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鋁合金底盤零部件主打汽車輕量化下半場

2020-10-26 09:59:53

通過草根調研的方式,可以更加清楚的了解到汽車產業一線的一些情況。根據對2017年款國產乘用車的調研,可以發現鋁合金在轉向節(羊角)、控制臂、副車架和制動鉗殼體上的平均滲透率分別為:27%、7%、2%和2%。

如果再按細分市場來看,滲透率會呈現豪華品牌高,普通品牌低(但在快速上升)的特點。

調研數據顯示,2017年款普通品牌車型中,鋁合金零部件在轉向節、羊角中的滲透率為21%,控制臂為3%,副車架和制動鉗殼體上還沒有應用。由此可見,當前鋁合金在普通乘用車品牌中的滲透率還在絕對低位(增長空間廣闊)!

然而有一點仍然值得注意,應用了鋁合金底盤零部件的普通品牌車型基本都是各品牌的銷量主力或旗艦車型。如H6之于長城哈弗,英朗、昂科威之于別克,銳界之于福特,思域之于本田等。

相對而言,鋁合金零部件在豪華車型中的滲透率就顯得比較高。2017年款豪華品牌車型中,鋁合金零部件在轉向節中的滲透率為93%,控制臂為48%,副車架為32%,制動鉗殼體為27%。

考慮到示范效應,鋁合金的推廣速度加快值得期待!

另一方面,隨著國民消費升級的進行,國產豪華車型在中國乘用車市場的份額越來越高,其對相關整車廠雙積分計算的貢獻也將越來越大。

眾所周知,高配的豪華車型的油耗普遍偏高,因此未來相關整車廠有更大的動力去實施輕量化以滿足雙積分要求,鋁合金零部件的份額有望繼續擴大。

從實際的用量來看,數據顯示當前國產車單車鋁合金用量僅為111kg,與美國的186kg相比,有67%的提升空間。與此同時,美國市場的單車鋁合金用量還在不斷的提高過程中,主要驅動力與中國市場的類似。

通過對比主要輕量化驅動力,中國的油價始終高于美國,且中國新能源汽車銷量增速遠高于美國。因此,鋁合金輕量化應用在中國的增速會高于美國,未來國內單車用鋁量將趨近美國水平。

增長的重要區就是在在鋁合金滲透率尚低的底盤領域,相關鑄鋁、鍛鋁零部件供應商有望充分獲取鋁合金增量市場帶來的紅利;

在鋁合金滲透率已經較高的動力總成(如發動機缸體、缸蓋、油底殼)和電機(如各種電機殼體)、電子領域,相關零部件供應商仍可以從乘用車市場的增長,尤其是新能源汽車市場的快速增長中獲取可觀的紅利。

回顧汽車輕量化市場的發展,2011年以來,全部鋁合金汽車零部件市場的CAGR約為10%。隨著輕量化的廣泛實施后,單車鋁合金用量在2020年前將快速提升,到2025年與國際主流車企當前的水平相仿,即在3~8年內增加33~67kg。

按國內乘用車銷量CAGR=5%,當前鋁合金零部件單價范圍為20~50元/kg,產品單價年降2%(考慮到市場實際情況,下同)計算,到2025年,鋁合金汽車零部件的總市場容量將達629萬噸,年總產值將高達1439億元。

再來細看,被認為是增長潛力最大的是鋁合金輕量化底盤零部件。預計其總用量的CAGR預計為27%,總市場容量到2025年將達到410億元,相對2017年增量為350億元。底盤領域鋁合金平均滲透率(不含輪轂,下同)將從當前的8%,提升到2020年的27%和2025年的45%。

從細分領域具體來看,主要市場包括:“轉向節、控制臂、副車架、零部件”這幾個環節,接下來就一一詳細了解一番:

1、鋁合金轉向節市場 

轉向節是汽車底盤的最重要的零部件之一,能夠使汽車穩定行駛并靈敏傳遞行駛方向, 近似于人的手腕腳腕。轉向節的主要功用是傳遞并承受汽車前部載荷,支承并帶動前 輪繞主銷轉動而使汽車轉向。在汽車行駛狀態下,它承受著多變的沖擊載荷,因此, 要求其具有很高的疲勞強度。 

雖然鋁合金的疲勞強度不如球墨鑄鐵,然而經過合理CAE后的鋁合金轉向節,通過幾何尺寸上的優化,完全可以滿足承受載荷的要求。傳統上轉向節由球墨鑄鐵材料經過鑄造、機加工工藝制成。每個安裝有獨立懸掛的車輪均對應1個轉向節,A級SUV的每個轉向節重約為5kg。平均每應用一個鋁合金轉向節,車重可以降低2kg左右。轉向節鋁合金輕量化的全周期邊際投入產出比(生命周期油費降低/零部件成本上升)為33.3,是性價比最高的輕量化領域之一。

近年多數豪華品牌已經在多個車型上應用鑄鋁材質的轉向節以減輕簧下質量。在調研的豪華品牌車型中,鋁合金轉向節的滲透率達到了93%。普通品牌車型鋁合金轉向節的滲透率僅有21%,近年卻有許多車型正逐漸切換為鋁合金轉向節。結合豪華、普通品牌對應的市場份額,推測2017年中國市場配有鋁合金轉向節的乘用車約為615萬輛,市場總份額26%左右,對應市場容量約為40億元。

到2025年中國乘用車市場的鋁合金轉向節的滲透率有望達到當前豪華品牌的滲透率水平,即90%左右。屆時將對應51萬噸的鋁合金用量,以及174億的市場容量。相對2017年,市場容量的絕對增量為134億元,CAGR=20%。

伯特利,2017年鋁合金轉向節產量約350萬件,業務營收為5.33億元。根據對鋁合金在國內轉向節市場滲透率的估計,伯特利的市場占有率在13%左右,為市場龍頭。

拓普集團,在其主營的NVH產品線上深度綁定吉利,在杭州灣吉利基地附近建廠生產鋁合金轉向節,有望成為沃爾沃、領克和吉利品牌多種車型的鋁合金轉向節供應商。

上海匯眾,在主要客戶中,上汽乘用車、上汽通用、上汽大眾2017年和今年以來銷量增幅明顯,未來轉向節業務有望隨著通用和大眾車型的穩定增長而擴張。

2、鋁合金懸架系統——控制臂市場

控制臂是底盤懸架系統的重要二級零部件,連接轉向節與副車架,近似于人的小臂和小腿??刂票鄣某叽绾途C合力學性能對車輛的操控、安全等性能有非常重要的作用。

早期的控制臂多采用鑄鐵、鑄鋼或鋼板沖壓焊接制成。隨著計算機輔助設計與制造(CAE、CAM)技術的提高,鋁合金在強度上的劣勢可以被經過優化的造型和制造技術所彌補。鍛造和鑄造鋁合金控制臂正在逐步替代鋼和鑄鐵控制臂。

懸架系統主要分為麥弗遜、雙叉臂、多連桿和扭力梁四種形式。其中麥弗遜、雙叉臂和多連桿為獨立懸架,各自對應不同形式的控制臂,并都可以采用鋁合金材料。扭力梁為非獨立懸架,主要應用在小型車上,沒有控制臂。

麥弗遜、雙叉臂和多連桿三種形式懸架的典型控制臂重量分別為每個車輪10kg,18kg,21kg。采用鋁合金材料制成的控制臂,可以在原有基礎上減重40%。

在豪華品牌車上,根據對2017年中國市場銷量排名前15車型的調研,鋁合金控制臂的滲透率已經達到48%。豪華品牌車型的前懸架為麥弗遜、雙叉臂和多連桿三種形式并存,后懸架主要是多連桿。豪華車型上雙叉臂和麥弗遜懸架的控制臂以鋁合金材料為主。

普通品牌車型上,目前鋁合金控制臂的滲透率僅有2.7%,其背后的原因主要是來源于成本。普通車型的前輪主要是麥弗遜懸架,后輪除了多欄桿懸架以外,近半數采用了不能使用鋁合金材料的扭力梁懸架。然而近年隨著對更好的燃油經濟性和操控的追求,鋁合金控制臂在普通品牌上的應用發展較快,大眾速騰、帕薩特,日產軒逸、逍客、奇駿,現代朗動等主流車型都不同程度地應用了鋁合金控制臂。汽車工藝師真不錯。

鋁合金控制臂的主要制造工藝為鍛造、鑄造、機加工、裝配,單車價值在500~1000元。單車鋁合金控制臂替換可以減重13.1kg,所帶來的額外成本為447元。然而,這個輕量化變更使車輛在整個生命周期中節約的燃油費用高達2718元

隨著輕量化的深入,預計未來鋁合金控制臂將被應用在全部或絕大多數豪華品牌車型中。普通車型上鋁合金控制臂的滲透率將在2020年達到16%,即美國乘用車市場當前的水平,在2025年達到30%。鋁合金控制臂在全市場滲透率提升的其他驅動力包括豪華品牌份額的不斷上升,以及不適用鋁合金的扭力梁懸架份額的下降。

預計到2020年,單車鋁合金控制臂的平均用量將從現在的1.1kg提升到4kg,并在2025年進一步提升到6.9kg。按照豪華車份額到2025年提升到15%的預計,屆時將對應24萬噸的鋁合金用量,以及82億的市場容量。相對2017年,市場容量的絕對增量為72億元,CAGR=30%。

目前,拓普集團是國內市場中最重要的鋁合金控制臂供應商,2017年產值3.6億元,單車價值約800元,市場份額36%左右??鐕瘓FChassix旗下的蘇州安路特和民營企業駱氏集團是另兩家重要的供應商。其他供應商的市場份額較低。

3、鋁合金懸架系統——副車架市場

副車架是前后車橋的骨架和主要組成部分。懸掛和轉向系統通過它與車身相連接,相當于人的肩與髖關節。副車架能夠阻隔振動和噪聲,減少其直接進入車廂的比例。

隨著鋁合金加工和連接工藝的成熟,鋼制副車架可以用鋁合金來替代。副車架的傳統生產工藝是先將鋼板沖壓變形成為副車架組件,再通過二氧化碳氣體保護焊等工藝焊接成形。單個鋼制副車架的重量為15~25kg,采用鋁合金材料制成的副車架,可以在原有基礎上減重40%。

鋁合金副車架目前在國內乘用車市場的滲透率僅為2.2%,在國內多種中高檔車型上已經批量應用。而在普通車型上廣泛應用的障礙主要在于成本和供應商的集成能力。副車架是總成件,需要通過焊接、鉚接等工藝把多種通過不同工藝制成的次級零部件連接起來,工藝復雜,成品率低,導致總成本偏高。另外鋁合金副車架對空間占用大,影響其他零部件的空間布置(相對于鋼材,由于要保持強度不變,鋁合金產品的體積較大)。因此鋁合金在副車架上的滲透率低于轉向節、控制臂等單體零部件。

鋁合金副車架行業的進入壁壘相對較高,低成本、上游零部件供應商通常不具備打破壁壘的能力。鋁合金副車架的復雜性導致其需要通過復雜的試驗驗證,才能量產供貨。同時,由于副車架運輸不便,副車架供應商的工廠必須安排在整車廠附近以降低運輸和質量成本。通常只有已經作為系統供應商為主流整車廠配套底盤系統(如懸架、制動)等的零部件供應商,才有能力開發鋁合金副車架。

然而,由于鋁合金副車架減重效用明顯,輕量化所對應的效用也非常明顯。即使按照到2025年鋁合金副車架滲透率達到20%的保守估計,屆時將對應21萬噸的鋁合金用量,以及91億的市場容量,相對2017年增量為83億元,CAGR=36%。


目前,國產乘用車的副車架主要是進口或者由跨國公司在國內的子公司提供。上海皮爾博格作為華域汽車的子公司,為上汽集團的自主品牌及其合資公司車型提供一部分的鋁合金副車架。鋁合金副車架的單車價值在1500元左右。萬安科技作為車橋總成供應商,其鋁合金輕量化汽車底盤模塊化基地也已于2018年年初正式投產。拓普集團也有鋁合金副車架產品正在開發中。


4、鋁合金制動系統零部件市場

鋁合金在制動系統中的應用主要是在盤式制動器的制動鉗殼體上。制動鉗殼體用于安裝、保護制動活塞和制動摩擦片,充納制動液,并與制動鉗支架配合,確保能夠精密控制制動摩擦片的運動軌跡。


由于制動鉗殼體對于材料強度的要求沒有制動支架等其他制動系統零部件高,鋁合金是很好的輕量化替代品。當前多數制動鉗殼體采用球墨鑄鐵材質,經過鑄造、機加工的工藝制成。每個前制動鉗殼體重量約為2.5kg,后制動鉗殼體重量約為1.5kg,采用鋁合金材質可以減重40%左右。由于后輪制動鉗殼體重量低,成本低,目前一些中高端車型的后輪制動鉗殼體已經采用了鋁合金材質。

鋁合金制動鉗殼體目前在國內乘用車市場的滲透率僅為2%左右,但性能與制造工藝并不構成鋁合金制動鉗殼體的應用阻礙。過往鋁合金滲透率不高的主要原因是制動系統(Tier1供應商提供)市場集中度低,競爭激烈,Tier1供應商沒有動力主動大規模應用成本較高的鋁合金制動鉗殼體。在對零部件成本不敏感的跑車和高端豪華品牌(如保時捷)領域,意大利廠商Brembo作為鋁合金制動鉗的主要供應商已經有了長久的供貨經驗。隨著輕量化推動力的不斷加強以及Tier1市場集中度的提升,鋁合金的市場滲透率將快速提升,未來鋁合金制動鉗殼體的需求將出現放量。

按照到2025年鋁合金滲透率達到70%的估計,屆時將對應25萬噸的鋁合金用量,以及63億的市場容量,相對2017年增量為62億元,CAGR=60%。

鋁合金制動鉗殼體制造商一般作為Tier2/3供應商,通過系統供應商(Tier1),車橋裝配廠(Tier1或整車廠自營)供給整車廠。對于制動系統來說,通常Tier2/3沒有設計和驗證的能力,僅負責制造。Tier1負責設計、驗證以及產業鏈上下的溝通協調,與整車廠直接簽訂合同,在產業鏈中的附加值較高。

法資企業百煉作為行業龍頭,占有中國市場的大部分市場份額。寧波科達近年鋁合金殼體業務快速發展,2017年銷量0.35億元,近3年CAGR=168%,是廣汽乘用車、菲亞特克萊斯勒、吉利等主流車企的供應商。


Tier1一般作為制動鉗殼體的設計方,用鋁合金制動鉗殼體裝配成制動器總成供給整車廠。Tier1供應商中,華域汽車與大陸汽車合資的上海汽車制動系統有限公司以及亞太股份近年鋁合金制動器的市場份額較大,覆蓋了多個主流車企。

鋁合金以其高性價比,技術成熟,應用范圍廣等特點,成為平衡輕量化收益與成本的最優解;省錢就是王道,毫無疑問汽車輕量化趨勢正當時?。ū疚霓D自:商品定價權,參考研報:東興證券)


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