長安鎂合金技術(shù)研究成果

　　一、前期研究成果

　　1、“十五”輕量化研究成果

　　“鎂合金在長安微型汽車中的應(yīng)用”專題從2001年啟動(dòng)，獲得國撥資金235萬，該專題于2003年12月順利通過國家科技部組織的驗(yàn)收。

　　為加快鎂合金的產(chǎn)業(yè)化步伐，長安公司于2004年啟動(dòng) “鎂合金在長安汽車上的擴(kuò)大應(yīng)用”專項(xiàng)課題，獲得國撥資金80萬，所開發(fā)的鎂合金零部件批量裝車3萬余輛，并銷往全國各地。該專題于2005年11月通過了國家科技部組織的驗(yàn)收。

　　長安課題團(tuán)隊(duì)是國家“十五”科技攻關(guān)重大項(xiàng)目“鎂合金開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目核心成員，成功開發(fā)了 “長安之星”微型車變速箱殼體、汽缸蓋罩、汽缸蓋前端蓋、曲軸后端蓋、方向盤等鎂合金零部件，建成了壓鑄、機(jī)加、表面處理生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了單車最大鎂合金用量9公斤，批量裝車5萬輛;

　　先后榮獲04年度中國兵器裝備集團(tuán)公司科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，05年度重慶市和中國汽車工業(yè)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

　　“汽車輕量化及輕質(zhì)材料關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目，2007年啟動(dòng)，獲國撥資金200萬，2011年順利通過重慶市科委組織的驗(yàn)收。

　　“汽車結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)與輕量化材料應(yīng)用”項(xiàng)目，2008年啟動(dòng)，獲國撥資金550萬，2010年順利通過國家科技部組織的驗(yàn)收。

　　2、“十一五”輕量化研究成果

　　承擔(dān)了國家十一五科技支撐計(jì)劃專題項(xiàng)目“大型復(fù)雜鎂合金鑄件集成應(yīng)用技術(shù)開發(fā)”，以長安“杰勛”車身前端、動(dòng)力系統(tǒng)及承力構(gòu)件的集成應(yīng)用為對象，實(shí)現(xiàn)鎂合金在國產(chǎn)汽車上的集成開發(fā)與規(guī)模應(yīng)用，項(xiàng)目2007年啟動(dòng)，獲國撥資金442萬，開發(fā)出國內(nèi)自主品牌第一個(gè)鎂合金骨架座椅，在汽車用鎂合金行業(yè)首次實(shí)現(xiàn)單車最大用鎂達(dá)20kg，居國內(nèi)第一。

　　二、榮譽(yù)成果

　　牽頭的“復(fù)雜鎂合金鑄件與集成應(yīng)用技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目，獲得2011年重慶市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng);同時(shí)獲得2011年汽車工業(yè)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

　　參與的“高品質(zhì)鎂合金集成與循環(huán)應(yīng)用技術(shù)”項(xiàng)目，獲得2011年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

　　長安目前鎂合金產(chǎn)品開發(fā)

　　一、目前研究及應(yīng)用重點(diǎn)

　　長安公司目前針對最新一代中度混合動(dòng)力車型開發(fā)鎂合金產(chǎn)品

　　鎂合金轉(zhuǎn)向支撐——迄今長安公司開發(fā)的最大型最復(fù)雜鎂合金壓鑄件;

　　鎂合金輪轂——鎂合金產(chǎn)品在復(fù)雜工況下的應(yīng)用嘗試;

　　鎂合金座盆骨架——變形鎂合金在汽車上的應(yīng)用探索。

　　二、鎂合金轉(zhuǎn)向支撐

　　1、鎂合金轉(zhuǎn)向支撐簡介(儀表板支架、CCB)

　　自從1995年北美開始批量生產(chǎn)CCB以來，全球共有10%的量產(chǎn)車型采用了鎂合金轉(zhuǎn)向支撐。

　　鎂合金轉(zhuǎn)向支撐集成度高，減重明顯(減重率達(dá)50%)，減震和尺寸穩(wěn)定性好，可有效控制儀表板總成異響，消除原鋼質(zhì)轉(zhuǎn)向支撐的焊接變形問題。

　　國內(nèi)自主品牌奇瑞瑞麒G6和上榮威550等中高級(jí)轎車都已經(jīng)批量應(yīng)用，提高了中高級(jí)轎車的性能，增加了銷售的亮點(diǎn)，大大提升了自主轎車品牌形象。

　　2、國內(nèi)外研發(fā)應(yīng)用概況

　　3、開發(fā)技術(shù)路線

　　4、總成CAE模態(tài)分析

　　減重的同時(shí)需要滿足NVH要求，通過4輪的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，模態(tài)指標(biāo)基本到達(dá)原鋼件的要求。

　　5、總成結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案論證

　　6、總成壓鑄工藝SE分析

　　進(jìn)行鎂合金轉(zhuǎn)向支撐的可鑄造性工藝分析，對鎂合金轉(zhuǎn)向支撐的外形、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、可鑄造性進(jìn)行評價(jià)，以便在產(chǎn)品設(shè)計(jì)早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問題。

　　7、總成裝配檢查分析

　　總成零部件裝配檢查通常包括零部件間距尺寸檢查，零部件截?cái)嗝骈g隙及干涉情況檢查等。

　　三、鎂合金輪轂

　　1、優(yōu)勢

　　輕量化→節(jié)油、減排;

　　減振好→吸收沖擊, 平穩(wěn)、舒適、安全;

　　重量輕→起動(dòng)、加速、剎車性能提高;

　　2、早期應(yīng)用

　　鎂合金輪轂的發(fā)展較鋁合金輪轂晚近半個(gè)世界，由于起初的技術(shù)不成熟、鎂價(jià)格昂貴、易腐蝕等問題，一直未得到普及。

　　3、應(yīng)用現(xiàn)狀

　　目前在汽車業(yè)中，鎂合金輪轂除了在賽車上應(yīng)用較多外，在各大汽車廠推出的概念車上也配備鎂合金輪轂，但在批量生產(chǎn)的車型中應(yīng)用卻不多，主要原因是鎂合金輪轂價(jià)格通常比鋁合金輪轂高出一倍。

　　4、開發(fā)流程

　　5、技術(shù)路線

　　6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　考慮受力和鑄造工藝后，輪轂的最新模型主要將輪輞的平均厚度由原來的4.5mm向內(nèi)加厚1mm，即輪輞平均厚度為5.5mm ; 另外，將輪輻掏料進(jìn)行了加厚，并進(jìn)行了局部改進(jìn)，使輪輻的應(yīng)力集中明顯降低，滿足設(shè)計(jì)要求。 

　　7、制造工藝

　　采用邊緣澆注式真空壓鑄工藝，金屬液是先由邊緣扇形澆口進(jìn)入輪輞，然后沿輪輞和輪輻向上充填，把氣體一直往上趕，進(jìn)入輪輞上邊緣的溢流槽，初始鑄造工藝方案如下圖所示。

　　8、模具設(shè)計(jì)

　　分型面是屬于組合分型面。由于受鑄件結(jié)構(gòu)的制約，側(cè)抽芯上還存在一個(gè)成型型芯，這就要求開模時(shí)側(cè)抽芯只能是先開模后抽芯，合模時(shí)要先把側(cè)型芯回位，然后才能合模。

　　四、鎂合金座盆

　　1、簡介

　　沖壓鎂合金板材已廣泛應(yīng)用于3C產(chǎn)業(yè)，與壓鑄件產(chǎn)品相比，采用鎂合金板材沖壓生產(chǎn)的手機(jī)、電腦外殼等有著壁薄、表面質(zhì)量高、生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢，因此鎂合金沖壓件具有良好的應(yīng)用前景。

　　目前汽車、高速列車等座椅采用鋼板沖壓件焊接而成，由于現(xiàn)階段鎂合金板材價(jià)格遠(yuǎn)高于鋼板和鋁板，限制了其在汽車上的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，關(guān)于鎂合金座椅骨架沖壓成形研究及應(yīng)用更是鮮有報(bào)道。

　　2、開發(fā)技術(shù)路線

　　3、結(jié)構(gòu)CAE分析

　　厚度1.2mm時(shí)，最大應(yīng)力為70.46MPa，遠(yuǎn)小于材料屈服強(qiáng)度183MPa，滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

　　4、沖壓CAE分析

　　依據(jù)仿真分析的模具、板料設(shè)計(jì)，當(dāng)壓邊力設(shè)置為50噸，沖壓溫度設(shè)定為250℃時(shí)，可以順利制得AZ31B鎂合金沖壓座盆。

　　5、連接分析

　　原始塞焊焊點(diǎn)，其中1、2處為平面與平面接觸，3、4處為平面與曲面接觸，考慮鎂合金特性及位置匹配要求，最終確定采用膠結(jié)方案。

　　鎂合金應(yīng)用及主要問題

　　一、應(yīng)用情況

　　1、總裝類——鎂合金方向盤骨架

　　鎂合金方向盤輕、減震和安全，能極大地降低安全氣囊的誤開率，目前行業(yè)內(nèi)鎂合金方向盤已成為標(biāo)準(zhǔn)選擇，長安轎車及微車均全系采用。

　　2、總裝類——鎂合金座椅骨架

　　鎂合金座椅骨架集成度高，減重明顯(減重率達(dá)50%)，在滿足安全前提下可改善座椅舒適性。長安CV11鎂合金座椅骨架是國內(nèi)第一個(gè)，通過法規(guī)試驗(yàn)，已達(dá)到批量生產(chǎn)的條件。

　　3、動(dòng)力系統(tǒng)——鎂合金變速箱殼體

　　鎂合金變速箱殼體替代原鋁合金，減重約33%，可提高動(dòng)力總成NVH水平。

　　4、動(dòng)力系統(tǒng)——鎂合金油底殼

　　油底殼采用耐熱鎂合金，減重約33%(鋁到鎂)，可加速冷卻油溫，減低噪音。

　　5、動(dòng)力系統(tǒng)——鎂合金氣缸罩蓋

　　鎂合金汽缸罩蓋技術(shù)成熟，減重約33%(鋁到鎂)，可改善發(fā)動(dòng)機(jī)NVH性能。

　　6、其他鎂合金產(chǎn)品

　　二、鎂合金應(yīng)用問題

　　問題1、鎂合金應(yīng)用應(yīng)突破異質(zhì)材料連接和防腐蝕問題：

　　對策：把高校和供應(yīng)商對壓鉚和鎖鉚技術(shù)、鎂合金的焊接技術(shù)，表面處理技術(shù)真正應(yīng)用到汽車的零部件上，開展緊密的產(chǎn)學(xué)研合作，國家和行業(yè)要有專項(xiàng)資金項(xiàng)目支持。

　　問題2、耐熱鎂合金的抗蠕變和壓鑄成形問題：

　　對策：開展鎂合金耐熱、抗蠕變、低成本新材料的研制，擴(kuò)大應(yīng)用的范圍。

　　問題3.原材料價(jià)格波動(dòng)大及成本高的問題：

　　對策：行業(yè)牽頭制定合理的原材料價(jià)格波動(dòng)的控制機(jī)制，上游企業(yè)原鎂冶煉成本，生產(chǎn)企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的控制，主機(jī)廠對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。