天跟大家汇报的内容主要是有5个方面(1铝热传输材料发展概述、2中国铝传输材料产业现状与发展中存在的问题、3新能源汽车及轻量化对铝材料产业的影响、4铝合金材料在轻量化进程中如何寻找发展机遇、5铝热传输材料产业发展在轻量化进程中的新作用探索)。

格朗吉斯在中国

汇报前顺便介绍一下上海有色金属行业协会。我们这个行业协会是上海有色金属行业内会员企业交流和合作运行的一个平台,我们以“服务企业、规范行业、发展产业”为己任,积极推进上海有色金属产业的整体发展。协会拥有中高级技术职称评审、中高级职业技术工种技能鉴定、行业职业培训、有色金属产品质量鉴定、有色金属检测计量鉴定等,此外,还有色金属上海地方标准委员会、《上海有色金属信息》报纸、《有色金属材料与工程》杂志等组织或刊物。

1996年在中国开始投资,这对格朗吉斯全球战略是非常重要的一步,而在中国市场也取得了非常快速的发展。

最近,协会正在组织专家为政府有关部门在做新能源及轻量化产业发展策略的咨询工作,所以,对轻量化产业关注度稍多一些。非常感谢盖世汽车给我们提供这样好的合作平台和合作机会。

格朗吉斯公司注重在产品研发和创新,在全球拥有三个研发中心,其中位于瑞典的研发中心主要为全球铝热交换器厂家提供技术支持和创新解决方案,而位于中国上海的研发中心成立于2006年,除了支持亚洲市场发展外,还将负责全球电动汽车相关产品的创新研发。据格朗吉斯集团CEO马越寒介绍,集团位于上海研发中心,其规模设备人员配备和欧洲的研发中心是一样的,传统行业在不断发展,公司会继续加大这方面投入,而对于新能源汽车产品的研发也非常重视。据了解,在上海研发中心,传统业务方面的研发团队人员非常稳定,但在面向未来新应用的部分还在持续招人,这从侧面也反映了公司在新能源研发方面的持续投入。此外,去年格朗吉斯公司和上海交通大学建立紧密实质性的合作,投资了交大的测试的平台和提供测试的项目。

由于临近午餐时间的关系,5个方面可能会不全面展开了。

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铝热传输材料跟轻量化有什么关系?汽车领域里面,其实我们几乎每个人只要开车已经跟热传输材料搭上边了,因为汽车里面的空调两器已经用了这些材料。在三四十年前的车辆,高端一点的有空调,好些车没有空调。有空调的,几乎都是用铜材作为热交换材料。如以前的上海牌轿车便是,高端一点的有空调,低端一点的可能还没有,公交及卡车就更不谈了。

格朗吉斯集团CEO 马越寒

80年代中后期我国开始提出研发,到九十年初已经有了成果,且在九十年代中后期我们这方面的步伐大大加快往产业化开始走了。尤其以引进格朗吉斯搞合资公司标志了我国热传输材料产业化进程的开始。铝复合材料被选用做热交换材料,除自身容易获得及价格低于铜外,重要的是我们利用了铝硅合金共晶温度低使得钎焊侧材料的液相线温度较低的缘故。

另外,位于美国惠灵顿的研发中心即将成立,主要为静置式热交换器厂家提供材料及解决方案。

固体导热方式并非像液态、气态的对流和辐射,而是走的热传导方式。由于铝件管内的热介质通过作用可以经与管钎焊在一起的翅片传导到大气中,这样就实现热量从高向低的转移。利用轧制复合好的材料钎焊原理和钎剂作用,能把不同功能的铝合金材料容易地焊在一起而形成了热交换器件。真是利用这样的钎焊原理,复合铝材得以广泛的应用,国内的热传输材料厂家也由此开始逐渐壮大。近二十多年的发展,我国目前已经拥有二十多家热交换材料生产企业,去年的产销量也已经达到70万吨的能力,约占全球销量的一半,满足了中国汽车产业发展的需求(空调两器、水箱、中冷器、暖风器等)。目前,国内汽车产业所需的各类热传输复合材料已经几乎全部国产化了,像格朗吉斯、美铝昆山、华峰铝业、东阳光、常铝和银邦等企业均有相当比例的出口,其中尤其以格朗吉斯的出口量约占一半。

新技术趋势催生新“铝程”

纵观全球,国外关于热传输材料的研发和产业化大多早于我国。著名的国际公司如:格朗吉斯、美铝、诺威力、海德鲁、古河、肯联、神户制钢等都是业界巨头,特别是格朗吉斯是专一热交换材料产品研发和生产的企业,是全球超过60%的著名OEM热交换器品牌制造的供应商,也是对中国热传输材料产业最具影响力的企业。其子公司之一的上海公司就在嘉定娄塘镇,本人20多年前有幸作为中方技术总负责人全程参与引进、建设和生产管理;2003年又去昆山出任主要负责人建立了美铝昆山公司的前身运城铝业公司。

在汽车空调部分,涉及到制冷剂的替代,这跟全球气候变暖有直接的关系,在欧洲、美国已经明确法规,欧盟指令自 2017年1月起, 所有M1 及 N1类别的新车型使用的空调 必须使用 GWP <150的制冷剂。如果制冷剂采用R744, 整个制冷系统的内部工作压力都会显著升高。

整体上讲,国内热传输材料产业化从90年代中后期启动、发力到新世纪首个十年的近末期,无论产业规模还是生产能力都进入了新的高度。近十年来,我国热传输材料的研发和生产能力、生产质量都飞速提升,整体能力已经达到国际中上水平,局部产品和研发能力基本与国际先进水平同步。但是,也存在一些问题,现状我就不说了。比较大的问题是无序竞争和市场价格体系紊乱。整个国内热传输材料产销量已经达到全球总量的50%,但是现在我说了一个市场价格体系紊乱在什么程度?90年代初中的进口材料的销售价68000元/吨,那个时候铝价2万左右,加工费可以达到4.5万以上。而现在铝价14000元/吨,加上加工费,就是格朗吉斯的产品也很难超3万/吨,有的企业产品价格低的话就2万左右,这个差别太大!低价竞争,不仅不利于企业的发展;同时会影响整个产业的发展。这方面,下游企业应当帮助行业恢复正常运行。

而随着新能源和自动化驾驶技术的提升,换热器的数量会不断增加,自动驾驶技术的发展,使电子部件会大量增加,而对于冷却需求增加, 在智能驾驶L5阶段, 自动驾驶的计算系统会产生4 kW ~10 kW的热量.例如 最新的NVIDIA Quadro GPU 功耗会达到 2.8 kW。这对换热器材料提出了较高的要求。到了L4-L5阶段内饰设计会有很大变化,如空调的出风口,这也将对材料行业起到间接的影响。

另外一个问题可能是业界内企业产品质量体系有点参差不齐;各企业的研发力度显得有点不足,尤其是原创性的研发还是不足。最近我们协助团体成员做一些市场对接,经常走一些用户了解一些情况,所以还是有一些收获。当然,绝大部分的企业还是做的非常不错。

目前格朗吉斯在液冷方面的研发进展很快,因为液冷从研发方面行业开始很早,大概2010年前后就有很多厂家在做液冷方案了,但是考虑到成本的因素,很多公司都不会用在量产车上。而现在电池的能量密度国家已有一个硬性的指标,因此企业在此方面不得不用了。这个时间窗口已经开启了,2017年纯电动汽车只有10%用液冷,但在2019年和2020年开发量产的项目,50%以上都会用到液冷。

把问题提出的目的是让大家知道我们有改善的地方,好的企业产品整个质量体系、研发体系包括一些市场开拓跟市场维护这方面都已经走在了世界比较高的层次,但是也有一些中小型的企业,甚至小的企业在这方面还有弱点。我们作为社会平台,也是希望通过这样的机会能够跟大家做一些沟通,通过这样的连接能够把整个行业的水平做一些提高。

目前,国内企业在热管理基础研发领域还是落后于欧美企业,比如热泵,国内将热泵作为一个概念性的东西,如果热泵的性能是一个综合评价性能的话,差异会非常大。特别是热泵系统里面所有核心的零部件,国内没有真正很专业,比如热泵里面的压缩机,车企现在多是外购而很少用国内的产品。这反映出国内在热管理一些关键的环节是亟待攻克的。在系统层面,新能源汽车搭载了热泵和续航里程等,热泵能否在零下20°的环境下工作,实际系统的效率是多少,这些数字很少提起。但国内在换热器层面的技术差距不大,预计再有两三年有希望追上欧美企业。

以上谈的是现在目前国内基本的状况,整个规模达到了非常高的程度,产业化非常不错。国内热传输材料供应商已经有24家,包括外资、合资、上市、国企、民企等成分。为什么想到在这样的会议上把热传输材料提出来,主要基于这些个原因:第一我们近期正好在为政府部门做轻量化的软课题;第二因为我过去从事的职业背景;第三最近我们也在帮团体单位做一些技术对接。回顾二十多年来我国热传输材料产业的发展和走过的历程,我们应当为这个行业的今天感到高兴。从2007年始,我们把国内这方面的行业企业连接起来,建立了产业交流平台,现在每两年举办一届层状金属复合材料技术和应用的论坛,今年是在11月1-2日在上海召开论坛,大家有兴趣可以跟上海有色金属行业协会协会和上海有色金属学会联系。

热传输材料今天走到国际同行里面比较前列的位置,特别是稀土元素加到热传输材料里面,把热传输材料有一个比较好的提升。我们国内在这方面提出了很多的研究方向,特别是在抗塌陷方面,高强度方面,耐腐蚀方面,包括低温钎焊我们国内都有企业这方面做的非常不错,尤其华丰这几年上来以后他们在这方面的研究和上海交大合作做了不错的连接,从某种意义上来说它由于一些课题走在了国内热传输材料24家的前端了,产能也做的非常不错,去年做了13万吨,在重庆设置了第二个生产点,有15万吨的能力,今年底重庆的生产工厂全面启动,重庆需要经过一两年的时间有15万吨的能力,上海有15万吨,加起来有30万吨的能力,比格朗吉斯走的还要高一点。我们行业里面其他名声比较大的另外几家,如银邦、东阳光、常铝和美铝等也都经营得不错,这些企业在国内去年70万吨产量里做的贡献度都比较大。技术方面我大概列了几项,时间关系不做展开了。

接下来稍将一下新能源汽车对铝材料产业的影响。这一块可能在座的很多企业大多是汽车行业的,对铝的认识可能没有我们敏感。刚刚曹总很系统介绍了轻量化方面的内容,我根据政府发布的技术路线图,把2020年、2025年、2030年铝合金的用料我在后面做一个展开。通过跟新能源挂勾,我们做了一个计算,得到了右边的图,这是大概铝的年需要用量。对铝加工行业是一个重要的信息,如果不能被下游厂家包括汽车的集成商做这个事的话,这个工作还是做不好的。这些里面当然包括了热传输材料这样做的主要的目的引起大家一些行业的共鸣。

近年来我们国家在铝加工行业走的比较快,目前对全球铝材的供应占的比例比较大,我们国家结构上还是有一些不合理,主要跟历史欠帐比较多,铝加工的产业重点是在型材方面,主要是为了改善人们的生活,这几年结构也在改变,跟国际上走过的路是比较接近的。这里就不展开了。

铝合金材料在轻量化进程中怎么样找它的地位和机遇。铝要用到汽车行业一定要有一定的媒介,还好我们的新能源汽车的技术路线里面做了很多的规划,包括发改委也出了很多的指令,这个方面以前我们有一与上海汽车工程协会对接的时候做了一些技术交流,今天时间关系我们就不展开讲。

随着新能源和轻量化,热传输材料这个行业开始有点焦虑了,总有人担心轻量化以后市场是否还需要我们?或认为跟其关联度不大。

现在有这样的情况,所以我理了一下,锂电池铝箔现在很多在用,包括隔膜材料,展开说的话,我会放在最后一节讲,我们最近帮企业做了一些对接,这一块做电池行业的就比较熟,对我们铝加工行业大家还没有,现在只有一两家企业认识到这个问题,已经跟行业对接上了。

通过这样的平台,我们行业里面的企业要知道新能源汽车时代里铝合金材料还是有这个用途的;对新能源企业来说要能知道铝加工行业里面有众多的企业是有这个能力去做这个事的。最近我们因为在做这方面的对接,发现新能源汽车,特别是特斯拉用的柱状电池,这个图我觉得蛮好,蛮清晰的,对最后的解释热传输这边要怎么推广新的应用,做一个对接。汽车行业里面对铝的要求的使用其实很多,防撞梁、精密锻件这个不展开说了,天窗导轨这个已经在用了,曹总也讲了新的车门门体的框,希望汽车厂加快开发,而铝合金材料的厂家能够通过这样的会议了解到这种信息之后,能够在这方面做一些对接,以后就可以变成产业化了。乘用车方面的支架、仪表盘支架都有,而ABS的阀块对铝加工行业这一块的要求来说还是挺高的,对材料的致密度要求,强度要求,热处理性能还是有一些特殊的要求,我们这个行业铝加工行业里面能真正的做到6061阀块那么高的要求能做得好的还不是太多。这个是隔热罩,我把国际上的信息搬到里面,我们国内有很多企业在用,安亭也有企业,也不展开了。包括刹车盘、涡轮增加轮盘这些都是行业可以用的,其他方面的一些工程车辆这方面就更多了。

热传输材料主要是铝铝复合,其实在层状复合金属里面还有很重要的一块就是铝钢,在乘用车里面还没有涉及到,但轨道交通里面已经开始有一些应用,世界上非常重要的供应商是威科德,他们在这一块做的非常好,我们现在国内银邦和恒秀都有在做。有些可能是作为材料下游厂商的集合商,包括汽车集成企业,包括零部件的集成企业,可能对这些材料的性能不一定很了解。希望大家对此有新认识,尤其从材料性能和结构使用特点及选型等了解后,可能会有一些新发现。船体方面轻量化就更多了,也就不展开了。

最后一块,我想利用这个平台把铝热传输材料产业的发展怎么在轻量化里面找到通路,其实就是这样的概念,我刚才说热传输材料行业里面大家觉得除了提供了空调两器,散热器以外的话,如果汽车行业再往下走的话,好像也没有太多的机会,更有这样的一种概念,原来是用的氟利昂制冷剂,因而材料使用的面更大一点;而新能源汽车以后,发现可能空调介质变了,是不是将来的产业面就缩小了?通过最近的连接我们发现,应该不是这么一回事。

bob体育官方网站,下面我回到锂电池,作为首个拓展,研究其冷却。对于新能源汽车,大家都知道特斯拉的汽车可能有500公里、600公里,甚至800-900的续航历程,而国内也在开发新能源汽车,民间有一个感觉现在国产的新能源汽车续航能力不足,可能买来的时候300公里,400公里,拿到手里用了一小段时间以后可能只有200公里甚至更低,通过研究以后,最近成员单位有一些在研究冷媒的,他们发现现在很多的问题是在于我们电源管理系统出了问题,主要的一块是在电池的冷却方面,在这方面找到一个问题,怎么把电源冷却或者恒温来解决这个问题?这个是国外的一些模型,可能是把这个进行有效的冷却,比如说特斯拉用的电池是一个车上大概6831颗,一节电池,每颗电池在能源管理系统里面对号入坐都有编号,有恒温,我们在这方面做的不太理想。现在有人已经注意到这个问题,已经在研究,最近已经有一些进展。他们设想能够通过冷却器,现在选用的长度可以做15颗电池做一组。如果这个散热器能够成功的话,我们设想了一下按照计算大概每一片是50克左右,按照50万套车的话就要增加1万多吨的热传输材料的供应。这个点就是新能源车带来的新机会,其实,电池安装箱、正负极中间的隔膜、方包状电池的外包装等都会从新能源车的诞生而逐渐增量使用。

第二个拓展是蜂窝板或者泡沫夹心的板,我们铝加工行业里面已经开发了有几年的时间了,但对于承载来说,我称它们这些板都是“伪劣板”(当然也不是真正的伪劣,是可以用在别的地方,如像建筑隔墙都可以用,因为它是用粘接的办法解决成形的)。去年行业里面通过产学研用一体化以后,现在这个问题已经基本解决了,现在的方法是采用钎焊的办法解决的,这样可以承受较大的载荷和较高的疲劳强度,譬如现在已经有在高铁、地铁等轨交上使用,有泡沫的,有蜂窝板的。我们把这种内芯像瓦楞状结构也称为蜂窝板,这种结构形式,在冷藏车、航空仓地板等都已经有较好的应用了。

第三个拓展是从轻量化角度,推出万向节轴。由于万向节传动扭矩,故不能采用钎焊。而改用离子焊接。此案技术要求高,故产业化走的不顺畅。近期,听说有所突破,准备开始量产。这一块如果能上去的话经济效益是非常可观的,按照现有各类车的布局,一年的产值将近14亿,体量也是非常大的。

我们把这些拓展案例整理理后提出来,旨在告诉行业内外:在产业拓展时,上游企业跟下游企业都会需要有一些连接。产学研用结合可以帮助企业找到合适发展的方向,可以解决企业一些技术、人才或市场屏障。我们应当充分利用好这一有效的“武器”。

当您如果碰到相关联的问题不知道到哪去找,可以到我们行业协会来试试。我们这个行业协会有专家委员会,可以帮助企业做一些对接上的工作,以便企业顺利解决实际问题。学会和行业协会还联合办有一本国内外公开发表的杂志。我们还跟上海汽车工程协会每年有一次对接会,便于企业上下游做一些连接。

总之,热传输材料在新能源轻量化进程中能找到新的作用点,只要我们坚持不懈!

谢谢大家!

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