吉星机械生产的各种铝合金结构件摆满展示架。
谈及汽车性能表现，环保设备人们大多只关注发动机、变速箱、底盘三大件。但对于整车而言，能够让诸多部件牢牢固定在车体上的承力件，其质量与性能也极其重要。在哈尔滨就有这样一家企业为众多国内外车型供应高强高韧铝合金关键承力件，它就是哈尔滨吉星机械工程有限公司。
吉星机械不仅是一汽丰田一级供应商，其产品还广泛应用在红旗、一汽大众、理想、高端摩托等16种高端车型上，国内细分市场份额超过21%。企业依靠核心团队所掌握的国内领先、国际先进的铝合金挤压铸造技术，在2024年一季度产值同比增长38.9%，实现“开门红”。凭借“汽车用高强韧铝合金结构件挤压铸造技术及应用”项目，吉星机械成为近期入选“2023年度黑龙江省科学技术奖提名项目”名单中唯一的民营制造业企业。
打破国外垄断，国产铝合金挤压铸造件冰城造
企业产品展示架上陈列着诸多汽车用零部件，这些是吉星机械的核心产品——上百种铝合金材质的差速器支架、发动机支架、转向节等关键承力件。这些产品结构、形状、大小各异，与传统同类型钢、铁材质锻造或铸造的产品相比更轻——减重比例最高超过六成，且强度、韧性完全符合要求，满足了汽车轻量化进程中对关键零部件高强、高韧及降本需求。
外形不规则的汽车铝合金结构件，需要靠挤压铸造技术生产加工——将铝液注入模具中，通过挤压铸造成型。“这个过程原理看似简单，却涉及金属材料、模具结构设计、挤压设备与环境等多个方面。任何一个环节出了问题，生产出来的产品就不合格。”哈尔滨吉星机械工程有限公司总经理王海波说，挤压铸造工艺要求精密高效，目前企业生产的支架、转向节、散热器等汽车结构件均采用此工艺。
而十几年前，这类汽车铝材铸件产品依赖日本等国家进口，国产化替代很难。一方面，国内在铝合金加工上以高压铸造和锻造两种工艺为主，前者生产效率高，但承力效果差；后者承力效果虽然好，但生产成本高，且效率低；另一方面，由于国外对我国铝合金铸造技术及生产设备封锁，即便了解原理也很难转化为实际生产。
为了解决“卡脖子”难题，吉星机械从原材料入手，创新研发铝合金复合材料成分，将所用金属原料的配比展开逐一调试。同时，改进现有生产设备和技术，反复设计铸件结构等30余个挤压成型工艺参数，最终实现高强高韧铝合金挤压铸造自主生产，产品性能代替锻件。这一研发过程，耗时三四年。
目前，吉星机械的高强高韧铝合金新型轻量化产品，已被天津国家汽车检测中心等国家级检测机构及权威机构评价为“强度和塑性力学性能指标达到国际先进水平”“铝镁合金挤压铸造技术达到国内领先水平”“填补了我国高端铝镁合金汽车关键承力件在汽车轻量化领域需求的空白。”
提前7年技术储备，一跃成为合资品牌一级供应商
凭借着生产高强高韧铝合金新型轻量化产品的核心技术，吉星机械实现了相关产品的国产化替代。汽车轻量化是实现汽车节能减排的重要途径，在这一进程中，吉星机械从单一为传统制造业生产铝合金配套铸件的企业，一跃闯入汽车领域，率先在国内第一个将铝合金挤压铸造产品应用在汽车上。
一切看似偶然，实则必然。
吉星机械创办人、董事长吉泽升曾是哈尔滨理工大学教授，专业研究方向正是金属材料及热处理。“在日本进修研学期间，见识到日本在铝合金挤压铸造领域的领先水平。”吉泽升介绍，早在2004年，他已为我省一家企业研发过相关工艺的产品。但苦于当时国内没有实现相应标准的挤压铸造工艺设备，所研发的产品无法批量生产，吉泽升便将此技术进行了储备，并通过哈尔滨理工大学申请了专利。
这一储备就是7年。2011年，吉星机械等到机会。
“一汽丰田作为合资品牌汽车，最初进入国内汽车制造市场时，在合同条款中就有一条关于零部件国产化比例的要求。”吉泽升说，至2011年时，一汽丰田着手推进汽车铝合金件进行国产化替代事宜，但日本丰田不愿分享技术，又考虑到自身品牌发展，决定在我国寻找符合需求的产品。
当时，国内还没有企业掌握符合日方需求标准的技术，更别提生产出相应的汽车承力件产品。但巧合的是，日本丰田在我国寻找企业时，发现了当年吉泽升在哈理工申请的技术专利，便找到他了解情况。机会摆在面前，吉泽升毫不犹豫地伸出了手——通过高校知识产权转化，他将专利买了回来，按照日本丰田的品控要求，采购并改造挤压铸造设备、设计模具、搭建生产线……由此走上为一汽丰田开发支架类系列产品的道路。这一开发就是3年多的时间。
“日本丰田对合格率要求非常高，因为采用铸造工艺生产的金属产品在理论上必然有缺陷，比如会出现缩松和缩孔缺陷等，这就需要企业在设备工艺、模具设计上下功夫，减少甚至消除这种缺陷。”
王海波说，当时企业每生产一个铝合金件就进行X光检测，查看是否有缺陷，然后改进工艺……经过上百次的反复实验，最终成品一次性通过了丰田的验收。
2014年，吉星机械正式成为一汽丰田一级供应商。此后，其连续多年做到供应一汽丰田产品品质不良率百万分之零；连续7年获一汽丰田颁发的特殊贡献奖、品质达成奖、成本卓越奖及2022年度丰田全球区域贡献奖。
年产610万件车用铝合金轻量化铸件，成国内第一
此后，吉星机械在专业市场“开挂”。慕名而来寻求合作的车企络绎不绝，其中包括美国的高端车企。
“公司从成立至今，我们没雇过一个销售员，合作客户都是自己找渠道联系我们。”王海波自豪地表示，目前企业在国内汽车用高强韧铝合金结构件挤压铸造技术方面没有竞争对手。
“挤压铸造相应技术原理不是秘密，一台设备能造出10件合格产品，但如何生产出100万件合格产品，这个就很难。”王海波说，作为第一个吃螃蟹的人，经过时间的积累和技术管理，如今吉星机械已经拉高了这一技术门槛。
目前，吉星机械的产品除应用在一汽丰田上，还广泛应用在红旗、一汽大众、理想、美国高端摩托车等16种高端车型上，细分市场占有率超过21%，应用在汽车上的“以铝代钢”等高强高韧铝合金挤压铸造产品占比国内第一，已经成为行业龙头企业。2023年吉星机械年产量超过610万件，营业收入较上年提高近20%。
企业在近年先后获得黑龙江省“专精特新”中小企业、黑龙江民营高新技术企业50强、2023年度省级制造业单项冠军企业、哈尔滨市技术创新示范企业等荣誉称号。其间，公司还与东京大学、哈尔滨工业大学、哈尔滨理工大学，开展产学研攻关，包括主持科技部国家合作项目和黑龙江省重大研发计划以及参与国家重点研发计划等。“像这次公示的省科学技术奖提名项目，也是公司和哈理工共同合作的。”王海波说，企业通过产学研攻关，推动了行业技术进步和产业升级，解决汽车轻量化进程中国产高端铝合金承力件“卡脖子”问题。
随着市占率、客户数、订单量的提升，吉星机械还通过数字化转型来提高生产运营效率。“目前，企业已经实现3条挤压铸造生产线智能化生产，车间几乎不需要技术工人进行生产加工，企业运营实现了全程数字化管理，人力成本减少一半以上。”王海波告诉记者，2024年以来，随着新客户的寻求合作，一季度产值同比去年增加38.9%，实现“开门红”。
“企业下一步将持续在高端品牌、新能源汽车中应用高强高韧铝合金挤压铸造产品，并向一体化铸件研发生产延伸。”王海波告诉记者，企业还将向航空、通信、仪器仪表等新兴领域拓展，形成和发展冰城铝合金挤压铸造技术应用的新质生产力。
哈尔滨日报记者 刘首辰
