鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件

一汽鑄造有限公司佟國棟二0一一年八月鋁鎂材料在汽車上的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢鋁鎂材料在汽車上的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢一、概述二、鋁在汽車上的應用三、鎂在汽車上的應用四、我國壓鑄現(xiàn)狀五、汽車有色鑄造砂芯六、壓鑄新技術結束語

一、概述汽車工業(yè)節(jié)能、安全、環(huán)保成為發(fā)展的三大主題，對汽車工業(yè)提出了減輕汽車質量、降低燃油消耗，提高結構強度，改善NVH（噪聲、振動、沖擊）的迫切要求。汽車的輕量化已成為世界范圍內汽車工業(yè)發(fā)展趨勢，要求汽車生產(chǎn)者積極開發(fā)和應用新型汽車材料生產(chǎn)重量輕、耗油少、符合環(huán)保要求的新一代汽車。采用鋁、鎂材料是降低汽車排放、提高燃油經(jīng)濟性的最有效的措施之一。

汽車工業(yè)節(jié)能、安全、環(huán)保成為發(fā)展的三大主題，對汽車工業(yè)提出了汽車材料發(fā)展趨勢：

◆轎車車身的自身質量及材料消耗量逐年降低，但鋼鐵、有色金屬等材料仍然是轎車的主要材料。

◆轎車用金屬材料中鋼鐵材料在減少，而有色金屬材料在增加，尤其是鋁和鎂。

北美每輛轎車材料構成比材料名稱鋼鑄鐵鋁合成材料橡膠玻璃鎂其它構成比%549.88.37.67.40.312.6汽車材料發(fā)展趨勢：

◆轎車車身的自身質量及材料消耗量逐年降低鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車重量減輕30%～40%，制造發(fā)動機可減重30%，鋁質散熱器比相同的銅制品輕20%～40%，轎車鋁車身比原鋼材制品輕40%以上。用鋁材代替鑄鐵和鋼材制造汽車零部件有顯著的減重效果，汽車上每使用1kg鋁，可降低自重2.25kg，減重效果高達125%，同時，在汽車整個使用壽命期內，可減少廢氣排放20kg。即用鋁的減重和排放效果比1:2.25:20。

鑄件變形材鍛件％79.817.03.2德國汽車用鋁比例鋁在汽車上的應用鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車重量減輕30%～40%，制一輛轎車鋁及其合金用量

歐洲北美日本1990年5379612000年73120902004年99130107年代2002年2003年2009年平均用量124127156北美轎車與輕卡用鋁（kg/輛）

歐洲轎車用鋁（kg/輛）

年代2004年2008年2010年平均用量99150180一輛轎車鋁及其合金用量歐洲北美日本1990年5379612鑄造鋁合金在汽車上的應用鋁合金鑄造工藝壓鑄（缸體及各類殼體、支架）金屬型重力鑄造（缸蓋、進氣管、活塞）低壓鑄造（缸蓋、缸體）砂型鑄造（進氣管、缸體、橫梁）擠壓鑄造（活塞、轉向節(jié)）半固態(tài)壓鑄（性能要求高的零件：轉向節(jié)、轉向臂）鑄鍛聯(lián)合工藝（轉向節(jié)、轉向橫拉桿）鑄造鋁合金在汽車上的應用部件系統(tǒng)零件名稱發(fā)動機系發(fā)動機缸體、缸蓋、活塞、進氣岐管、水泵殼、發(fā)動機殼、啟動機殼、搖臂、搖臂蓋、濾清器底座、發(fā)動機支架、正時鏈條蓋、發(fā)電機支架、分電器座、氣門室罩蓋、油底殼等傳動系變速箱殼、離合器殼、連接過度板、換擋撥叉、傳動箱換擋端蓋等底盤行走系橫梁、上/下臂、轉向機殼、制動總泵殼、制動分泵殼、制動鉗、車輪、操縱叉等其它系統(tǒng)部件離合器踏板、剎車踏板、方向盤、轉向節(jié)、發(fā)動機框架、ABS系統(tǒng)部件等汽車主要系統(tǒng)中的鋁鑄件部件系統(tǒng)零件名稱發(fā)動機系發(fā)動機缸體、缸蓋、活塞、進氣岐管、水半固態(tài)鑄件的應用

控制臂CONTROLARMS車體連接件SPACEFRAMENODES輪轂轉向架KNUCKLES支架MOUNTINGBRACKETS車閘主缸體MASTERBRAKECYLINDERS油料管架FUELRAILS防滑制動閘閥體ABSHOUSINGS機殼類件A/CHOUSINGS半固態(tài)鑄件的應用

鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件擠壓鑄造件的應用擠壓鑄造件的應用

國內發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀

鋁鑄件

近幾年，我國汽車鋁鑄件應用取得了較大進展，轎車發(fā)動機缸蓋、進氣岐管、變速箱殼、離合器殼等幾乎都采用了鋁鑄件，相當比例的轎車裝用了鋁車輪。鋁壓鑄缸體也已經(jīng)開始生產(chǎn)應用。國內汽車的鋁鑄件的生產(chǎn)應用已達到一定水平。但是與歐美日比較還有很大差距，高性能鋁鑄件還需要進口，有些復雜件工藝的自主開發(fā)能力較差。采用真空壓鑄工藝很少；半固態(tài)壓鑄、鑄造-鍛造工藝處于試驗室階段，生產(chǎn)上還沒有采用；缺少大型擠壓鑄造設備，由于日本等國家對800噸以上擠壓鑄造設備限制向中國出口，橫梁等大型擠壓鑄造零件無法國產(chǎn)化。由于引進車型或總成國別不同，采用的標準也不同，造成國內鋁合金牌號眾多，給鋁合金廠生產(chǎn)造成困難，不利于鋁合金廠大批量專業(yè)化生產(chǎn)和降低成本。

國內發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀自19世紀末葉到20世紀，金屬材料的消耗與日俱增，金屬礦產(chǎn)資源逐漸趨于枯竭。有資料表明，有些金屬（如銅、鉛、鋅）只能持續(xù)幾十年，有些（如鋁、鐵）也只是1至3百年的事。鎂是地球上儲量最豐富的元素之一，除在地殼表層金屬礦的資源含量為2.3%，位居常用金屬的第8位外，在鹽湖及海洋中的含量也十分可觀。因此，在很多金屬趨于枯竭的今天，加速開發(fā)鎂金屬材料是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。鎂合金材料在汽車上的應用自19世紀末葉到20世紀，金屬材料的消耗與日俱增，金屬礦產(chǎn)資鎂合金材料的特性比重最小的金屬結構材料高比強度和比剛度優(yōu)異的減振降噪效果良好的生產(chǎn)工藝性能可回收重復利用鎂合金材料的特性比重最小的金屬結構材料潛在取代重量鎂重量（Kg）減輕%減輕重量（Kg）殼體12.85.4587.4內飾件31.2213310.2動力系統(tǒng)(引擎)55.2(33.5)36.2(22.2)35(34)19.1(11.3)懸掛件62.225.95836.2剎車3.91.8542.1框架14.57.2507.3轉向5.63.9421.7電氣外殼3.21.8441.4合計188.6103.24585.2鎂合金在汽車上應用輕量化效果

潛在取代重量鎂重量（Kg）減輕%減輕重量（Kg）殼體12.8

通用公司福特公司戴-克公司歐洲單車用鎂量（kg）6.725.864.03.02004年每輛轎車鎂合金用量

北美及歐洲的每輛汽車平均用鎂合金3.5㎏，目前年增長率24%，10年后鎂在汽車上的應用可達每車10㎏，F(xiàn)ord公司單車最大用鎂量計劃可達到118kg。大眾公司年計劃達到178kg。汽車鎂合金應用增長預測汽車鎂合金應用趨勢通用公司福特公司戴-克公司歐洲單車用鎂量（kg）6.鎂合金鑄造成型壓鑄（冷室壓鑄、熱室壓鑄）半故態(tài)注射成型低壓鑄造（金屬型、砂型、陶瓷型等）金屬型重力鑄造砂型鑄造V法鑄造鎂合金鑄造成型零件名稱應用優(yōu)點效果應用廠家變速箱殼體減重、降噪、剛度高大眾、福特、通用氣門室罩蓋減重、降噪、成型性好、扭轉剛度好通用、福特、克萊斯勒、寶馬、豐田、本田車身前蓋減重、降噪MossnerAG整體儀表板骨架減重、韌性好、集成化、設計簡化通用、奔馳、克萊斯勒、福特、大眾、菲亞特座椅骨架減重、吸震、安全通用、福特、菲亞特車門框支架減重、吸震豐田、英國Wagon公司方向盤骨架減重、吸震、安全通用、奔馳、克萊斯勒、福特、大眾、菲亞特、豐田輪轂減重、吸震克萊斯勒、法拉利汽車應用的典型鎂合金件

零件名稱應用優(yōu)點效果應用廠家變速箱殼體減重、降噪、剛度高大眾典型汽車鎂合金零件典型汽車鎂合金零件鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件儀表盤骨架儀表盤骨架轎車橫梁轎車橫梁鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件MagnesiumGearboxHousings大眾公司鎂合金變速箱

MagnesiumGearboxHousings大眾公司(Weight:appr.10,6kg;HPDC)大眾公司鎂合金缸體

(Weight:appr.10,6kg;HPDCMg-SpaceframeofVolkswagen1-LITRECar

大眾1L汽車鎂合金應用

Mg-SpaceframeofVolkswagen1-國外最新研究情況在美國，于2001年開始至2006年6月結束的美國與加拿大聯(lián)合攻關項目“StructuralCastMgDevelopment”，采用4000t的臥室壓鑄機和AE44合金，為新款CorvetteZ06研制出了重10.8Kg的鎂合金發(fā)動機托架（frontEngineCradle），與原來16.4Kg鋁合金發(fā)動機框架相比，重量減輕了5.6kg(34%)。

DemonstrationofEngineCradle）”的研究經(jīng)費：1.26千萬美元。國外最新研究情況在美國，于2001年開始至2006年6月結束國外在經(jīng)歷了鎂合金大型、超大型鑄件等開發(fā)的階段后，進入了一個新的發(fā)展階段。

針對北美地區(qū)大多數(shù)車輛前端重量較大，前端/后端質量比超過55/45的現(xiàn)狀，由美國提出，并建議“中－美－加”參與的“鎂質車體前端結構件開發(fā)”項目，擬將采用全鎂的前端，使車輛的前/后質量比接近50/50。這一研究打算跨過由鋼到鋁的發(fā)展階段。這標志著，鎂在汽車上的應用正在從單體提高到子系統(tǒng)水準。

國外最新研究情況國外在經(jīng)歷了鎂合金大型、超大型鑄件等開發(fā)的階段后，進入了一個我國的鎂資源

菱鎂礦儲量居世界首位，約27億噸，占全球儲量的22.5%

青海柴達木盆地的33個鹽湖中，共含鎂鹽31.5億噸

白云石礦儲量更為豐富，現(xiàn)探明的儲量以目前的開采速度，可以開采1000年以上中國的鎂產(chǎn)量占世界的70%

我國的鎂資源菱鎂礦儲量居世界首位，約27億噸，占全球儲量的我國鎂合金壓鑄現(xiàn)狀

在國家“十五”科技攻關等項目的支持和引導下，我國的鎂深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)生了根本性的變化，以應用為龍頭的鎂合金產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。一汽鑄造公司、重慶隆鑫鎂業(yè)、東風、長安建成了汽車鎂壓鑄件生產(chǎn)基地，目前以生產(chǎn)中小殼體件為主，缺少大件復雜件生產(chǎn)能力。由于資源優(yōu)勢，中國必將成為世界鎂零部件生產(chǎn)基地。我國鎂合金壓鑄現(xiàn)狀在國家“十五”科技攻關等項目的支持和引

產(chǎn)量分布：

華北地區(qū)53000噸占5.2%

東北地區(qū)104000噸占10.2%

華東地區(qū)374000噸占36.6%

中南地區(qū)342000噸占33.2%

西南地區(qū)127000噸占12.4%

西北地區(qū)24000噸占2.4%

全國約有壓鑄廠、車間7000多家，各類壓鑄機約為30000臺，其中從國外進口的壓鑄機約占總數(shù)的10％，國內最大壓鑄機的合模力是40000kN

壓鑄件產(chǎn)品主要以汽車和摩托車零件為主，次之為家用電器、電訊、鎖具、建筑裝飾、玩具、車模、五金等壓鑄件。

壓鑄業(yè)現(xiàn)狀產(chǎn)量分布：全國約有壓鑄廠、車間7000多家，

從生產(chǎn)工藝水平、自動化程度、國產(chǎn)壓鑄機性能和模具制造等還與世界先進水平有一定的差距。日前國內有國產(chǎn)壓鑄機企業(yè)約80家，其中有一定規(guī)模的己有20多家。所生產(chǎn)的壓鑄機總體而言，還不同程度的存在可靠性較差，結構設計不太先進，自動化水平不高，有的滲透漏油現(xiàn)象較嚴重等，但也有一些企業(yè)因選用了高品質的進口液壓件，選用了先進的設計技術，所生產(chǎn)的壓鑄機與國際先進水平相比，質量達到廿世紀九十年代初期的水平。近年國內也有壓鑄機生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)出了當代先進水平的實時控制壓鑄機，但穩(wěn)定性還需進一步的考驗。從生產(chǎn)工藝水平、自動化程度、國產(chǎn)壓鑄機性能和模

模具制造跟不上壓鑄生產(chǎn)的要求。我國日前約有幾百家壓鑄模具廠，壓鑄模的設計、制造能夠滿足摩托車、家電、輕工等行業(yè)，絕大部分汽車行業(yè)的需求。但是國內不少模具廠家生產(chǎn)的模具在使用上還存在著故障率高、返修較多、穩(wěn)定性差，制約了生產(chǎn)率的提高，模具行業(yè)存在模具標準化程度較低，熱模鋼品質不高，多數(shù)模具加工手段相對落后。國內壓鑄模的平均價格是國外平均價格的1/4左右，壽命只有國外的1/2左右。

模具制造跟不上壓鑄生產(chǎn)的要求。我國日前約有幾百家壓鑄模汽車有色鑄件的砂芯國內目前大多采用以三乙胺硬化法的冷芯盒制芯工藝來生產(chǎn)。如鋁合金缸體是采用砂芯最多的鑄件，除了水套砂芯薄而復雜，依各廠條件不同，分別采用冷芯盒制芯，熱芯盒制芯或殼芯制芯外，其它的砂芯，包括曲軸箱砂芯、缸筒與頂端砂芯、前、后端面砂芯等大多采用冷芯盒制芯，以保證尺寸精度和節(jié)能。冷芯盒制芯工藝與覆膜砂、熱芯盒相比具有制芯周期短、芯盒無受熱變形，損耗小，制得的砂芯尺寸精度高和節(jié)約能源等優(yōu)點，因而冷芯盒應用越來越廣泛。汽車有色鑄件的砂芯國內目前大多采用以三乙胺硬化法的冷芯盒制無機粘結劑的應用

無機粘結劑采用熱空氣硬化，澆注過程不產(chǎn)生有害氣體，是一種環(huán)保型粘結劑。目前無機粘結劑在寶馬、大眾等汽車鋁合金鑄件上得到應用，占制芯總量10%左右，未來幾年每年以5%速度遞增，伴隨環(huán)保日益嚴格的要求，無機樹脂將逐漸取代有機樹脂。一汽鑄造在新基地中也將采用無機粘結劑。優(yōu)點：有利于人類健康和環(huán)境保護，無異味；符合未來的環(huán)境保護法規(guī)；可以實現(xiàn)復雜幾何形狀砂芯的鑄造；在鑄造時具有高度的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性；減少砂芯發(fā)氣引起的鑄造缺陷；由于清理費用很低，降低生產(chǎn)成本；在鑄模上沉積的冷凝物清理容易，極大地減少模具維護費用；

無機粘結劑的應用無機粘結劑采用熱空氣硬化新技術

近年來，人們?yōu)榱私鉀Q壓鑄件內部存在的氣孔和縮孔問題，使之能生產(chǎn)出高強度、高致密性、可焊接、能進行熱處理、可扭曲等各種性能的壓鑄件，在繼續(xù)完善善真空壓鑄以外又發(fā)展了擠壓鑄造和半固態(tài)壓鑄等新技術，并概括地稱之為“高密度壓鑄法”。

高真空壓鑄技術

充氧壓鑄技術

半固態(tài)壓鑄技術

擠壓壓鑄技術

新技術近年來，人們?yōu)榱私鉀Q壓鑄件內部存在的氣孔和縮孔問擠壓鑄造采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)鋁合金零件代替鋼鐵零件。減重60%、質量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、成本低。轉向節(jié)、發(fā)動機支架、各類底盤支架等。擠壓鑄造采用擠壓鑄造工藝生產(chǎn)鋁合金零件代替鋼鐵零件。高真空壓鑄可生產(chǎn)大面積薄壁鋁合金壓鑄價，高真空鋁合金壓鑄件可進行熱處理進一步提高強度車門等薄壁件和受力件高真空壓鑄半固態(tài)加工

半固態(tài)加工可以進一步提高鑄件的性能，可以代替鋼鐵零件，對汽車輕量化發(fā)揮重要作用。觸變成形基本具備了批量生產(chǎn)條件，流變成形還需要進一步完善。轉向節(jié)、控制臂等承力件半固態(tài)加工半固態(tài)加工可以進一步提高鑄件的性能，可以代替鋼鐵

推廣應用新型高強度、高耐磨性的壓鑄合金，研究可著色的壓鑄合金以及用于生產(chǎn)有特殊安全性要求鑄件的新型壓鑄合金

開發(fā)性能穩(wěn)定、成分易于控制的壓鑄合金

簡化鋁合金成分，減少合金牌號，為實現(xiàn)綠色生產(chǎn)提供基礎;

加速開發(fā)壓鑄新工藝(真空壓鑄、充氧壓鑄、半固態(tài)壓鑄、擠壓鑄造等)

提高對市場的快速反應能力，推行并行工程(CE)和快速原型制造技術

開展CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的研究與開發(fā)

開發(fā)和應用更多的鋁、鎂合金汽車零部件

推廣應用環(huán)保型無機粘結劑幾點發(fā)展建議

推廣應用新型高強度、高耐磨性的壓鑄合金，研究可著色的壓鋁鋰合金的應用

近年來，國內外鋁鋰合金的研制和成形技術日漸成熟，因此在航天器的設計與制造中大量使用了鋁鋰合金，如“奮進號”航天飛機的外貯箱[9]（圖

1）、“天宮一號”的資源艙和太陽電池翼（圖

2）鋁鋰合金的應用

鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件洛克希德·馬丁公司利用8090鋁鋰合金制造了“大力神”號運載火箭（圖

3）的有效載荷艙，減重

182kg。1994年，為解決“奮進號”航天飛機外貯箱的超重問題，洛克希德·馬丁公司聯(lián)合雷諾茲金屬公司研發(fā)出新型2195材料以取代之前的2219

合金。該合金的密度比2219合金的輕5%，而其強度則比后者高30%。采用2195制造的整體焊接結構貯箱，減輕重量3405kg，其中液氫箱減重

1907kg，液氧箱減重736kg，直接經(jīng)濟效益近7500萬美元，因此被稱為超輕燃料貯箱(Super

Light

Weight

Tank)[10-11]。俄羅斯在鋁鋰合金的研究、生產(chǎn)和應用方面也一直處于領先地位，為提高載荷能力，航天飛機的外燃料貯箱便采用鋁鋰合金制成，“能源號”運載火箭（圖

4）的低溫貯箱是采用1460鋁鋰合金制成。洛克希德·馬丁公司利用8090鋁鋰合金制造了“大力神”號運載鎂合金的應用

北京衛(wèi)星制造廠近年開展了大量的技術攻關和設備改造，突破了大型鎂合金表面的防腐處理、機械加工、焊接技術，實現(xiàn)了大型鎂合金結構件在多個航天器上的應用。圖

8所示為正在整體加工的大型鎂合金結構件。鎂合金的應用

針對鎂合金電子產(chǎn)品機箱的應用瓶頸，開展了鎂合金表面涂覆、微弧氧化、高發(fā)射率表面陽極化處理等技術研究，突破了鎂合金表面防腐、導電性和高發(fā)射率熱控要求的綜合表面處理技術，實現(xiàn)了鎂合金在航天器電子產(chǎn)品機箱中的應用，達到了產(chǎn)品輕量化的目標。圖

9所示是鎂合金電子產(chǎn)品機箱。

針對鎂合金電子產(chǎn)品機箱的應用瓶頸，開展了鎂合金表面涂覆、微弧謝謝！謝謝！一汽鑄造有限公司佟國棟二0一一年八月鋁鎂材料在汽車上的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢鋁鎂材料在汽車上的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢一、概述二、鋁在汽車上的應用三、鎂在汽車上的應用四、我國壓鑄現(xiàn)狀五、汽車有色鑄造砂芯六、壓鑄新技術結束語

一、概述汽車工業(yè)節(jié)能、安全、環(huán)保成為發(fā)展的三大主題，對汽車工業(yè)提出了減輕汽車質量、降低燃油消耗，提高結構強度，改善NVH（噪聲、振動、沖擊）的迫切要求。汽車的輕量化已成為世界范圍內汽車工業(yè)發(fā)展趨勢，要求汽車生產(chǎn)者積極開發(fā)和應用新型汽車材料生產(chǎn)重量輕、耗油少、符合環(huán)保要求的新一代汽車。采用鋁、鎂材料是降低汽車排放、提高燃油經(jīng)濟性的最有效的措施之一。

汽車工業(yè)節(jié)能、安全、環(huán)保成為發(fā)展的三大主題，對汽車工業(yè)提出了汽車材料發(fā)展趨勢：

◆轎車車身的自身質量及材料消耗量逐年降低，但鋼鐵、有色金屬等材料仍然是轎車的主要材料。

◆轎車用金屬材料中鋼鐵材料在減少，而有色金屬材料在增加，尤其是鋁和鎂。

北美每輛轎車材料構成比材料名稱鋼鑄鐵鋁合成材料橡膠玻璃鎂其它構成比%549.88.37.67.40.312.6汽車材料發(fā)展趨勢：

◆轎車車身的自身質量及材料消耗量逐年降低鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車重量減輕30%～40%，制造發(fā)動機可減重30%，鋁質散熱器比相同的銅制品輕20%～40%，轎車鋁車身比原鋼材制品輕40%以上。用鋁材代替鑄鐵和鋼材制造汽車零部件有顯著的減重效果，汽車上每使用1kg鋁，可降低自重2.25kg，減重效果高達125%，同時，在汽車整個使用壽命期內，可減少廢氣排放20kg。即用鋁的減重和排放效果比1:2.25:20。

鑄件變形材鍛件％79.817.03.2德國汽車用鋁比例鋁在汽車上的應用鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車，可使整車重量減輕30%～40%，制一輛轎車鋁及其合金用量

歐洲北美日本1990年5379612000年73120902004年99130107年代2002年2003年2009年平均用量124127156北美轎車與輕卡用鋁（kg/輛）

歐洲轎車用鋁（kg/輛）

年代2004年2008年2010年平均用量99150180一輛轎車鋁及其合金用量歐洲北美日本1990年5379612鑄造鋁合金在汽車上的應用鋁合金鑄造工藝壓鑄（缸體及各類殼體、支架）金屬型重力鑄造（缸蓋、進氣管、活塞）低壓鑄造（缸蓋、缸體）砂型鑄造（進氣管、缸體、橫梁）擠壓鑄造（活塞、轉向節(jié)）半固態(tài)壓鑄（性能要求高的零件：轉向節(jié)、轉向臂）鑄鍛聯(lián)合工藝（轉向節(jié)、轉向橫拉桿）鑄造鋁合金在汽車上的應用部件系統(tǒng)零件名稱發(fā)動機系發(fā)動機缸體、缸蓋、活塞、進氣岐管、水泵殼、發(fā)動機殼、啟動機殼、搖臂、搖臂蓋、濾清器底座、發(fā)動機支架、正時鏈條蓋、發(fā)電機支架、分電器座、氣門室罩蓋、油底殼等傳動系變速箱殼、離合器殼、連接過度板、換擋撥叉、傳動箱換擋端蓋等底盤行走系橫梁、上/下臂、轉向機殼、制動總泵殼、制動分泵殼、制動鉗、車輪、操縱叉等其它系統(tǒng)部件離合器踏板、剎車踏板、方向盤、轉向節(jié)、發(fā)動機框架、ABS系統(tǒng)部件等汽車主要系統(tǒng)中的鋁鑄件部件系統(tǒng)零件名稱發(fā)動機系發(fā)動機缸體、缸蓋、活塞、進氣岐管、水半固態(tài)鑄件的應用

控制臂CONTROLARMS車體連接件SPACEFRAMENODES輪轂轉向架KNUCKLES支架MOUNTINGBRACKETS車閘主缸體MASTERBRAKECYLINDERS油料管架FUELRAILS防滑制動閘閥體ABSHOUSINGS機殼類件A/CHOUSINGS半固態(tài)鑄件的應用

鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件擠壓鑄造件的應用擠壓鑄造件的應用

國內發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀

鋁鑄件

近幾年，我國汽車鋁鑄件應用取得了較大進展，轎車發(fā)動機缸蓋、進氣岐管、變速箱殼、離合器殼等幾乎都采用了鋁鑄件，相當比例的轎車裝用了鋁車輪。鋁壓鑄缸體也已經(jīng)開始生產(chǎn)應用。國內汽車的鋁鑄件的生產(chǎn)應用已達到一定水平。但是與歐美日比較還有很大差距，高性能鋁鑄件還需要進口，有些復雜件工藝的自主開發(fā)能力較差。采用真空壓鑄工藝很少；半固態(tài)壓鑄、鑄造-鍛造工藝處于試驗室階段，生產(chǎn)上還沒有采用；缺少大型擠壓鑄造設備，由于日本等國家對800噸以上擠壓鑄造設備限制向中國出口，橫梁等大型擠壓鑄造零件無法國產(chǎn)化。由于引進車型或總成國別不同，采用的標準也不同，造成國內鋁合金牌號眾多，給鋁合金廠生產(chǎn)造成困難，不利于鋁合金廠大批量專業(yè)化生產(chǎn)和降低成本。

國內發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀自19世紀末葉到20世紀，金屬材料的消耗與日俱增，金屬礦產(chǎn)資源逐漸趨于枯竭。有資料表明，有些金屬（如銅、鉛、鋅）只能持續(xù)幾十年，有些（如鋁、鐵）也只是1至3百年的事。鎂是地球上儲量最豐富的元素之一，除在地殼表層金屬礦的資源含量為2.3%，位居常用金屬的第8位外，在鹽湖及海洋中的含量也十分可觀。因此，在很多金屬趨于枯竭的今天，加速開發(fā)鎂金屬材料是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。鎂合金材料在汽車上的應用自19世紀末葉到20世紀，金屬材料的消耗與日俱增，金屬礦產(chǎn)資鎂合金材料的特性比重最小的金屬結構材料高比強度和比剛度優(yōu)異的減振降噪效果良好的生產(chǎn)工藝性能可回收重復利用鎂合金材料的特性比重最小的金屬結構材料潛在取代重量鎂重量（Kg）減輕%減輕重量（Kg）殼體12.85.4587.4內飾件31.2213310.2動力系統(tǒng)(引擎)55.2(33.5)36.2(22.2)35(34)19.1(11.3)懸掛件62.225.95836.2剎車3.91.8542.1框架14.57.2507.3轉向5.63.9421.7電氣外殼3.21.8441.4合計188.6103.24585.2鎂合金在汽車上應用輕量化效果

潛在取代重量鎂重量（Kg）減輕%減輕重量（Kg）殼體12.8

通用公司福特公司戴-克公司歐洲單車用鎂量（kg）6.725.864.03.02004年每輛轎車鎂合金用量

北美及歐洲的每輛汽車平均用鎂合金3.5㎏，目前年增長率24%，10年后鎂在汽車上的應用可達每車10㎏，F(xiàn)ord公司單車最大用鎂量計劃可達到118kg。大眾公司年計劃達到178kg。汽車鎂合金應用增長預測汽車鎂合金應用趨勢通用公司福特公司戴-克公司歐洲單車用鎂量（kg）6.鎂合金鑄造成型壓鑄（冷室壓鑄、熱室壓鑄）半故態(tài)注射成型低壓鑄造（金屬型、砂型、陶瓷型等）金屬型重力鑄造砂型鑄造V法鑄造鎂合金鑄造成型零件名稱應用優(yōu)點效果應用廠家變速箱殼體減重、降噪、剛度高大眾、福特、通用氣門室罩蓋減重、降噪、成型性好、扭轉剛度好通用、福特、克萊斯勒、寶馬、豐田、本田車身前蓋減重、降噪MossnerAG整體儀表板骨架減重、韌性好、集成化、設計簡化通用、奔馳、克萊斯勒、福特、大眾、菲亞特座椅骨架減重、吸震、安全通用、福特、菲亞特車門框支架減重、吸震豐田、英國Wagon公司方向盤骨架減重、吸震、安全通用、奔馳、克萊斯勒、福特、大眾、菲亞特、豐田輪轂減重、吸震克萊斯勒、法拉利汽車應用的典型鎂合金件

零件名稱應用優(yōu)點效果應用廠家變速箱殼體減重、降噪、剛度高大眾典型汽車鎂合金零件典型汽車鎂合金零件鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件儀表盤骨架儀表盤骨架轎車橫梁轎車橫梁鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件鋁鎂合金在汽車和航空航天的應用課件MagnesiumGearboxHousings大眾公司鎂合金變速箱

MagnesiumGearboxHousings大眾公司(Weight:appr.10,6kg;HPDC)大眾公司鎂合金缸體

(Weight:appr.10,6kg;HPDCMg-SpaceframeofVolkswagen1-LITRECar

大眾1L汽車鎂合金應用

Mg-SpaceframeofVolkswagen1-國外最新研究情況在美國，于2001年開始至2006年6月結束的美國與加拿大聯(lián)合攻關項目“StructuralCastMgDevelopment”，采用4000t的臥室壓鑄機和AE44合金，為新款CorvetteZ06研制出了重10.8Kg的鎂合金發(fā)動機托架（frontEngineCradle），與原來16.4Kg鋁合金發(fā)動機框架相比，重量減輕了5.6kg(34%)。

DemonstrationofEngineCradle）”的研究經(jīng)費：1.26千萬美元。國外最新研究情況在美國，于2001年開始至2006年6月結束國外在經(jīng)歷了鎂合金大型、超大型鑄件等開發(fā)的階段后，進入了一個新的發(fā)展階段。

針對北美地區(qū)大多數(shù)車輛前端重量較大，前端/后端質量比超過55/45的現(xiàn)狀，由美國提出，并建議“中－美－加”參與的“鎂質車體前端結構件開發(fā)”項目，擬將采用全鎂的前端，使車輛的前/后質量比接近50/50。這一研究打算跨過由鋼到鋁的發(fā)展階段。這標志著，鎂在汽車上的應用正在從單體提高到子系統(tǒng)水準。

國外最新研究情況國外在經(jīng)歷了鎂合金大型、超大型鑄件等開發(fā)的階段后，進入了一個我國的鎂資源

菱鎂礦儲量居世界首位，約27億噸，占全球儲量的22.5%

青海柴達木盆地的33個鹽湖中，共含鎂鹽31.5億噸

白云石礦儲量更為豐富，現(xiàn)探明的儲量以目前的開采速度，可以開采1000年以上中國的鎂產(chǎn)量占世界的70%

我國的鎂資源菱鎂礦儲量居世界首位，約27億噸，占全球儲量的我國鎂合金壓鑄現(xiàn)狀

在國家“十五”科技攻關等項目的支持和引導下，我國的鎂深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)生了根本性的變化，以應用為龍頭的鎂合金產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。一汽鑄造公司、重慶隆鑫鎂業(yè)、東風、長安建成了汽車鎂壓鑄件生產(chǎn)基地，目前以生產(chǎn)中小殼體件為主，缺少大件復雜件生產(chǎn)能力。由于資源優(yōu)勢，中國必將成為世界鎂零部件生產(chǎn)基地。我國鎂合金壓鑄現(xiàn)狀在國家“十五”科技攻關等項目的支持和引

產(chǎn)量分布：

華北地區(qū)53000噸占5.2%

東北地區(qū)104000噸占10.2%

華東地區(qū)374000噸占36.6%

中南地區(qū)342000噸占33.2%

西南地區(qū)127000噸占12.4%

西北地區(qū)24000噸占2.4%

全國約有壓鑄廠、車間7000多家，各類壓鑄機約為30000臺，其中從國外進口的壓鑄機約占總數(shù)的10％，國內最大壓鑄機的合模力是40000kN

壓鑄件產(chǎn)品主要以汽車和摩托車零件為主，次之為家用電器、電訊、鎖具、建筑裝飾、玩具、車模、五金等壓鑄件。

壓鑄業(yè)現(xiàn)狀產(chǎn)量分布：全國約有壓鑄廠、車間7000多家，

從生產(chǎn)工藝水平、自動化程度、國產(chǎn)壓鑄機性能和模具制造等還與世界先進水平有一定的差距。日前國內有國產(chǎn)壓鑄機企業(yè)約80家，其中有一定規(guī)模的己有20多家。所生產(chǎn)的壓鑄機總體而言，還不同程度的存在可靠性較差，結構設計不太先進，自動化水平不高，有的滲透漏油現(xiàn)象較嚴重等，但也有一些企業(yè)因選用了高品質的進口液壓件，選用了先進的設計技術，所生產(chǎn)的壓鑄機與國際先進水平相比，質量達到廿世紀九十年代初期的水平。近年國內也有壓鑄機生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)出了當代先進水平的實時控制壓鑄機，但穩(wěn)定性還需進一步的考驗。從生產(chǎn)工藝水平、自動化程度、國產(chǎn)壓鑄機性能和模

模具制造跟不上壓鑄生產(chǎn)的要求。我國日前約有幾百家壓鑄模具廠，壓鑄模的設計、制造能夠滿足摩托車、家電、輕工等行業(yè)，絕大部分汽車行業(yè)的需求。但是國內不少模具廠家生產(chǎn)的模具在使用上還存在著故障率高、返修較多、穩(wěn)定性差，制約了生產(chǎn)率的提高，模具行業(yè)存在模具標準化程度較低，熱模鋼品質不高，多數(shù)模具加工手段相對落后。國內壓鑄模的平均價格是國外平均價格的1/4左右，壽命只有國外的1/2左右。

模具制造跟不上壓鑄生產(chǎn)的要求。我國日前約有幾百家壓鑄模汽車有色鑄件的砂芯國內目前大多采用以三乙胺硬化法的冷芯盒制芯工藝來生產(chǎn)。如鋁合金缸體是采用砂芯最多的鑄件，除了水套砂芯薄而復雜，依各廠條件不同，分別采用冷芯盒制芯，熱芯盒制芯或殼芯制芯外，其它的砂芯，包括曲軸箱砂芯、缸筒與頂端砂芯、前、后端面砂芯等大多采用冷芯盒制芯，以保證尺寸精度和節(jié)能。冷芯盒制芯工藝與覆膜砂、熱芯盒相比具有制芯周期短、芯盒無受熱變形，損耗小，制得的砂芯尺寸精度高和節(jié)約能源等優(yōu)點，因而冷芯盒應用越來越廣泛。汽車有色鑄件的砂芯國內目前大多采用以三乙胺硬化法的冷芯盒制無機粘結劑的應用

無機粘結劑采用熱空氣硬化，澆注過程不產(chǎn)生有害氣體，是一種環(huán)保型粘結劑。目前無機粘結劑在寶馬、大眾等汽車鋁合金鑄件上得到應用，占制芯總量10%左右，未來幾年每年以5%速度遞增，伴隨環(huán)保日益嚴格的要求，無機樹脂將逐漸取代有機樹脂。一汽鑄造在新基地中也將采用無機粘結劑。優(yōu)點：有利于人類健康和環(huán)境保護，無異味；符合未來的環(huán)境保護法規(guī)；可以實現(xiàn)復雜幾何形狀砂芯的鑄造；在鑄造時具有高度的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性；減少砂芯發(fā)氣引起的鑄造缺陷；由于清理費用很低，降低生產(chǎn)成本；在鑄模上沉積的冷凝物清理容易，極大地減少模具維護費用；

無機粘結劑的應用無機粘結劑采用熱空氣硬化新技術

近年來，人們?yōu)榱私鉀Q壓鑄件內部存在的氣孔和縮孔問題，使之能生產(chǎn)出高強度、高致密性、可焊接、能進行熱處理、可扭曲等各種性能的壓鑄件，在繼續(xù)完善善真空壓鑄以外又發(fā)展了擠壓鑄造和半固態(tài)壓鑄等新技術，并概括地稱之為“高密度壓鑄法”。