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近日，國際鎂協(xié)(IMA)將2020年度IMA最佳制造工藝獎頒發(fā)給了業(yè)界首款面向量產(chǎn)開發(fā)的鍛旋鎂合金輪轂項目，聯(lián)合獲獎單位是通用汽車、中信戴卡股份有限公司、西安理工大學(xué)、北京華北輕合金有限公司、嘉瑞國際控股有限公司。
該款鍛旋鎂合金輪轂是由通用汽車中國科學(xué)研究院牽頭，聯(lián)合中國供應(yīng)商與高校的工程師和科學(xué)家們，通過多年來產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)作取得的開放式創(chuàng)新成果。通過該合作項目制成的19″×8.5″的鍛旋鎂合金輪轂重量僅為9公斤左右，較相同尺寸規(guī)格的鍛旋鋁合金輪轂減重超過2公斤。
該款鎂合金輪轂的生產(chǎn)制造工藝可以方便地在現(xiàn)有的鍛旋鋁合金輪轂產(chǎn)線上實現(xiàn)，從而避免了額外設(shè)備資產(chǎn)投入。鍛旋工藝由第一步的初步鍛造和后續(xù)的旋壓組成。其中，旋壓加工中材料需承受較高的應(yīng)變速率與較大的變形量，因此對于材料的成型性能有著較高的要求。通過對市場上常用的鎂合金進(jìn)行細(xì)致評估和深入研究后，一種含有鋯元素的鎂合金(牌號ZK30)被選為了最終的量產(chǎn)材料。經(jīng)過適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整，該合金能夠在現(xiàn)有的鍛旋鋁合金的產(chǎn)線上展示出良好的成型性能，并且在最終產(chǎn)品的外輪緣處取樣獲得的典型的拉伸性能為屈服強(qiáng)度180MPa，抗拉強(qiáng)度270MPa以及15%的斷后延伸率。良好的力學(xué)性能保證該產(chǎn)品能夠通過主機(jī)廠產(chǎn)品開發(fā)和驗證流程中所要求的嚴(yán)苛的性能測試，包括徑向疲勞，彎曲疲勞，13度沖擊以及90度沖擊試驗等。
在該款產(chǎn)品應(yīng)用上車的過程中最為艱巨的任務(wù)是如何防止鎂合金輪轂自身在大氣環(huán)境中的腐蝕，以及它與鑄鐵剎車盤，鋼制螺栓和軸承相接觸所產(chǎn)生的電偶腐蝕。根據(jù)通用汽車的工程標(biāo)準(zhǔn)，鎂合金輪轂需要禁受住一系列嚴(yán)苛的驗證包括銅加速腐蝕(CASS)，礫石沖擊，油漆附著力，熱沖擊以及循環(huán)腐蝕試驗等。為了解決鎂合金輪轂潛在的腐蝕隱患，通用汽車中國科學(xué)研究院開發(fā)出了一系列專利技術(shù)，包括優(yōu)化微弧氧化涂層(MAO)的微觀結(jié)構(gòu)以及創(chuàng)新的系統(tǒng)設(shè)計將鎂合金輪轂與輪轂總成內(nèi)的異種材料隔離開。該款產(chǎn)品現(xiàn)已通過了通用汽車工程標(biāo)準(zhǔn)中所要求的相關(guān)測試。值得一提的是，其在電偶腐蝕相關(guān)驗證中的表現(xiàn)甚至略優(yōu)于常規(guī)的鍛旋鋁合金輪轂。
與此同時，通用汽車也于近日正式宣布本次獲獎的鍛旋鎂合金輪轂將作為可選配置，隨著2022款CT4-V BLACKWING和CT5-V BLACKWING車型于2021年夏季在北美市場上市。應(yīng)用該款鍛旋鎂輪替代相同尺寸的鍛造鋁輪可以獲得大于8公斤的簧下質(zhì)量的減輕，從而增強(qiáng)燃油經(jīng)濟(jì)性以及提升操控性與整體駕駛體驗。未來，其有望在高端轎跑上獲得更為廣泛的應(yīng)用。
通用汽車中國科學(xué)研究院執(zhí)行院長王建鋒博士表示：“基于廣泛而深度的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)動，我們實現(xiàn)了因地制宜的開放式創(chuàng)新，成功地將原本屬于賽道和改裝市場的小眾產(chǎn)品拓展至量產(chǎn)車型的原裝配置，樹立了汽車材料創(chuàng)新應(yīng)用的新標(biāo)桿。”
以聯(lián)合材料研究為契機(jī)，通用汽車中國科學(xué)研究院于今年9月正式啟動博士后科研工作站，未來將深化以應(yīng)用為導(dǎo)向的基礎(chǔ)科學(xué)研究，繼續(xù)推動中國乃至全球技術(shù)創(chuàng)新的商業(yè)化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
國際鎂協(xié)(IMA)優(yōu)秀獎評選活動始于1962年，是為展現(xiàn)和鼓勵鎂在不同領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用的杰出范例而頒發(fā)給相關(guān)企業(yè)的年度獎項，這一評選活動已經(jīng)為鎂行業(yè)的參與者提供了展示創(chuàng)新產(chǎn)品和制造技術(shù)的絕佳機(jī)會，也是鎂行業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。國際鎂協(xié)每年頒發(fā)的優(yōu)秀獎項涉及5個類別，包括汽車鑄造產(chǎn)品獎、非汽車類商業(yè)鑄造獎、制造工藝獎、變形加工產(chǎn)品獎和環(huán)境責(zé)任獎。
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