ศึกเหล็กและอลูมิเนียม “ใครเป็นผู้ชนะ?
แผ่นอลูมิเนียมม้วนแข่งขันกับเหล็ก
เหล็กเป็นวัสดุหลักในการผลิตรถยนต์มาโดยตลอด แต่ด้วยสังคมที่รักษาสิ่งแวดล้อมและเสียงประหยัดพลังงานสูงขึ้น นโยบายการใช้เชื้อเพลิงของประเทศจึงมีแนวโน้มที่จะเข้มงวดขึ้น ผู้บริโภคยังหยิบยกข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับความปลอดภัยของรถยนต์ ซึ่งทำให้ผู้ผลิตรถยนต์ต้อง แสวงหาวัสดุก่อสร้างที่แข็งแรงและน้ำหนักเบา การใช้เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงคาดว่าจะถึงจุดสูงสุดที่เกือบร้อยละ 15 ของน้ำหนักรถภายในปี 2020 ตามรายงานของศูนย์วิจัยยานยนต์ ภายในปี 2040 ส่วนแบ่งดังกล่าวจะค่อยๆ ลดลงเป็น เกือบร้อยละ 5 เมื่อวัสดุน้ำหนักเบาอื่นๆ จะเข้ามามีบทบาทในธุรกิจวัสดุยานยนต์
ด้วยน้ำหนักที่น้อยกว่าครึ่งและความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าวัตถุดิบของเหล็ก อลูมิเนียมเคยเป็นภัยคุกคามต่อเหล็กกล้าสำหรับยานยนต์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอลูมิเนียมมีราคาค่อนข้างสูงและความยากในกระบวนการผลิตและการบำรุงรักษา ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายจึงนิยมใช้ แทนที่เหล็กธรรมดาด้วยเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความแข็งแรงสูง ดังนั้นเกมระหว่างเหล็กและอลูมิเนียมจึงถูกเล่น ที่ฟอรัมยานยนต์และสิ่งแวดล้อมที่จัดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมเช่น wang li หัวหน้านักวิจัยของสถาบันวิจัย baosteel zhu qiang ประธานศาสตราจารย์ของมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีภาคใต้ Chen shuming ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย jilin zhang haitao และคนอื่นๆ ได้พูดคุยเกี่ยวกับ "การแข่งขันเหล็กและอะลูมิเนียม" ในโต๊ะกลม
เหล็กมีศักยภาพในการใช้งานที่ดีและได้เปรียบด้านต้นทุน
ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเหล็กกล้ายานยนต์ เหล็กกล้ายานยนต์ไม่ใช่เมื่อไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาความประทับใจของผู้คนมากมายเกี่ยวกับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ตอนนี้แผ่นเหล็กสำหรับยานยนต์กำลังบางลง แต่ความแข็งแรงของเหล็กและความต้านทานการกัดกร่อนได้รับการปรับปรุงอย่างมาก เพื่อตอบสนองความท้าทายของใหม่ วัสดุ สถานประกอบการผลิตเหล็กจำนวนมากอย่างแข็งขันพัฒนาเหล็กน้ำหนักเบาและความแข็งแรงสูงที่สามารถแข่งขันกับโลหะผสมอลูมิเนียมและวัสดุอื่น ๆ ตามตัวเลข ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเพียง 212 ยูโรต่อคันสำหรับเหล็กความแข็งแรงสูงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการลดน้ำหนักและเชื้อเพลิง ประหยัดได้ประมาณ 5%
สถานการณ์ปัจจุบันและศักยภาพการใช้งานของเหล็กความแข็งแรงสูงในตลาดรถยนต์ของจีนเป็นอย่างไร หวาง หลี่วิเคราะห์เรื่องนี้ เขากล่าวว่า เหล็กยานยนต์ในปัจจุบันมีความพยายามอย่างต่อเนื่องในการลดน้ำหนัก “ซึ่งใช้เทคโนโลยีจำนวนมาก หนึ่งใน ผลงานเป็นเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมามีโครงการ iisa ที่ baosteel ได้เข้าร่วม หากโรงถลุงเหล็กยังคงใช้เหล็กโดยการพัฒนาวัสดุใหม่ ๆ ศักยภาพของเหล็กจะเป็นอย่างไร ตลอดหลายปีของการพัฒนา คำแนะนำหรือเทคโนโลยีสุดท้ายสำหรับโรงงานรถยนต์ หนึ่งคือการพัฒนาเหล็กความแข็งแรงสูงขั้นสูงที่หลากหลาย ระหว่างทาง อย่างที่สองคือการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงมากมาย และในขณะเดียวกันก็ได้นำเสนอแนวคิดของวงจรชีวิตเต็มรูปแบบ ตัวอย่างเช่น การพัฒนาล่าสุดของรถยนต์แนวคิดไฟฟ้า การลดน้ำหนักตัวได้ถึง 40% มัน มีความแข็งแรงสูงกว่า 1,000 mpa 40% เพียง 5% เป็นเหล็กอ่อน เหล็กผ่านความแข็งแกร่งของศักยภาพนี้ยังค่อนข้างใหญ่
“จากข้อมูลการขายของ baosteel แบรนด์ที่เป็นเจ้าของเองของจีนคิดเป็น 41% ของการบริโภคเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงในปี 2560 และมีการขายรถยนต์ของตนเองในยุโรป ญี่ปุ่น อเมริกา และเกาหลีมากกว่า 28 ล้านคัน วัสดุที่ baosteel จัดหาให้นั้นค่อนข้างมีคุณภาพสูง และระดับเฉลี่ยของประเทศของเราจะต่ำกว่าระดับนี้เล็กน้อย อัตราส่วนการใช้เหล็กความแข็งแรงสูงถึงค่าเฉลี่ย 42-45% จากข้อมูลของเราในปีที่แล้ว ซึ่งน่าจะค่อนข้าง ต่ำและ 60-70% ในต่างประเทศ ช่องว่างนี้คือศักยภาพของเรา”
การแข่งขันระหว่างแผ่นอลูมิเนียมและเหล็กกล้า ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของอลูมิเนียมคือความหนาแน่นต่ำและเพื่อให้น้ำหนักตัวลดลงตามสัดส่วนรถยนต์ในประเทศคันแรก จากัวร์ XFL ใหม่ อัตราการใช้วัสดุอลูมิเนียมอัลลอยด์ถึง 75% Nobelis RC5754 อลูมิเนียมอัลลอยด์ความแข็งแรงสูงที่ใช้ในชิ้นส่วนร่างกายของ Jaguar XFL จำนวนมากมีอัตราผลตอบแทน 105-145 Mpa ความต้านทานแรงดึง 220 Mpa และประสิทธิภาพที่ดีในด้านความแข็งแรง ทนต่อการกัดกร่อน การเชื่อมต่อและอัตราการขึ้นรูป
“ตอนนี้รถยนต์ใช้อะลูมิเนียมมากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะในส่วนของแชสซีส์ นอกเหนือจากตัวถังแล้ว ตอนนี้รถจำนวนมากยังคงเดินบนถนนเส้นนี้ เฟรมอะลูมิเนียมทั้งหมดมีปัญหาบางอย่าง แต่กำลังดำเนินการอยู่ ” จาง ไห่เทา นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยซูโจวกล่าวว่า “ทำไมจึงต้องใช้เฟรมอลูมิเนียมทั้งหมด ต้นทุนแรกค่อนข้างต่ำ ราคาของรถยนต์ขนาดเล็กอาจอยู่ที่สองสามพันหยวนต่อเฟรม ที่สำคัญที่สุดคือการออกแบบส่วน ซับซ้อนมาก และการดัดงอของอะลูมิเนียมและความแข็งแบบบิดได้ดีกว่าเหล็กกล้า
นอกจากนี้ อะลูมิเนียมยังมีการกู้คืนทรัพยากรได้ดีกว่าและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเหล็กกล้า Zhu qiang กล่าวว่า "อัตราการสูญเสียจากการรีไซเคิลอะลูมิเนียมมีเพียง 5 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น ถ้าเหล็กขึ้นสนิมก็จะคืนสภาพได้ยากมาก อลูมิเนียมอัลลอยด์มีข้อดีในระยะยาว ถ้าล้อที่มีอลูมิเนียมตอนนี้เรามีมติว่าล้ออลูมิเนียมอัลลอยด์ต้องดีกว่าเหล็กเพราะเหล็กเป็นสนิมง่ายต่อการสัมผัสการขูดโลหะผสมอลูมิเนียมไม่สำคัญประสิทธิภาพเหล็กนี้ไม่มี การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของโลหะผสมอลูมิเนียมในแง่นี้มีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใคร” นอกจากนี้ วงจรชีวิตที่ยาวนานก็มีความสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์เช่นกัน และผลิตภัณฑ์ทุกชิ้นต้องได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงวงจรชีวิตที่ยาวนาน อลูมิเนียมก็มีข้อได้เปรียบในแง่นี้”
Zhu qiang ยังชี้ให้เห็นว่าองค์ประกอบของโลหะผสมอลูมิเนียมค่อนข้างซับซ้อน วิธีการรีไซเคิลการจำแนกประเภทยังเป็นปัญหา” ตัวอย่างเช่น สำหรับกรอบของการหล่อ ไม่สามารถใช้แผ่นโลหะผสมสองแผ่นร่วมกัน พวกเขาจะต้อง แยกจากกัน ต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการเชื่อมต่อ และต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการแยกออก ด้านหนึ่งประสิทธิภาพการกู้คืนไม่สูง ในทางกลับกัน การจัดการนั้นไม่ง่าย นอกจากนี้ยังมีปัญหามากมายที่เกี่ยวข้องกับการรีไซเคิลอะลูมิเนียม เช่น การลดการใช้ การรีไซเคิลอะลูมิเนียมที่ดี ทำสิ่งที่ไม่สำคัญ สิ่งดีๆ กลับกลายเป็นสิ่งมีค่าต่ำ”
ในแง่ของคุณสมบัติความล้าของวัสดุ อะลูมิเนียมมีความเสี่ยงมากกว่าเหล็กกล้า และการแปรรูปก็มีจำกัด” ประสิทธิภาพการล้าของส่วนประกอบหลักของยานพาหนะไม่เพียงควบคุมโดยคุณสมบัติของวัสดุเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงข้อบกพร่องของ วัสดุ ความสามารถในการออกซิเดชันของอลูมิเนียมมีความแข็งแรงมาก ข้อบกพร่องเหล่านี้มีผลกระทบค่อนข้างมากต่อประสิทธิภาพการทำงานเมื่อยล้าของส่วนประกอบ ง่ายมากที่จะไปผิด เหล็กไม่ออกซิไดซ์มาก และข้อบกพร่องของมันมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพความเมื่อยล้าค่อนข้างต่ำ” Zhu qiang กล่าวว่า "เฉพาะกับการปลอมไม่สามารถเป็นส่วนประกอบที่ซับซ้อนได้ การปลอมต้องได้รับการประมวลผล มิฉะนั้น มันไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการออกแบบโครงสร้างได้ โดยทั่วไปแล้ว การตีขึ้นรูปมีสองประเภท การยกเลิกการปรับโครงสร้างให้เหมาะสมหรือการประมวลผลใหม่ อย่างไรก็ตาม เมื่อพื้นผิวของโลหะผสมอะลูมิเนียมเสียหาย ประสิทธิภาพการล้าจะลดลง และราคาก็จะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง สิ่งเหล่านี้คือปัญหาที่โลหะผสมอะลูมิเนียมต้องแก้ไข และสามารถเปลี่ยนเหล็กได้หลังจากแก้ไขปัญหาเหล่านี้แล้ว”
