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科技丨第二代铝合金ABS（Auto Body Sheet）的生产工艺
在全球都在呼吁节能减排的大背景下，汽车轻量化已成为各国的重点关注对象。近年来，关于实现汽车轻量化的技术与创新不断涌现。所谓轻量化就是在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地降低整车的净质量，进而提高汽车动力性能，降低汽车行驶过程中的“摩擦损失”，减少能耗，从而达到节能减排的目的。
目前，中国汽车的平均能耗为7.5L/100km左右，与发达国家的还有一定差距，国家规划的目标是，2020年要达到4.5L/100km，与欧洲的标准等同，并超过美国定下的标准，要实现这个目标，就必须加快汽车轻量化。欧洲汽车制造企业正在推进“超轻型汽车工程”，美国在汽车铝化方面取得了跨越式进展，他们的目标是在现有价格的基础上，将车的质量降低30%。
目前的数据显示，在汽车制造中以铝代钢，可使汽车质量下降30%~40%，如果用第二代铝合金，则减重效果尤为卓著。铝现在已成为汽车制造中用量仅次于钢材和铸铁的材料，而在全铝乘人汽车中，铝的用量已上升到第二位。
2015年全世界汽车制造业铝的消费量约19500kt（含再生铝），其中ABS（Auto-Body-Sheet，汽车车身薄板）的消费约1850kt，而中国的用量只不过32kt，而且85%是进口与外资企业生产的。据预测，2025年全世界对ABS的需求量有可能达到12000kt，其中中国的需求量约3500kt。
第一代ABS
按铝合金的性能及其生产工艺将ABS分为两代。第一代用的是常规变形铝合金，冷轧带坯是用铸锭-热轧法生产的，现在全球已建成与2017年上半年可建成的企业与车间共计27个，都属第一代；第二代用的合金是美国铝业公司新近发明的，冷轧用的带坯是用美国铝业公司创新的“圣安东尼奥小轧机法TM”（San Antonio Micro Mill TM Flow Path）生产的，这是一种崭新的工艺，合金的牌号与成分尚未见媒体报道，还有用哈兹雷特法生产的（Hazellet）与用特殊合金公司法（Special Alloy）生产的带坯也把其归为第二代。
ABS分为两种：内板与外板。对外板的性能要求高，生产难度大。常规ABS合金的典型代表有：2002-T4，21187-T4，2036-T4，2037-T4，2038-T4，5182-O，6009-T4，6010-T4，6015-T4，6016，6111，5754等。此外，还有一些公司开发的有一定特性的合金，如法国的AlMg5、483合金，日本神户钢铁公司的GC45、GZ45、GC150、GV10、X660，德国的AMg3等。
ABS必须有良好的成形性、表面平整性强、良好的可焊性与优良的烘烤硬化性。生产ABS的技术复杂性与建设ABS项目的投资都是铝加工业最大的项目，比生产航空航天铝合金板带材的还大一些。
第二代ABS
第二代ABS是用新合金和/或新工艺生产的。目前来看，能够生产新一代铝合金ABS（Auto Body Sheet）的工艺并且满足上面诸多条件有三种：哈兹雷特法，美国铝业公司的Micro-Mill法与美国特殊合金公司的工艺，它们都于2015年诞生于美国。Micro-Mill法的商业化生产线建在美国铝业公司得克萨斯州圣安东尼奥轧制厂内，生产的ABS已经通过了汽车制造厂的试用与认证。
1、Micro-Mill法
此生产线可铸带坯宽度1727.2mm（68英寸）、带坯厚度2.3mm~5.1mm（0.09英寸~0.20英寸）、铸造速度61m/min~27.4m/min（200ft/min~90ft/min）、铸坯温度567℃（1050°F），热轧带经剪边后宽度1549.4mm~1701.8mm（61英寸~67英寸）、厚度0.457mm~3.81mm（0.018英寸~0.150英寸）。
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视频：Alcoa_Micromill法（建议wifi环境下观看）
美国铝业公司的小型轧机（Micromill）可以生产新一代汽车铝板带，所生产的汽车合金的成形性比现行铝合金的高40%以上，而强度性能则大30%，并且表面品质优秀，可满足汽车工业的苛刻要求。用所产板带材制造的零部件的成形性比高强度低合金钢的大一倍，而其质量却比钢的轻30%。
半成品的加工时间大为缩短，因为与常规热轧工艺相比省掉5道工序：铸锭锯切头尾、均匀化退火（这是一道长时间的工序）、铣面、热轧前加热、热轧。因此，从铝合金熔体备好后到热轧成供冷轧用的带卷由20d缩短到20min。
美国铝业公司小型轧机生产的ABS从内部显微组织到表面品质都胜出传统铸锭热轧工艺生产的，特别是显微组织得到了极大的改善，晶粗细小，强化相弥散均匀分布，因而成形性能可与低合金软钢（mildsteel）试比高，更可喜的是可用与钢板通用的模具顺利地成形汽车的内外覆盖件。由于Micro-Mill板材力学性的全面提升，使覆盖件的抗凹性能得到相应的提高，同时汽车零部件的加工制造也变得轻易不少，成品率也有所上升，汽车厂也受益非浅。
小型轧机的占地面积（foot print）比传统轧机的小得多，仅相当于后者的1/4，因而其能耗也只有后者的1/2。Alcoa（美国铝业公司）Micromill技术在全世界不同国家与地区申请了130个专利，生产线的连续铸造机可随时更换合金，不必停机，因而具有高度的灵活与生产效率。
2、哈兹雷特法
哈兹雷特（Hazrlett）连铸连轧工艺的商业化生产已有50多年的历史，中国已引进2条1950mm生产线，一条在河南伊川电力集团，2011年投产，已进入达产阶段；另一条在内蒙霍林郭勒锦联材料有限公司，2015年投产。
该法也不能生产厚度大于15mm的板材，因为它可铸带坯的最大厚度50mm，而通常铸造带坯的厚度≤20mm；据哈兹雷特公司高级技术人员，用此法可以铸造冷轧ABS用的带坯。
3、特殊合金公司
美国特殊合金公司据称从2013年开始策划建设一个ABS生产能力达600kt/a的企业，但是，在2015年9月份之后无任何更新消息，情况也不得而知。
在汽车材料将进入铝时代的当下，随着美国铝业公司的Alcoa Micromill的登堂入室，新一代ABS不但进入了批量生产，而且批量用于制造福特汽车公司的新版本F-150型皮卡车，其成形性能比传统ABS合金的大40%，强度性能比传统材料的高30%，零部件质量比钢制的轻30%，各项性能均全面优于低碳汽车钢板的一些。
这种新一代铝合金ABS的诞生有着里程碑意义，宣布汽车材料进入铝时代，铝将成为第二大汽车材料，在某些车型上，甚至有可能成为第一大材料，有着非凡的经济效益与社会效益。在这种严峻形势下，中国相关行业在也一直努力跟上这一次的变革浪潮。
来源：汽车天下网
铝加工微信整理编辑
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