高强度轻量化商用车车轮开发的背景及意义

2015年(万 件) 3000 400 4500 1100 2500 11500
总体产量
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1.汽车车轮行业概况
1800 1600
1600
1400 1200 1000 800 600 400 200 0
1500
700
700 420
400
兴民钢圈 正兴车轮 东风车轮 金固车轮 日上车轮 一汽富维
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1.汽车车轮行业概况
产品的一半用于出口。出口的国家有美 国、日本、俄罗斯、韩国、加拿大、德国、 印度等多个国家。 反倾销调查 印度铝制品协会向印度商工部提交对中国 的反倾销调查。 美国向中国的出口与钢轮进行反倾销调查
提高竞争力，提高车轮性能及品质！
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1.汽车车轮行业概况
汽车车轮主要以钢制车轮、铝制车轮为主，也包含极少量的镁合金和碳纤维 车轮（主要用于跑车和改装车等）。 乘用车车轮：为防止爆胎事故，乘用车基本全部采用无内胎车轮。
2012年中国车轮总产量约2.2亿件 我国目前车轮制造企业400家左右，钢轮企业和铝轮企业各占一半。 整个产能约4~5亿件，目前产能利用率约60~70%左右。
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1.汽车车轮行业概况
类 别 乘用车 钢制车轮 商用车 出 口 整车配套 配件市场 整车配套 配件市场
2012年(万 件) 2200 400 3900 1100 2000 9600
类别 地区 用钢情况和趋势分析 600MPa双相钢已广泛应用，780MPa级别已批量应用，DP800和残 余奥氏体钢(TRIP)为发展趋势。 主体采用490MPa及以下级别，550MPa和DP600已经实现工业生产
欧美
乘用车 中国
和应用，650MPa和700MPa已开始试制和推广。
主体强度级别为550MPa，型钢车轮、330MPa和380MPa已不再应 用。 国内以380MPa和420MPa级别为主，330-460MPa级别占总量90%， 490MPa及以上级别2012年产量20万吨。
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3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
1200
国外钢厂 国内钢厂
JFE、住友金属量产 轮辐：590MPa 轮辋：780MPa
新日铁780-980MPa组合钢圈
1000
抗拉强度/MPa
800
新日铁量产 轮辐：780MPa 轮辋：980MPa
600
蒂森克虏伯
780MPa 980MPa
400
首钢、本钢、宝钢研发
车轮是最重要的汽车构件之一。 2012年中国汽车产量为1927万辆，其中乘用车1552.4万辆，商用车374.6 万辆。按照分类，乘用车配置4个车轮和1个备胎轮，中重型卡车配置20-24个 车轮和2个备胎轮，平均每个商用车用车轮9个计算。
目前，中国乘用车用车轮年需求约1.6亿件，其中整车配套7500万件，售后 配件市场约1500万件，出口7000万件；商用车车轮年需求约6700万件，整车 配套约3900万件，售后配件市场1100万件，出口1700万件。
高强度车轮车轮：2个对标产品的疲劳，一个产品转到120多万失效，另一个 产品转到140万失效。而目前国产的疲劳寿命还是略低。
国产材料的稳定性差，有些材料的疲劳寿命曲线不稳定（每个批次的不同）， 造成实际生产中采用了保守的开发设计，有些产品的疲劳寿命的富余量较大。 如何提高钢材的疲劳寿命？ 优化的结构 组织、成分、带状组织 车轮的疲劳
车轮类别 铸造铝合金 铝制车 轮 存在问题 强度低、存在铸造气孔及缩孔缩松缺 使用要求 不能满足轻、中、
陷。
具有轻量化、精度高、散热性好和承
重型
可以满足中、重 型 限用于低端车辆 满足轻、中、重
锻造铝合金 载能力高等优点，但成本是钢制车轮4-5 倍。 由于气密性问题，型钢车轮必须使用 内胎，重量大，爆胎几率高，影响应用。 采用深槽设计，可以不使用内胎，实
200 1970-80
1980-90
1990-2000 2000-10 年代
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3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
尺寸 inch 19.5 x 7.50 22.5 x 7.50 22.5 x 7.50 22.5 x 8.25 22.5 x 8.25 22.5 x 8.25 22.5 x 8.25 22.5 x 9.00 22.5 x 9.00 24.5 x 8.25 24.5 x 8.25 24.5 x 8.25 偏置 inch 6.40" 6.50" 6.50" 6.62" 6.62" 6.62" 6.62" 5.77" 7.00" 6.62" 6.62" 6.62" 厚度 mm 10.97 10.80 10.80 12.57 10.80 10.80 12.57 13.13 14.94 10.97 10.97 12.57 重量 kg 29.5 34.5 35.4 37.2 31.8 30.8 38.1 41.7 46.3 35.8 34.9 44.0 孔数 5 5 2 5 2 5 2 5 5 2 5 2 最大载荷 kg 3,039.1 3,220.5 3,220.5 3,628.7 3,356.6 3,356.6 3,628.7 4,535.9 4,535.9 3,356.6 3,356.6 3,628.7
★
— — ★ ★ ★ —
★
— — ★ ★ ★ —
★
— — ★ ★ ★ — ★
★
— — ★ ★ ★ ★ ★ ★ — 8920 8920
★ ★ 8490 8860
★ — 8380 TBD
★ — 8260 8360
注：表中★为可选装配，—为不可选装配，实际测重车型为6×4牵引车
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3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
车轮类别 铝制车轮
应用比例 80%
成型方法
乘用车等级 中、高端
特点和方向 铝制车轮美 观、重量轻和
铸造，及少量锻
造和半固态挤压成型。 轮辐：冲压和旋 压；轮辋：滚型； 轮辐和轮辋焊接。
钢制车轮
20%
出租车、面包 安全，代表着
车等低端
Leabharlann Baidu
未来发展趋势。
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1.汽车车轮行业概况
车轮一般由轮辐和轮辋组成，轮辐指车轮中间的支撑部分，轮辋指车轮外围 与轮胎接触部分。轮辐采用冲压制造，轮辋采用辊压制造，轮辐和轮辋采用缝 焊焊接成车轮整体。
商用车及其车轮的轻量化对节能减排的意义更大，以重卡为例，配备24个车轮， 每个车轮减重5kg，共可减重120kg，每辆卡车每年行驶15万公里，可实现年节 约高速公路过路费以及燃油费几千元。
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3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
22.5X8.25产品，美国生产的产品重量为30Kg ，而我国出口的产品重量为 ~34kg 。
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3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
2011中国物流商用车汽车用车轮行业产量及未来高强度车轮需求预测
2011年 物流车型 半挂车 厢式运输车 篷式运输车 运输（化工、油料、粉料）罐 式车 仓栅运输车 其他车辆（如甩挂） 国内合计： 长途物流 出口 总计 车型产量 22.9万辆 37.6万辆 1.7万辆 1.2万辆 20.6万辆 20万辆 84万辆 50万辆 2011年物流车型车轮应用，只 350万 600万 20万 15万 300万 300万 约1600万 800~1300万 500万只 约2000万只
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2.钢制车轮及车轮钢
结合汽车行业轻量化发展趋势，未来汽车钢制车轮的重点技术工作包括： 车轮轻量化设计技术； 高强度钢车轮的研发； 钢车轮轮辋变截面设计与制造技术； 车轮关键制造设备性能的提升； 制造技术和制造设备的自动化等。
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2.钢制车轮及车轮钢
车轮的台架试验 冲击台架试验 径向疲劳台架试验 轴向疲劳台架试验 双轴疲劳台架试验
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目录
1 2 3
汽车车轮行业概况 钢制车轮及车轮钢 汽车轻量化及轻量化车轮开发
4
5
核心技术
商用车车轮发展趋势
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3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
基于节能和环保的发展趋势，汽车工业节能减排刻不容缓，汽车轻量化是汽 车节能减排的有效手段，试验结果表明：汽车质量每减轻10%，油耗下降 6%-8%，排放量下降4%。随着物流行业的规范化、国家对超载的管控、燃 油消耗的节约需求，高强度轻量化钢制车轮用量将不断上升，目前无内胎的 滚型车轮已经被大量应用在中重型卡车上。车轮作为高速旋转的非簧载质量， 其轻量化节能是其它零部件的1.5倍左右，效果尤为显著。
欧美 商用车 中国
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2.钢制车轮及车轮钢
根据中汽协会“十二五规划”，2015年汽车总量预计达到2500万辆，其中 乘用车2080万辆，商用车420万辆；综合国内配套、售后配件和出口的市场需 求，2015年车轮产量预测见表，对应的车轮用钢量将达到400万吨，主要用于商 用车整车配套用钢制车轮。 市场分类 国内配套 售后配件 出 口 合 计 车轮产量(亿件) 1.5 0.3 1.4 3.2 钢制车轮产量(亿件) 0.75 0.15 0.25 1.15
钢制车 轮
型钢车轮 滚型车轮
现轻量化，爆胎几率低，且安全性能高。 型
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1.汽车车轮行业概况
商用车车轮
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目录
1 2 3
汽车车轮行业分析 钢制车轮及车轮钢 汽车轻量化及轻量化车轮开发
4
5
轻量化车轮开发核心技术
商用车车轮发展趋势
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2.钢制车轮及车轮钢
按照乘用车钢轮每件9kg和商用车钢轮
每件40kg计算，乘用车和商用车整车配套 钢制车轮年用钢量分别为40万吨和200万
• 减重目标为2020年减重15~20%。
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3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
大梁：200-400kg
车轮：100~400kg 挂车：300~1500kg 悬架：100~500kg 驾驶室：100~200kg
车桥：50~100kg
其他：50~100kg
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3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
国内主流重卡轻量化配置及自重对比
在法规方面，在2014-2018年间，美国商用车油耗将降低10-20%， 日本要求降低12%，欧洲要求满足欧7标准。从国内外油耗差异来 看，国内外差异仍较大，
• 到2020年，一汽不同车型的减重在10~18%。
东风商用车技术中心蒋学锋：商用车将向“高端、高配的中重卡” 方向发展。东风将投入较大的研发力量进行商用车研发，其预计 2015年全行业的牵引车成本将增加30%。
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1.汽车车轮行业概况
钢制车轮一般不如铝合金车轮美观，所以钢制车轮的仿铝化处理以及加外罩 是常见的做法。
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1.汽车车轮行业概况
商用车车轮：商用车以载货运输为主要目的，要求车轮具有高的承载性能和 轻量化性能。商用车铝合金车轮包括铸造和锻造两种，钢制车轮包括型钢车轮 和滚型车轮，四种类型车轮特点见表，高强度轻量化钢制滚型车轮和锻造铝合 金车轮代表我国商用车车轮的发展方向。
高强度轻量化商用车车轮开发的 背景及意义
路洪洲
目录
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汽车车轮行业分析 钢制车轮及车轮钢 汽车轻量化及轻量化车轮开发
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轻量化车轮开发核心技术
商用车车轮发展趋势
1
目录
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汽车车轮行业分析 钢制车轮及车轮钢 汽车轻量化及轻量化车轮开发
4
5
轻量化车轮开发核心技术
商用车车轮发展趋势
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1.汽车车轮行业概况
轻量化配置 铝壳变速箱 驾驶室塑料件和复合材料 单层车架 短轴距 前悬架少片簧 重汽HOWO ★ ★ ★ ★ ★ 东风天龙 — ★ ★ ★ ★ 解放J6 ★ ★ ★ — ★ 德隆F3000 ★ ★ ★ — ★ 福田欧曼 — ★ ★ — ★ 红岩杰狮 — ★ ★ — ★ 北奔V3 — ★ ★ — ★
后悬架少片簧
气囊悬架 橡胶悬架 断开式悬架 轻量化后桥 铝合金油箱 铝合金储气筒 轻量化车轮 真空胎 盘式制动器 厂家公布质量（Kg） 实际测得质量（Kg）
★
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 8080 8080
★
★ — ★ ★ ★ ★ ★ ★ — 8360 8500
★
★ — ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 8600 8500
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3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
自重超重现象比乘用车严重 商用车占每年汽车耗油总量的白分之七十五 国家已禁止运输超载现象 商用车的轻量化乃当务之急
载重效率=货物重量/自重量
Volvo FE =1.67
20
国产车 =1.0-1.4
3.汽车轻量化及轻量化车轮开发
• 一汽将从多个方面解决油耗问题。其中轻量化是 一汽技术中心张志强：2010年以后，国内运价的增长速度低于油价 一汽的解决方案之一。 的增长速度，进而造成了货运成本提高，物流行业更加重视车辆的 燃油经济性。
吨，加上配件和出口市场，中国车轮用钢总
量为300多万吨，其中专用车轮钢约有 120-150万吨，国内主要车轮钢生产厂家 为本钢、首钢、宝钢、武钢、马钢、安钢和 鞍钢，其中本钢和首钢年产量均达到30万 吨规模。
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2.钢制车轮及车轮钢
乘用车用钢制车轮存在一定的差距，主要体现在强度级别；载货商用车用车 轮，欧美主要采用高强度钢制宽基车轮、以及少量锻造铝制的宽基车轮，而国内 商用车钢制车轮材料的强度还停留在低强度级别（420MPa~490,MPa）