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據(jù)研究表明，約75%的油耗與汽車整車質(zhì)量有關(guān)， 減輕汽車整車質(zhì)量可以有效降低油耗及排放。減輕整車質(zhì)量，還可以明顯減小動(dòng)力傳動(dòng)負(fù)荷，可在較低的牽引負(fù)荷下達(dá)到更好的操控性能。
在保證汽年零部件強(qiáng)度和剛度要求下盡可能選用質(zhì)量較輕的材料，是汽車輕量化的重要途徑之一。鎂合金是當(dāng)前常用金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的，而且儲(chǔ)量豐富，因而成為汽車減重以提高其燃油經(jīng)濟(jì)性和可操控性的首選材料。
鎂合金用于汽車工業(yè)的優(yōu)勢(shì)：
質(zhì)量輕，其密度只有鋁合金的2/3;比強(qiáng)度高于鋁合金和鑄鐵，略低于比強(qiáng)度最 高的纖維增強(qiáng)塑料，有一定的承載能力；比剛度與其他幾種材料基本相同，可以取代鋁合金和鋼部件；具有良好的鑄造性能和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，廢品率低；具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金和鑄鐵，用于制造殼體可以降低噪聲，用于制造座椅、輪圈可以減小振動(dòng)，從而提高汽車的安全性和舒適性；抗電磁干擾及屏蔽性好，減少噪聲，對(duì)環(huán)境污染小，可重復(fù)利用。
國內(nèi)外鎂合金汽車零部件的應(yīng)用概況：
德國大眾汽車公司是最早在汽車上大規(guī)模應(yīng)用鎂合金的汽車公司，早在20世紀(jì)30年代，大眾汽車就開始使用鎂合金，特別是90年代以來，德國在鎂合金領(lǐng)域一直處于世界領(lǐng)先地位；奔馳汽車公司最早將鎂合金壓力鑄造件應(yīng)用于汽車座支架，奧迪汽車公司第一個(gè)推出鎂合金壓力鑄造儀表板。近年來，帕薩特、奧迪A4和奧迪A6等汽車的齒輪箱殼體使用AZ91D鎂合金，與鋁合金部件相比減重25%。
美國在1948~1962年間，采用壓力鑄造生產(chǎn)了數(shù)百萬件鎂合金鑄件供汽車使用。美國的福特、通用和克萊斯勒等汽車公司在過去的十幾年里一直致力于鎂合金汽車鑄件如轉(zhuǎn)向柱架、離合 器殼體、進(jìn)氣管、離合器片、汽缸蓋、座架、濾油器殼體等的開發(fā)和應(yīng)用，替代效果明顯，大大促進(jìn)了鎂合金的發(fā)展。
日本開發(fā)出鎂合金低壓力鑄造造裝置，由此， 經(jīng)過研究相繼開發(fā)了一系列鎂合金壓力鑄造產(chǎn) 品，如豐田汽車公司首先制造出鎂合金汽車輪轂、轉(zhuǎn)向軸系統(tǒng)、凸輪罩等零部件，目前，日本的各家汽車公司都生產(chǎn)和應(yīng)用了大量鎂合金殼體類壓力鑄造件。
在我國采用鑄造鎂合金已有30多年的歷史，但最初主要用于航空航天工業(yè)的殼體、機(jī)輪和機(jī)座等，在汽車行業(yè)起步較晚，目前僅近百家企業(yè)從事鎂合金壓力鑄造件的生產(chǎn)和研究。上汽、一 汽、東風(fēng)汽車公司及長(zhǎng)安汽車在研究和開發(fā)鎂合 金在汽車領(lǐng)域應(yīng)用方面發(fā)揮了重要作用。20世紀(jì)90年代初，上汽在國內(nèi)最早將鎂合金 應(yīng)用在汽車上，首次在桑塔納轎車上采用鎂合金變 速器殼蓋、殼體和離合器外殼。目前，其鎂合金 汽車變速器外殼生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)十分成熟，鎂合金電機(jī)殼體鑄件正在電動(dòng)汽車上進(jìn)行裝車試驗(yàn)。一汽開發(fā)了高性能鎂合金，可用于制造高溫負(fù)載條件下的汽車動(dòng)力系統(tǒng)部件，還成功開發(fā)出腳踏板、氣缸罩蓋、增壓器殼體、轉(zhuǎn)向盤、傳動(dòng)箱罩蓋等鎂合金壓力鑄造件，并已應(yīng)用于生產(chǎn)。東風(fēng)汽車公司結(jié)合我國汽車零部件壓力鑄造生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備現(xiàn)狀，開發(fā)了鎂合金冷室壓力鑄造工藝生產(chǎn)汽車零部件的全套技術(shù)。長(zhǎng)安汽車在國家科技支撐計(jì)劃的支持下，完成了以鎂合金變速器殼體、油底殼和氣缸蓋罩為代表的大型復(fù)雜鎂合金壓力鑄造件的設(shè)計(jì)、分析、模具開發(fā)制造和樣件生產(chǎn)，成功開發(fā)出國內(nèi)第一個(gè)鎂合金座椅并裝車通過法規(guī)試驗(yàn)驗(yàn)證，并聯(lián)合重慶大學(xué)開發(fā)了擠壓力鑄造造鎂合金汽車輪轂。
典型零件：
目前，鎂合金在汽車上應(yīng)用的零部件有100多 種，可分為兩類：
·殼體類，如離合器殼體、閥蓋、閥板、變速器 殼體、儀表板、曲軸箱、發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋、氣缸箱、儀表板、過濾器殼體等，這類件不僅可以減輕整車質(zhì)量，而且由于鎂合金的阻尼衰減能力強(qiáng)，可以降低汽車運(yùn)行時(shí)的噪聲;
·支架類，如轉(zhuǎn)向支架、轉(zhuǎn)向盤、燈托架、制動(dòng)器、離合器踏板托架、制動(dòng)支架、座椅框架、車鏡支架、分配支架和輪轂等，這類件有很好的抗沖擊韌性，大大提高了汽車行駛過程中的平穩(wěn)性和安全性。
隨著鎂合金汽車零部件的開發(fā)，鎂合金在汽車上的應(yīng)用有如下特點(diǎn)，由體積小的零件過渡到體積大的零件;由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單件過渡到復(fù)雜件;由簡(jiǎn)單受力件過渡到適應(yīng)特殊性能要求的件;由分件 組合向過渡到集成化設(shè)計(jì)。
鑄造工藝方式：
壓力鑄造
從國內(nèi)、外的研究應(yīng)用情況看，鎂合金的鑄造成型方法較多，當(dāng)前汽車零部件大多采用壓力鑄造工藝進(jìn)行生產(chǎn)。采用壓力鑄造工藝生產(chǎn)的鑄件具有輪廓清晰、表面質(zhì)量高、尺寸精確穩(wěn)定、加工余量小，組織細(xì)密、強(qiáng)度和硬度較高等特點(diǎn)。另外，利用壓力鑄造工藝可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，生產(chǎn)效率高。
在鎂合金壓力鑄造中，鎂合金的比熱容小、填充鑄模型腔速度快，彌散狀態(tài)的金屬流與模型腔內(nèi)的空氣高度混合，氣體來不及排出，最終在壓力鑄造件內(nèi)形成氣孔、澆不足、冷隔等缺陷。鎂合金壓力鑄造件一般不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，為了消除這些缺陷，提高壓力鑄造件的質(zhì)量，近年來美國、日本等相繼開發(fā)出了真空壓力鑄造、充氧壓力鑄造、擠壓力鑄造造、半固態(tài)觸變注射成形和鑄鍛雙控成形等新工藝。
真空壓力鑄造
鎂合金真空壓力鑄造是利用真空技術(shù)把模型腔中的空氣抽空，同時(shí)輔助降低模型腔中的氣壓，使得充填成型和合金熔液中的氣體排出，使合金熔液在壓力作用下充填模型腔，并在壓力下凝固而獲得致密件。真空壓力鑄造件不僅可消除表面氣孔、疏松，提高表面質(zhì)量，還能改善鑄件致密度、解決涂料脫皮、電鍍起泡及盲孔缺料等工藝難題。近年來，隨著鎂合金真空壓力鑄造工藝日益精良，鑄件壁厚最低可達(dá)1.5mm，真空度≦80kPa，充填時(shí)間 大大減小，鑄件強(qiáng)度和韌性都得到相應(yīng)提高。
充氧壓力鑄造
鎂合金的充氧壓力鑄造是充分利用熔化狀態(tài)的鎂合金易與氧氣或其他活性氣體發(fā)生反應(yīng)的特點(diǎn)，在金屬液充填壓力鑄造模型腔前充入活性氣體置換模穴內(nèi)的空氣，當(dāng)鎂熔液壓入模型腔時(shí)，活性氣體與其反應(yīng)生成金屬氧化物顆粒彌散分布在鑄件中，從而消除鑄件內(nèi)的氣體。充氧壓力鑄造能夠減少甚至消除壓力鑄造件的氣孔，細(xì)化鑄件組織，從而提高鑄件致密度和力學(xué)性能，并使其可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。日本輕金屬株式會(huì)社用充氧壓力鑄造法成批生產(chǎn)了AM60鎂合金汽車輪轂，比鋁輪轂質(zhì)量減輕15%。.
擠壓力鑄造
利用高壓使鎂熔液低速擠入模型腔內(nèi)，凝固和微小的塑性變形之后得到鑄件的方法就是擠壓力鑄造。利用該工藝所得到的鑄件具有很高的致密度、優(yōu)良的力學(xué)性能及較高的尺寸精度等，對(duì)鑄件的疏松、氣孔等缺陷有很好的改善作用。此外，得到的鑄件還可以直接進(jìn)行熱處理工藝，以獲取更細(xì)小的組織晶粒。重慶大學(xué)蔣德平、龍思遠(yuǎn)對(duì)鎂合金輪轂做了一系列研究，采用擠壓力鑄造的鎂合金輪轂具有良好的力學(xué)性能，工藝流程更短，生產(chǎn)效率也更高。由于擠壓力鑄造的壓力可以改變鎂合金的固溶度和熔點(diǎn)，科研人員開發(fā)了一些適合于擠壓力鑄造的鎂合金體系，如英國的HTMI鎂合金， 在180 ℃下具有優(yōu)異的強(qiáng)度和抗蠕變性能。
半固態(tài)觸變注射成形
鎂合金的觸變注射成形是一種充分利用注塑成形原理讓金屬半固態(tài)觸變成形工藝。模具和成形材料與壓力鑄造工藝相似，工藝過程則接近于注塑成形工藝。該工藝不但可使鑄件組織致密、 凝固收縮小、成形溫度低和尺寸精度高，還具有操作簡(jiǎn)單、安全、效率高和環(huán)保等一系列優(yōu)點(diǎn)，適合形狀復(fù)雜、致密度高、薄壁和高性能零件的生產(chǎn)。觸變注射成形技術(shù)是目前唯一用于鎂合金工業(yè)生產(chǎn)的半固態(tài)成形技術(shù)，具有巨大的應(yīng)用潛力。
鑄鍛雙控成形
鎂合金的鑄鍛雙控成形集合了液態(tài)壓力鑄造和鍛造的優(yōu)點(diǎn)，在成形過程中，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)鑄件形狀、尺寸和使用性能的精確控制。實(shí)質(zhì)就是在壓力鑄造基礎(chǔ)上，待模型腔中的液態(tài)金屬還未完全凝固時(shí)，立即施加一個(gè)變形力，打碎已經(jīng)凝固的枝晶組織，進(jìn)行細(xì)晶強(qiáng)化，使制件的力學(xué)性能得到顯著提高，既解決了壓力鑄造件毛坯縮孔和疏松的缺陷，又解決了鍛造不能生產(chǎn)復(fù)雜高精度零件的缺點(diǎn)，主要用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜和強(qiáng)度要求高的汽車零部件。
評(píng)論區(qū)
