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あ用
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镁合金铸件在汽车工业中的应用与研究状况
周桂云
(滩坊学院,潍坊261061)
摘要:对镁合金在汽车工业中的优势及国内外汽车用镁合金零部件进行了概述,介绍了
几种镁合金铸造技术,主要包括压力铸造、真空压力铸造、充氧压力铸造、挤压力铸造、半固
态触变注射成形和铸锻双控成形,最后指出了镁合金在汽车工业中应用存在的问题与发展
趋势。
关键词:镁合金汽车铸造技术
中图分类号:U465文献标识码:A
1前言
较轻的材料,是汽车轻量化的重要途径之一。镁合
金是当前常用金属结构材料中最轻的,而且储量丰
研究表明,约75%的油耗与汽车整车质量有关,富,因而成为汽车减重以提高其燃油经济性和可操
减轻汽车整车质量可以有效降低油耗及排放。减控性的首选材料。
轻整车质量,还可以明显减小动力传动负荷,可在
较低的牵引负荷下达到更好的操控性能2。在保
2镁合金用于汽车工业的优势
证汽年零部件强度和刚度要求下尽可能选用质量
几种常用材料的性能参数如表1所列?。
表1几种常用材料的性能
材料类别
密度弹性模量比弹性模量拉伸强度比拉伸强度导热系数
减振系数
g'cm
/Gpa
/Gpa
/Mpa
/Mpa
/
m
35 Mpa)/%
镁合金
1.74
25.86
200-300
118-172
30-60
铸铁
7.8
24.3
200-400
铝合金
200-350
73-128
工程塑料
1.5-2.0
10-12.5
100-250
50-167
0-50
N/A
镁合金部件应用于汽车工业中主要有如下优
d.具有良好的铸造性能和尺寸稳定性,易于加
势
工,废品率低;
a.质量轻,其密度只有铝合金的2/3;
e.具有良好的阻尼系数,减振量大于铝合金和
b.比强度高于铝合金和铸铁,略低于比强度最铸铁,用于制造壳体可以降低噪声,用于制造座
高的纤维增强塑料,有一定的承载能力;
椅、轮圈可以减小振动,从而提高汽车的安全性和
c.比刚度与其他几种材料基本相同,可以取代舒适性;
铝合金和钢部件;
f.抗电磁干扰及屏蔽性好,减少噪声;
56汽车工艺与材料AT&M
2016年第3期
方匹用
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g.对环境污染小,可重复利用。
一汽开发了高性能镁合金,可用于制造高温
3国内外镁合金汽车零部件的应用概况
负载条件下的汽车动力系统部件,还成功开发出
脚踏板、气缸罩盖、增压器壳体、转向盘、传动箱罩
3.1国外应用概况
盖等镁合金压力铸造件,并已应用于生产。
德国大众汽车公司是最早在汽车上大规模应
东风汽车公司结合我国汽车零部件压力铸造
用镁合金的汽车公司,早在20世纪30年代,大众生产企业设备现状,开发了镁合金冷室压力铸造
汽车就开始使用镁合金,特别是90年代以来,德工艺生产汽车零部件的全套技术
国在镁合金领域一直处于世界领先地位;奔驰汽
长安汽车在国家科技支撑计划的支持下,完
车公司最早将镁合金压力铸造件应用于汽车座支成了以镁合金变速器壳体、油底壳和气缸盖罩为
架,奥迪汽车公司第一个推出镁合金压力铸造仪代表的大型复杂镁合金压力铸造件的设计、分析
表板。近年来,帕萨特、奥迪A4和奥迪A6等汽车模具开发制造和样件生产,成功开发出国内第一
的齿轮箱壳体使用A791D镁合金,与铝合金部件个镁合金座椅并装车通过法规试验验证,并联合
相比减重25%。
重庆大学开发了挤压力铸造造镁合金汽车轮毂?。
美国在1948-1962年间,采用压力铸造生产了3.3典型零件
数百万件镁合金铸件供汽车使用“。美国的福
目前,镁合金在汽车上应用的零部件有100多
特、通用和克莱斯勒等汽车公司在过去的十几年种,可分为两类?:
里一直致力于镁合金汽车铸件如转向柱架、离合
a.壳体类,如离合器壳体、网盖、阀板、变速器
器壳体、进气管、离合器片、汽缸盖、座架、滤油器売体、仪表板、曲轴箱、发动机前盖、气缸箱、仪表
壳体等的开发和应用,替代效果明显,大大促进了板、过滤器壳体等,这类件不仅可以减轻整车质
镁合金的发展。
量,而且由于镁合金的阻尼衰减能力强,可以降低
日本开发出镁合金低压力铸造造装置,由此,汽车运行时的噪声;
经过研究相继开发了一系列镁合金压力铸造产
b.支架类,如转向支架、转向盘、灯托架、制动
品?,如丰田汽车公司首先制造出镁合金汽车轮器、离合器踏板托架、制动支架、座椅框架、车镜支
毂、转向轴系统、凸轮罩等零部件,目前,日本的各架、分配支架和轮毂等,这类件有很好的抗冲击韧
家汽车公司都生产和应用了大量镁合金売体类压性,大大提高了汽车行驶过程中的平稳性和安全性。
力铸造件。
随着镁合金汽车零部件的开发,镁合金在汽
3.2国内应用概况
车上的应用有如下特点间,由体积小的零件过渡到
在我国采用铸造镁合金已有30多年的历史,体积大的零件;由结构简单件过渡到复杂件;由简
但最初主要用于航空航天工业的壳体、机轮和机单受力件过渡到适应特殊性能要求的件;由分件
座等?,在汽车行业起步较晚,目前仅近百家企业组合向过渡到集成化设计。
从事镁合金压力铸造件的生产和研究。上汽、
4铸造工艺方式
汽、东风汽车公司及长安汽车在研究和开发镁合
金在汽车领域应用方面发挥了重要作用。
目前,在汽车中镁型材、变形镁合金的应用较
20世纪90年代初,上汽在国内最早将镁合金少(平均用镁量不到3kg),主要应用的都是铸件
应用在汽车上,首次在桑塔纳轿车上采用镁合金变(单车达到30-40kg),压力铸造生产的镁合金约
速器壳盖、壳体和离合器外壳。目前,其镁合金占车用镁合金总量的80%。
汽车变速器外売生产和应用技术已经十分成熟,镁4.1压力铸造
合金电机壳体铸件正在电动汽车上进行装车试验。
从国内、外的研究应用情况看,镁合金的铸造
2016年第3期
汽车工艺与材料AT8&M57