镁合金在汽车制造业的应用

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略论铝合金和镁合金在汽车工业中的应用

略论铝合金和镁合金在汽车工业中的应用

略论铝合金和镁合金在汽车工业中的应用近年来,汽车工业大量应用铝合金和镁合金作为其产品的结构材料,以满足自身发展的需要。

20世纪80年代以来,在国际上,汽车结构变化的主要方向是提高使用经济性,而降低燃油消耗、实现轻量化是现代汽车最显著的特征。

因为汽车轻量化的结果会缓和能源需求的紧张状况,减轻环境污染,降低生产综合费用。

作为轻金属,将逐渐增大在汽车工业方面的开发应用,完全符合汽车工业自身当前的发展趋势。

1.铝合金在汽车工业生产中的应用及发展1.1 汽车铝合金铸件的应用国际上,用铝合金代替铸铁制造汽车零件的历史可以追溯到20世纪40年代。

欧洲的汽车生产厂家,例如意大利菲亚特汽车公司研究出用铝代替铸铁制造进气歧管和气缸盖后,因其具有很多优点而开始少量生产。

同时,金属型铸造工艺用于汽车工业产品生产的优点也逐步表现出来。

50年代,澳大利亚引进了英国Alumasc公司的低压铸造技术,用于汽车铝铸件生产。

联邦德国Kartl Schrmiolt公司对低压铸造技术作了进一步改进,用于生产结构复杂的零件,包括戴姆勒-本茨汽车公司的镶嵌铸铁衬套的铝制动鼓。

美国通用汽车公司在Massena铸造厂大量生产Corvair Certainly轿车铝铸件如气缸盖、曲轴箱、发动机后盖及滤清器接头。

60年代以后,以汽车工业为产业支柱的工业国家,将电子、机械制造技术与汽车制造溶为一体,追求高效率的生产方式,因此压铸技术获得了较大发展,压铸工艺成为汽车工业扩大轻金属应用的主要生产手段之一。

同时,也确立了现代汽车(其中主要是轿车)广泛应用铝铸件来减轻自身质量的基础。

总的说来,国际上铝合金逐步应用于汽车工业产品的发展历程主要分为两个阶段:第一阶段应用的产品是气缸盖、进气管、活塞、离合器壳、变速器壳,以及镶嵌铁缸套的铝气缸体;第二阶段开发应用的零件与车辆的安全性能有关,如盘式制动器座、悬臂架、制动鼓、万向节叉以及汽车轮毂。

在国内,汽车用铝铸件始于20世纪30~40年代,主要是制造汽车备件,供当时为数不多的汽车使用,生产量小,生产条件以及工艺技术很差。

2024年镁合金轮毂市场发展现状

2024年镁合金轮毂市场发展现状

镁合金轮毂市场发展现状1. 引言镁合金轮毂作为一种重要的汽车零部件,具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,在汽车制造业得到了广泛应用。

本文旨在探讨当前镁合金轮毂市场的发展现状,分析市场规模、发展趋势和主要的影响因素。

2. 市场规模根据市场研究数据,镁合金轮毂市场在近几年保持了快速增长的势头。

目前全球镁合金轮毂市场规模已达到 X 亿美元,预计未来几年将继续保持较高的增长率。

3. 市场发展趋势3.1 技术升级随着汽车工业的发展,对轮毂产品的要求也在不断提高。

未来,镁合金轮毂市场将面临技术升级的需求,包括提高强度、减少重量、改善表面处理等方面。

这将推动镁合金轮毂市场进一步发展。

3.2 新能源汽车市场的崛起新能源汽车市场的迅速崛起也影响着镁合金轮毂市场的发展。

新能源汽车对轮毂的需求更为苛刻,要求轮毂具备更高的强度和更轻的重量。

因此,随着新能源汽车市场的扩大,镁合金轮毂市场也将迎来更大的发展机遇。

3.3 环保意识的增强近年来,环保意识逐渐提高,对于汽车的环保性能要求越来越高。

镁合金轮毂具有较低的碳排放量,逐渐成为环保理念推动下的首选。

因此,环保意识的增强也将促进镁合金轮毂市场的发展。

4. 市场竞争格局目前,镁合金轮毂市场竞争激烈,市场上存在许多厂家和品牌。

主要的竞争策略包括产品质量和性能的改进、价格的竞争以及品牌宣传和营销活动等。

在市场竞争格局中,部分知名品牌厂商占据主导地位,但也有一些中小企业通过技术创新和差异化经营取得了一定的竞争优势。

5. 市场挑战与机遇虽然镁合金轮毂市场前景广阔,但也面临一些挑战。

其中主要包括原材料价格波动、生产成本增加和竞争压力加大等。

然而,对于抓住市场机遇和应对市场挑战,企业可以通过技术创新、产品优化和市场定位等方式来提高竞争力,并取得更好的市场表现。

6. 总结镁合金轮毂市场作为汽车零部件市场的重要组成部分,具有广阔的发展前景。

在技术升级、新能源汽车市场崛起和环保意识增强的推动下,镁合金轮毂市场将保持快速增长。

汽车材料知识点总结

汽车材料知识点总结

汽车材料知识点总结一、汽车金属材料1.1 钢材:汽车中使用的钢种类繁多,按其强度可分为普通钢、高强度钢和超高强度钢等。

其中,高强度钢能够减轻车身重量,提高汽车的燃油经济性和安全性。

1.2 铝合金:铝合金是轻量化的首选材料之一,汽车轻量化是当前汽车工程的一个重要发展方向,铝合金的应用将有效减轻汽车重量,提高燃油经济性。

1.3 镁合金:镁合金是轻量化材料的优秀代表,具有轻质、高比强度、耐热性等优点,适合用于汽车零部件的制造。

1.4 钛合金:钛合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,适合用于高端汽车零部件的制造,如发动机零部件、制动系统零部件等。

二、汽车塑料材料2.1 聚丙烯(PP):聚丙烯具有优异的抗冲击性和耐化学腐蚀性,广泛应用于汽车内饰件、外饰件等零部件。

2.2 聚碳酸酯(PC):聚碳酸酯具有优良的透明度和耐冲击性,适用于汽车车灯、后视镜外壳等透明零部件。

2.3 聚酰胺(PA):聚酰胺具有良好的机械性能和耐磨性,适用于汽车传动系统、悬挂系统等零部件。

2.4 聚苯乙烯(PS):聚苯乙烯具有优良的加工性和表面光泽,适用于汽车内饰件、包装件等零部件。

三、汽车橡胶材料3.1 橡胶密封件:汽车密封件主要采用氟橡胶、丁腈橡胶等材料,用于汽车发动机密封、悬挂系统密封、车门密封等。

3.2 橡胶减振件:汽车减振件主要采用丁腈橡胶、天然橡胶等材料,用于汽车悬挂系统、发动机悬置系统等。

3.3 橡胶管件:汽车水管、油管、气管等管件主要采用氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶等材料。

四、汽车玻璃材料4.1 强化玻璃:在汽车行业应用最广泛的是强化玻璃,主要用于安全玻璃、挡风玻璃、车窗等。

4.2 复合材料玻璃:如夹层玻璃,主要用于车身结构的玻璃零部件。

五、汽车复合材料5.1 碳纤维复合材料:碳纤维具有极高的比强度和模量,用于汽车车身结构、悬挂系统等。

5.2 玻璃纤维复合材料:玻璃纤维复合材料具有良好的冲击吸收能力和成形性,用于汽车外饰件、包围件等。

镁合金应用领域行业分析

镁合金应用领域行业分析

镁合金应用领域行业分析镁合金作为一种重要的结构材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备、机械工程等众多行业。

本文将从这些行业的角度分析镁合金的应用领域。

首先,航空航天是镁合金的主要应用领域之一。

由于镁合金具有优良的强度-重量比,使其成为航空航天领域中的理想材料。

航空器的结构材料需要具备轻质、高强度和耐腐蚀等特点,而镁合金正好符合这些要求。

目前,大型客机、军用飞机及卫星等航空器中镁合金的应用正在不断扩大,镁合金零部件的制造也取得了长足的发展。

其次,汽车制造也是镁合金的重要应用领域。

随着汽车工业的发展和环保意识的提高,轻量化成为汽车制造的一个重要趋势。

镁合金具有优良的轻质性能,可以降低汽车的自重,提高燃油效率。

同时,镁合金还具有较高的抗冲击性能和振动吸收性能,可以提高汽车的安全性能和乘坐舒适性。

近年来,镁合金在汽车底盘、发动机零部件以及车身结构等方面的应用越来越广泛。

另外,电子设备是另一个重要的镁合金应用领域。

电子设备需要材料具有优良的导电性和热传导性,同时还要求材料具有轻质、高强度等特点。

镁合金正好拥有这些特点,可以替代传统的铝合金和塑料材料,提升电子设备的整体性能。

目前,镁合金在电子设备中的应用主要集中在手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式设备的外壳和外观部件上。

最后,机械工程也是镁合金的重要应用领域之一。

在一些对重量要求较高的机械设备中,镁合金具有明显的优势。

镁合金的轻质性能可以降低设备的整体重量,提高运输和搬运的效率。

此外,镁合金还具有良好的机械性能和耐腐蚀性能,可以提高设备的可靠性和使用寿命。

因此,镁合金在船舶、风电设备、建筑设备等机械工程领域的应用也有一定的潜力。

综上所述,镁合金在航空航天、汽车制造、电子设备和机械工程等多个行业中都有广泛的应用。

随着科技的进步和工艺的改进,镁合金的应用领域还将继续扩大。

相信在未来,镁合金将在更多的行业中发挥其独特的优势,为各个领域的发展带来新的机遇和挑战。

镁合金在汽车工业中的应用

镁合金在汽车工业中的应用

镁合金在汽车工业中的应用【摘要】介绍了镁合金在汽车工业中应用的优势,综述了目前国内外镁合金在汽车工业中的应用现状。

镁合金在汽车工业中的应用既可以实现汽车的轻量化,又可以达到节能减排保护环境和资源的可持续发展。

【关键词】汽车;交通;镁合金;轻量化Abstract:This paper introduces the advantages of magnesium alloy application,and summarized the present situation of the application of magnesium alloy in automotive industry at home and abroad. The application of magnesium can achieve the lightweight of automotive,energy conservation and emissions reduction.Key words:Automotive;Traffic;Magnesium;Lightweigh据资料表明,去年北京空气污染天数为190天,占全年总天数的51.8%,超过一半。

其中的雾霾污染最为严重,汽车尾气的排放是导致雾霾的主要元凶。

因此,减少汽车的尾气排放,发展低碳经济变得刻不容缓。

作为当今世界工业化应用领域中最轻的金属工程材料,镁合金与其他金属材料相比,它拥有密度低、比强度和比刚度高的特点,被广泛应用在汽车、航空航天、国防军工等领域,并且也是实现汽车轻量化的首选材料。

1. 镁及镁合金的特点在室温条件下,纯镁的密度为 1.738g/cm3,其密度只有铝的67%,是铁的25%,是碱土金属族中最轻的金属工程材料。

以纯镁为基体,通过加入适量的锌、铝、钙、锂等金属元素开发一系列新型镁合金。

这些镁合金不仅保留了纯镁密度低、减震降噪性好、电磁屏蔽和抗阻尼性好等优点,还提高了其强度和硬度,满足了耐磨、耐蚀及阻燃等要求。

镁合金在汽车制造中的应用

镁合金在汽车制造中的应用

镁合金在汽车制造中的应用随着汽车科技不断进步和人们对环保意识的不断增强,越来越多的汽车厂商开始使用镁合金来制造汽车部件。

镁合金相较于其他金属材料有更好的轻量化和强度性能,而且有利于解决汽车行业所面临的许多挑战。

本文将深入探讨镁合金在汽车制造中的应用。

一、优点1. 轻量化:镁合金是一种比铝合金更轻的材料,它的密度只有铝合金的2/3。

这意味着使用镁合金可以大幅减轻汽车的重量,从而提高燃油效率。

相比之下,使用钢材制造汽车部件不仅重量大,还会导致能源浪费和碳排放.2. 强度高:镁合金不仅非常轻,而且还有很高的强度。

这使得它成为制造各种汽车部件的优秀材料。

汽车制造商可以使用镁合金来制造底盘,减震器,引擎罩和车门等部件。

使用镁合金制造这些部件可以让汽车更加坚固和安全.3. 可回收性:镁合金是一种可回收材料,这意味着它可以进行多次回收和再利用。

这对于环保意识高涨的现代社会来说尤为重要。

使用镁合金部件的汽车不仅减少了车辆尾气的排放,还可以在车辆退役后进行回收和再利用。

二、应用1. 底盘:镁合金是制造底盘的理想材料之一。

底盘是汽车的支撑结构,使用镁合金制成的底盘可以减轻汽车的重量,提高车辆的操控性。

由于镁合金优异的耐疲劳性能,使用镁合金制造的底盘可以极大的提高汽车的耐久性。

2. 发动机罩:镁合金材料可以制造发动机罩,这样可以加速热量散发,提高发动机的散热性能。

这可以帮助防止发动机因为过热而受到损坏。

使用镁合金制造发动机罩可以减轻车辆重量,并减少燃料消耗.3. 车门:镁合金是制造轻量,但是坚固耐用车门的理想材料。

使用镁合金制造车门可以保证车辆在碰撞情况下的良好保护。

而且,车门使用镁合金制造的优势还在于保证车门在关闭时可以实现更加严密的状态。

三、挑战虽然镁合金有许多优秀的性能,但是它在汽车制造中仍面临许多挑战。

1. 价格昂贵:镁合金相对于其他汽车制造材料价格较高,这会提高汽车的成本。

这一问题可以通过提高镁合金的产量来逐渐解决。

浅谈镁合金的应用领域和社会价值

浅谈镁合金的应用领域和社会价值

浅谈镁合金的应用领域和社会价值镁合金作为最轻的工程金属材料,被誉为“21世纪的绿色工程材料”,强度高、耐冲击、散热好、尺寸稳定和弹性模量大,承受冲击载荷能力比铝合金强。

镁合金的应用领域十分广泛,如交通运输、电子工业、军工等领域。

尤其在航空航天、轨道交通、电子产品、生物医用、自行车、建筑装饰等领域应用前景广阔,已经成为未来新型材料的发展方向之一。

镁合金应用领域航空航天从20世纪开始,镁合金就在航空航天领域得到应用。

镁合金可以大大改善飞行器的气体动力学性能并能明显减轻其结构重量,因此,许多部件用镁合金制作。

一般航空用镁合金主要是板材和挤压型材,少部分是铸件。

经过先进的加工技术处理过的镁合金,拥有着耐高温、耐腐蚀等超强属性,被广泛应用在飞机、发动机、导弹等关键部位的制作上。

随着镁合金生产技术的发展,性能会不断提高,应用范围也会不断扩大。

高速列车凭借着速度快、能耗低、环境舒适的设计特点,高铁在现代运输手段中占据着极其重要的位置。

为了保证这些方面特性的优化,列车轻量化是非常必要的技术,镁合金自然担起了这份重任。

目前,法国、日本、中国等多个国家的高铁,已经在大量使用镁合金制作零部件,成为了高速列车轻量化的关键材料。

汽车零件镁合金已被发达国家广泛用于汽车仪表板、座椅支架、变速箱壳体、方向操纵系统部件、发动机罩盖、车门、发动机缸体、框架等零部件上。

用镁合金制造汽车零部件,可以显著减轻车重,降低油耗,减少尾气排放量,提高零部件的集成度,提高汽车设计的灵活性等。

通常汽车自重每减轻10%,燃油效率可提高5.5%,废气排放相应减少。

随着技术的发展,镁合金在汽车领域的应用范围会更广。

电子产品镁合金具有优异的薄壁铸造性能,其压铸件的壁厚可达0.6~1.0mm,并保持一定的强度、刚度和抗撞能力,这非常有利于产品超薄、超轻和微型化的要求。

另外,镁合金还具有防震、抗磨损及可屏蔽电磁波的特殊功能。

三星新推出的Notebook 9(2018)系列笔记本电脑中使用镁合金,以后也将用于三星旗下的手机、可穿戴设备,将使这些设备更轻、更坚固。

镁合金材料在汽车领域应用PPT课件

镁合金材料在汽车领域应用PPT课件
高可达两倍。 • (3)镁合金有相当好的切削加工性能,切削时对刀具的消耗很低,切削功率很小。
镁合金、铝合金、铸铁、低合金钢切削同样零件消耗的功率比值为:1:1.8:3.5:6.3。 • 2.镁合金电磁屏蔽性能和导热性均较好,适合于作发出电磁干扰的电子产品的壳、罩,
尤其是紧靠人体的手机。镁合金与铝、铜等有色金属一样具有非火花性,适合做矿山设 备和粉粒操作设备。镁合金表面具有非粘附性,适合于做在冰、雪、沙尘中运动的产品。 镁合金有较好的耐磨性,适宜做缠绕滑动设备。
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三菱镁合金车身
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镁合金在汽车领域上的应用
• 目前,镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。 • (1)壳体类。如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、
发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。
仪表盘
引擎盖
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• 2)支架类。如方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、 车镜支架、分配支架等。
原先所用材料 铝合金
钢材 铝合金 钢板冲压后焊接
铝合金 铝合金
65
30 40
相对减轻(%) 45
15 25
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• 镁合金正在从一般结构铸造件向着高性能轻合金结构框架、精 密复杂应用条件的方向发展,正在由军工向着民用不断推广, 同时加工技术向数控化、高速化、自动化技术方向发展,向材 料制备与构件成形同时制造的方向发展;制造技术向信息化、 数字化及设计一制造一体化方向发展。我国镁合金制造技术正 处在一个新的变革时代,它将为新一代工业与民用设备的研制 提供更先进的材料与制造技术。
• 镁合金与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量,在同样受力条件下,可消耗 更大的变形功,具有降噪、减振功能,可承受较大的冲击震动负荷。主要取代铸 铁、铝合金、塑料和钢制冲压焊装组合件,多以压铸件为主。
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镁合金在汽车制造业的应用点击上方「材料科学与工程」快速关注材料类综合、全面、专业的微信平台为了提高汽车的燃油效率和降低其废气排放,减轻汽车的重量至关重要。

为了达到这一目的,用镁合金来制造合适的汽车零部件似乎是一种显而易见的明智之举。

作为一种最轻的结构金属,镁比钢轻75%,比铝轻33%左右。

美国汽车研究理事会的一个社团组织“美国汽车材料合作伙伴”在其研究报告“2020年镁的应用前景展望:北美汽车业对镁的战略构想”中指出,与铝相比,镁具有更高的比强度、延展性和抗冲击性;与钢相比,镁可以提供更好的缓冲阻尼和耐冲击性;与塑料相比,镁具有更高的强度和刚度,以及更好的热稳定性和导热性。

此外,该报告指出,为了提高燃油经济性和减少废气排放,镁的材料特性还可以提供许多好处,其中包括:(1)通过使汽车重心后移,减轻前部重量,可以提高汽车的加速/减速、操控/转向响应性能。

(2)由于镁合金可以铸造出完整的大尺寸部件,而不必像钢件那样需由众多单个零件组合而成(这些零件容易相互摩擦,并引起振动),从而可将汽车噪声减至最小。

(3)由于镁铸件可能比同样的钢制零件更廉价(尤其当年产量小于20万件时),因此可以降低制造成本。

镁铸件的加工成本要低于由多部分构成的钢制冲压件,因为加工冲压件的每个部分都需要相应的模具。

例如,加工一件由30个部分构成的钢制仪表盘横梁需要30套工装,而铸镁件横梁只需要6套工装。

然而,在美国汽车制造商生产的汽车中,镁合金零部件的重量平均只有大约12磅,仅占一辆汽车全部材料的0.3%左右。

实际上,镁在汽车上的应用并不很普遍,因为它的成本比一些竞争性材料更高。

由于企业的竞争本质,它们会更多地使用价格比较低廉的材料。

镁合金零部件使用率的下降,部分也是因为北美市场的模铸企业因关闭和合并而不断减少,几年前发生的金融危机和汽车行业遭遇的困境产生了很大的影响。

咨询企业Ducker Worldwide公司发表的一份预测平均每辆轻型车所用材料净重量变化(见表1)的报告时估计,镁合金零部件将从2008年的每车8磅左右增加到2025年的22磅。

这种用量的增加将全部集中在传动零部件上(主要是进气歧管)。

镁合金传动件和传动箱可能最终将会取代铝合金传动件和传动箱,但不会用于制造结构件。

表1 平均每辆轻型车所用材料净重量的变化趋势(单位:磅)到2025年,汽车材料的这种变化,加上制造足迹减少2%,将使汽车的平均惯性重量和平均整备质量(净重)比2008年分别减轻10%和10.6%。

该公司估计,到2025年,镁的用量将增加到每车22磅。

如果综合考虑混合动力电动汽车44%的普及率,以及对发动机尺寸的适当调整,到2025年,在不降低安全性能、使用性能、功能性或舒适性的前提下,汽车的燃油经济性将能达到51英里/加仑。

在美国汽车上,目前主要有以下镁合金零部件:(1)底盘(如刹车支架和支架总成、刹车踏板支架、安全气囊机架、离合器踏板支架和总成;(2)内部设施(如座椅基座、IP支撑柱和支架、方向盘骨架、转向柱支架和轮毂);(3)外部设施(如天窗盖总成、外后视镜骨架和顶棚框架);(4)动力传动系统(如交流发电机支架、阀盖、凸轮盖和变速箱)。

欧洲汽车往往使用更多的镁合金零部件,增加的应用包括几个车轮、底盘前端框架、坐垫和靠背,以及动力传动系统的齿轮箱(手动和自动),甚至还包括汽缸体(可以大大降低发动机重量)。

由于欧洲山路较多,因此欧洲人对汽车的操纵性能更感兴趣。

”在美国,镁的价格比在欧洲更昂贵,因为美国控制原材料进口的国际贸易委员会对从中国进口的镁征收反补贴关税,而绝大部分镁都产自中国。

全世界的镁大约有85%都是在中国生产的。

征收关税有效地将产自中国的镁挡在美国市场门外。

而在北美,只有美国镁业公司一家生产商。

美国镁业公司位于盐湖城。

由于镁主要来自天然氯化镁,因此,那些拥有高浓度盐水资源的地方(如大盐湖和死海)是生产镁的理想地点。

如果一辆采用直列六缸发动机的汽车用镁代替铝、钢、铁、锌或塑料来制造所有合适的零部件,则镁的总用量将达到380磅左右,而该车重量可以减轻300磅。

汽车制造商通过改进动力总成、变速箱和停止/启动技术,可以实现提高燃效标准目标的75%,其余25%则需要通过汽车轻量化来实现,而镁将在汽车轻量化中发挥作用。

这种作用到底有多大,仍然是一个存在争议的问题。

在一项由能源基金会(由一些对可持续能源解决方案感兴趣的重要基金会联合组成)资助的研究中,路特斯工程(美国)公司(Lotus Engineering USA)试图确定对一种选定的基准型汽车——2009款丰田Venza(代表CUV多用途车)进行减重的可能性。

据该公司报告,它已研发出两种该车的基本架构:采用2014年计划启用的适用技术和2017年投产的“低发展水平”汽车可通过动力总成轻量化实现减重21%(611磅),其镁合金材料使用量可达2%;采用2017年计划启用的技术和2020年投产的“高发展水平”汽车(图1)可实现减重38%(1,093磅),其镁合金使用量达到16%。

图1 “高发展水平”Venza CUV的车身设计Lotus公司分别从技术和商业的角度开展了此项研究,技术方面主要针对汽车的结构完整性和防撞性等,而商业方面则重点关注加工、零部件和装配成本。

Lotus公司从最高的层面(即系统层面)来研究汽车的基本架构,材料的选择是基于其实现技术和商业目标的能力,围绕汽车结构来配置的。

为了在合适的部位采用合适的材料,对汽车结构和架构策略进行了优化。

Lotus公司已将镁合金应用于所有的汽车开闭件,在市售的汽车(如林肯MKT)上也能发现其身影。

据子午线轻量化技术公司(Meridian Lightweight Technologies)估计,用镁合金铸件(与林肯MKT掀背式车门所用铸件类似)和铝合金外面板组成的开闭件比Venza CUV用钢冲压件制成的相同部件重量减轻了大约40%(图2)。

图2 林肯MKT多用途SUV掀背式铸镁车门框的重量比相同的冲压钢门框轻40%采用镁合金的优点是可以大幅降低结构的复杂性。

例如,仪表盘结构通常由许多钢制构件焊接而成,我们可以用一个镁合金铸件来替代整个部件。

Lotus公司一直通过轻量化和优雅、简洁的设计来提高汽车性能。

这是自Colin Chapman在1952年创立Lotus公司以来一直秉持的理念,也是该公司在这项特定研究中所采用来降低Venza复杂性的主要架构方法之一。

以Venza的车身结构为例,Lotus公司已将其零部件数量从400多个减少到221个。

零部件的削减也减少了相关的加工量。

Lotus公司通过优化车身结构系统的零部件,也附带减少了其他系统(如悬挂系统和内饰系统)的零部件数量。

与钢制冲压件相比,镁合金铸件除了能将多个构件整合为一体外,还使零件设计师可以减小零件的尺寸(如厚度)。

镁合金铸件还能最大限度地减少加工时废弃的材料。

当冲裁大尺寸构件(如车门框架或车体侧面窗框)时,约有20%-30%的材料变成废料。

而镁合金铸件可以最大限度地减少废料。

当然,通过使用镁等材料,汽车重量的减轻也会降低燃油消耗。

根据美国能源部的估算,汽车重量减轻10%,可以节省7%的燃油。

Lotus公司表示,其2020年投产的“高发展水平”Venza CUV实现总重量(包括动力总成)减轻38%的目标后,将使油耗降低23%。

镁合金零部件除了比其他竞争性轻质材料的原材料成本更高以外,通常还需要进行表面涂层以避免电化学腐蚀,从而会增加其制造成本。

据轻量化战略咨询公司的Cole博士介绍,电化学腐蚀是限制镁合金用于汽车零部件的关键问题之一。

当镁与其他金属接触并存在电解质(如盐水)时,就会遭受电化学腐蚀。

电化学腐蚀的另一种形式是由某种其他金属的细小颗粒引起的表面污染,它会造成严重的点蚀。

含有二硫化钼和碳的模具润滑剂、存在于喷砂清理介质中的重金属颗粒以及在铸造、锻造、挤压、轧制和冲压加工时从模具中转移出来的铁粒子都有可能造成这种腐蚀,必须确保用多种材料制造的汽车不会出现腐蚀问题。

在紧固件(尤其是钢制紧固件)上最容易发生电化学腐蚀。

最有效的补救方法是选择具有兼容性的连接件材料和减小阴极表面积。

不过,有时汽车制造商还必须发明一些独具特色的设计方案。

例如,福特F-150卡车的前端装配支架和通用Corvette跑车的发动机托盘都需要对连接件及垫圈、垫片和螺栓材料进行大量现场设计工作。

他还指出,由于欧洲汽车允许使用铝合金紧固件,因此较少出现此类问题。

据子午线轻量化技术公司介绍,AZ91D镁合金具有非常好的耐腐蚀性。

这种最常见的高压模铸镁合金通常用于制造动力总成和其韧性比变形能力更重要的机械零部件。

在被装配到汽车上之前,即使是近净成形的镁合金铸件也需要进行切削加工。

虽然人们并不认为镁是一种难加工金属材料,但镁合金零件的切屑却具有易燃性,而且在精加工时产生的切屑可能比粗加工切屑更容易着火,因为这些切屑更薄,具有更大的表面体积比。

此外,镁在不含抑制剂的水溶性切削液中可能会生成易燃的氢气,而过长的停机时间和低进给率也会增加发生火灾的可能性。

切削加工镁合金零件时,可能需要配备专用灭火器材,因为切削时存在产生火花的可能性(尤其在工件没有接地的情况下)。

企业可采用一种光学装置来监测镁屑燃烧发出的亮光,并在着火的小切屑掉进切屑堆使火灾蔓延之前对其进行处理。

由于镁可溶于水(生成氢气)和容易氧化,从而增大了易燃性,因此最好采用干式切削,或使用添加有氢抑制剂或抗氧化剂的冷却液。

此外,必须对过滤器进行精心维护,防止冷却液中镁微粒越积越多。

必须持续监测冷却液中氢抑制剂的浓度。

所有机床隔离罩内都需要安装氢浓度监测仪。

只要正确进行维护管理,镁合金的切削加工就并不困难。

尽管目前镁在汽车制造业的使用量还远远少于铝和钢,但镁材料业正跃跃欲试,准备大举进入该行业。

这是因为与其他含镁的商品相比,汽车的生产批量巨大,材料用量可观。

汽车行业其产品性质决定了镁合金使用量迅猛增长的潜力最大。

最终,市场将会决定有助于满足未来汽车废气排放和燃油效率标准(如前不久奥巴马政府提出的到2025年,将在美国销售的轿车和轻型卡车的“企业平均燃油经济性”标准提高到54.5英里/加仑)的适当材料组合。

Lotus公司的目标是采用最合适的材料来制造汽车零部件,不在乎它是钢、铝、镁或其他什么材料,只要它确实有效并具有商业可行性。

解决这个问题的真正诀窍是设计出成本效益更好、重量更轻的汽车,并确保对零部件进行一体化设计,同时设计所有的系统。

如果采用零敲碎打的方式,就不可能实现整体优化设计,例如,由于减轻了汽车的重量,就可以改变悬挂系统的设计。

德国夫琅和费汽车生产联盟正在帮助汽车制造商生产重量更轻、经济性更好的零部件。

例如,夫琅和费机床和成形技术研究所(IWU)开发的镁合金车门(图3)重量仅为4.7公斤,而同样的钢制车门重量为10.7公斤。

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