技术贴 | 轻盈伴“铝”：铝合金底盘零部件主打汽车轻量化下半场

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3.3 与铝同行：掘金底盘铝合金轻量化细分领域

3.3.1 铝合金转向节市场

转向节是汽车底盘的最重要的零部件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向， 近似于人的手腕脚腕。转向节的主要功用是传递并承受汽车前部载荷，支承并带动前 轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此， 要求其具有很高的疲劳强度。

铝合金的疲劳强度不如球墨铸铁。然而经过合理 CAE 后的铝合金转向节，通过几何 尺寸上的优化，完全可以满足承受载荷的要求。传统上转向节由球墨铸铁材料经过铸 造、机加工工艺制成。每个安装有独立悬挂的车轮均对应 1 个转向节，A 级 SUV 的 每个转向节重约为 5kg。平均每应用一个铝合金转向节，车重可以降低 2kg 左右。如 前文所述，转向节铝合金轻量化的全周期边际投入产出比（生命周期油费降低/零部 件成本上升）为 33.3，是性价比最高的轻量化领域之一。

近年多数豪华品牌已经在多个车型上应用铸铝材质的转向节以减轻簧下质量。我们所 调查的豪华品牌车型中，铝合金转向节的渗透率达到了 93%。普通品牌车型铝合金 转向节的渗透率仅有 21%，近年却有许多车型正逐渐切换为铝合金转向节。

到 2025年中国乘用车市场的铝合金转向节的渗透率有望达到当前豪华品牌的渗透率 水平，即 90%左右。届时将对应 51 万吨的铝合金用量，以及 174 亿的市场容量。相 对 2017 年，市场容量的绝对增量为 134 亿元，CAGR=20%。

3.3.2 铝合金悬架系统——控制臂市场

控制臂是底盘悬架系统的重要二级零部件，连接转向节与副车架，近似于人的小臂和 小腿。控制臂的尺寸和综合力学性能对车辆的操控、安全等性能有非常重要的作用。

早期的控制臂多采用铸铁、铸钢或钢板冲压焊接制成。随着计算机辅助设计与制造 （CAE、CAM）技术的提高，铝合金在强度上的劣势可以被经过优化的造型和制造 技术所弥补。锻造和铸造铝合金控制臂正在逐步替代钢和铸铁控制臂。

悬架系统主要分为麦弗逊、双叉臂、多连杆和扭力梁四种形式。其中麦弗逊、双叉臂 和多连杆为独立悬架，各自对应不同形式的控制臂，并都可以采用铝合金材料。扭力 梁为非独立悬架，主要应用在小型车上，没有控制臂。

麦弗逊、双叉臂和多连杆三种形式悬架的典型控制臂重量分别为每个车轮 10kg,18kg,21kg。采用铝合金材料制成的控制臂，可以在原有基础上减重 40%。

在豪华品牌车上，根据我们对 2017 年中国市场销量排名前 15 车型的调研，铝合金 控制臂的渗透率已经达到 48%。豪华品牌车型的前悬架为麦弗逊、双叉臂和多连杆 三种形式并存，后悬架主要是多连杆。豪华车型上双叉臂和麦弗逊悬架的控制臂以铝 合金材料为主。

普通品牌车型上，目前铝合金控制臂的渗透率仅有 2.7%，成本是主要的原因。普通 车型的前轮主要是麦弗逊悬架，后轮除了多栏杆悬架以外，近半数采用了不能使用铝 合金材料的扭力梁悬架。然而近年随着对更好的燃油经济性和操控的追求，铝合金控 制臂在普通品牌上的应用发展较快，大众速腾、帕萨特，日产轩逸、逍客、奇骏，现 代朗动等主流车型都不同程度地应用了铝合金控制臂。

铝合金控制臂的主要制造工艺为锻造、铸造、机加工、装配，单车价值在 500~1000 元。单车铝合金控制臂替换可以减重 13.1kg，所带来的额外成本为 447 元。然而， 这个轻量化变更使车辆在整个生命周期中节约的燃油费用高达 2718 元

随着轻量化的深入，我们预计未来铝合金控制臂将被应用在全部或绝大多数豪华品牌 车型中。普通车型上铝合金控制臂的渗透率将在 2020 年达到 16%，即美国乘用车市 场当前的水平，在 2025 年达到 30%。铝合金控制臂在全市场渗透率提升的其他驱动 力包括豪华品牌份额的不断上升，以及不适用铝合金的扭力梁悬架份额的下降。

我们预计到 2020 年，单车铝合金控制臂的平均用量将从现在的 1.1kg 提升到 4kg， 并在 2025 年进一步提升到 6.9kg。按照豪华车份额到 2025 年提升到 15%的预计， 届时将对应 24 万吨的铝合金用量，以及 82 亿的市场容量。相对 2017 年，市场容量 的绝对增量为 72 亿元，CAGR=30%。

3.3.3 铝合金悬架系统——副车架市场

副车架是前后车桥的骨架和主要组成部分。悬挂和转向系统通过它与车身相连接，相 当于人的肩与髋关节。副车架能够阻隔振动和噪声，减少其直接进入车厢的比例。

随着铝合金加工和连接工艺的成熟，钢制副车架可以用铝合金来替代。副车架的传统 生产工艺是先将钢板冲压变形成为副车架组件，再通过二氧化碳气体保护焊等工艺焊 接成形。单个钢制副车架的重量为 15~25kg，采用铝合金材料制成的副车架，可以 在原有基础上减重 40%。

铝合金副车架目前在国内乘用车市场的渗透率仅为 2.2%，在国内多种中高档车型上 已经批量应用。而在普通车型上广泛应用的障碍主要在于成本和供应商的集成能力。副车架是总成件，需要通过焊接、铆接等工艺把多种通过不同工艺制成的次级零部件 连接起来，工艺复杂，成品率低，导致总成本偏高。另外铝合金副车架对空间占用大， 影响其他零部件的空间布置（相对于钢材，由于要保持强度不变，铝合金产品的体积 较大）。因此铝合金在副车架上的渗透率低于转向节、控制臂等单体零部件。

铝合金副车架行业的进入壁垒相对较高，低成本、上游零部件供应商通常不具备打破 壁垒的能力。铝合金副车架的复杂性导致其需要通过复杂的试验验证，才能量产供货。同时，由于副车架运输不便，副车架供应商的工厂必须安排在整车厂附近以降低运输 和质量成本。通常只有已经作为系统供应商为主流整车厂配套底盘系统（如悬架、制 动）等的零部件供应商，才有能力开发铝合金副车架。

然而，由于铝合金副车架减重效用明显，轻量化所对应的效用也非常明显。

即使按照到 2025 年铝合金副车架渗透率达到 20%的保守估计，届时将对应 21 万吨 的铝合金用量，以及 91 亿的市场容量，相对 2017 年增量为 83 亿元，CAGR=36%。

3.3.4 铝合金制动系统零部件市场

铝合金在制动系统中的应用主要是在盘式制动器的制动钳壳体上。制动钳壳体用于安 装、保护制动活塞和制动摩擦片，充纳制动液，并与制动钳支架配合，确保能够精密 控制制动摩擦片的运动轨迹。

由于制动钳壳体对于材料强度的要求没有制动支架等其他制动系统零部件高，铝合金 是很好的轻量化替代品。当前多数制动钳壳体采用球墨铸铁材质，经过铸造、机加工 的工艺制成。每个前制动钳壳体重量约为 2.5kg，后制动钳壳体重量约为 1.5kg，采 用铝合金材质可以减重 40%左右。由于后轮制动钳壳体重量低，成本低，目前一些 中高端车型的后轮制动钳壳体已经采用了铝合金材质。

铝合金制动钳壳体目前在国内乘用车市场的渗透率仅为 2%左右，但性能与制造工艺 并不构成铝合金制动钳壳体的应用阻碍。过往铝合金渗透率不高的主要原因是制动系 统（Tier1 供应商提供）市场集中度低，竞争激烈，Tier1 供应商没有动力主动大规模 应用成本较高的铝合金制动钳壳体。在对零部件成本不敏感的跑车和高端豪华品牌 （如保时捷）领域，意大利厂商 Brembo 作为铝合金制动钳的主要供应商已经有了长 久的供货经验。随着轻量化推动力的不断加强以及 Tier1 市场集中度的提升，铝合金 的市场渗透率将快速提升，未来铝合金制动钳壳体的需求将出现放量。

按照到 2025 年铝合金渗透率达到 70%的估计，届时将对应 25 万吨的铝合金用量， 以及 63 亿的市场容量，相对 2017 年增量为 62 亿元，CAGR=60%。

铝合金制动钳壳体制造商一般作为 Tier2/3 供应商，通过系统供应商(Tier1)，车桥装 配厂（Tier1 或整车厂自营）供给整车厂。对于制动系统来说，通常 Tier2/3 没有设计 和验证的能力，仅负责制造。Tier1 负责设计、验证以及产业链上下的沟通协调，与 整车厂直接签订合同，在产业链中的附加值较高。

法资企业百炼作为行业龙头，占有中国市场的大部分市场份额。宁波科达近年铝合金 壳体业务快速发展，2017 年销量 0.35 亿元，近 3 年 CAGR=168%，是广汽乘用车、 菲亚特克莱斯勒、吉利等主流车企的供应商。

Tier1 一般作为制动钳壳体的设计方，用铝合金制动钳壳体装配成制动器总成供给整 车厂。Tier1 供应商中，华域汽车(28.360, 0.00, 0.00%)与大陆汽车合资的上海汽车制动系统有限公司以及 亚太股份(5.450, 0.00, 0.00%)近年铝合金制动器的市场份额较大，覆盖了多个主流车企。

4. 其他铝合金轻量化市场：关注下游需求

铝合金在其他汽车系统中的应用主要分三类：

 各种功能模块（如电机、热管理系统、变速箱、动力总成）的外壳和托架；轮毂；车身结构件、覆盖件。

前两者中铝合金的主要形式为压铸零部件，车身上应用的主要形式为铝挤压和冲压铝 合金。

4.1 压铸类铝合金轻量化零部件市场集中度提升

压铸铝合金零部件市场未来的增长将主要来自于乘用车产销量的增长。在多数压铸类 铝合金零部件的应用场合，铝合金的渗透率已经很高，达到 80%以上。甚至在转向 机壳体等领域，一些厂商已经在研究利用更加轻质的材料，如碳纤维和塑料来替代铝 合金。铝合金在压铸铝轮毂行业的渗透率也已经很高，市场竞争充分。

由于市场已经较为稳定，技术成熟，压铸铝合金零部件厂商之间的竞争将加剧。随着 国内乘用车市场增速放缓，汽车零部件供应商的高运营杠杆对利润的影响将逐渐加大。

4.2 车身铝合金零部件不确定性高

车身结构件和覆盖件目前主要仍以普通钢材、高强度钢材为主，铝合金的渗透率不足 3%。随着轻量化的深入，铝合金的应用有望显著增长。然而，车身设计变更涉及到 的范围很广，总成本高，乘用车企业在变动车身主要材质时需要做的考量远多于轻量 化底盘单个零部件。同时，车身轻量化的相对效用也没有底盘等簧下质量轻量化高。 随着成本相对较低的高强度钢在车身结构件上应用的推广，未来可能有更多的整车厂 选择钢铝混合车身，全铝车身推广的不确定性将会越来越高。

目前车用铝材市场中，诺贝丽斯等跨国巨头已经推出了成熟的产品，国内企业作为后 发，追赶的难度较大。未来铝合金车身零部件的设计与制造可能分散到整车厂、零部 件供应商以及铝材供应商等多个环节。

4.3 铝合金压铸设备市场将受益于下游需求提升

铝合金压铸工艺所采用的专用设备与传统的钢铁铸造设备差异很大，不能通用。铸铁 生产线的供应商均不能生产铝合金压铸生产线。由于铝水密度低，流动性不如铁水， 许多铝合金零部件在铸造时只能采用专用的压铸设备以避免出现浇不足、砂孔和缩松 等缺陷。相对于传统的重力铸造生产线，压铸生产线对流体、系统集成等方面都有更 高的要求，之前被国外企业所垄断。

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