近年來(lái)，汽車(chē)輕量化發(fā)展，使鎂鋁等輕合金鑄件的需求量逐年增加。自1990年以來(lái)，汽車(chē)用鎂正以年均20%的增長(zhǎng)速度迅速發(fā)展，鎂合金已成為汽車(chē)材料技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。壓鑄鎂合金材料以其可循環(huán)利用和少無(wú)切屑工藝的先進(jìn)性，特別適合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能低碳及清潔生產(chǎn)要求，在汽車(chē)向輕量化發(fā)展的進(jìn)程中占主導(dǎo)地位。各大汽車(chē)零部件制造商積極把握發(fā)展時(shí)機(jī)，紛紛投入到鎂合金汽車(chē)壓鑄件的生產(chǎn)研發(fā)中來(lái)。
雖然鎂合金耐腐蝕性差，但是對(duì)于汽車(chē)內(nèi)部構(gòu)造來(lái)說(shuō)，防腐不是主要考慮的問(wèn)題，因此鎂合金在汽車(chē)內(nèi)部構(gòu)造得到了比較廣泛的應(yīng)用，尤其是在儀表盤(pán)和座椅結(jié)構(gòu)中。鎂合金在座椅上應(yīng)用始于1990年代的德國(guó)，主要是奔馳公司在SL Roadster中使用了鎂壓鑄生產(chǎn)的帶有三點(diǎn)安全帶的座椅結(jié)構(gòu)。
與鎂合金在儀表盤(pán)上的應(yīng)用情況相似，近幾年，采用鎂合金設(shè)計(jì)、制造的座椅也經(jīng)歷了一個(gè)明顯提高的過(guò)程?，F(xiàn)在采用鎂合金的座椅結(jié)構(gòu)最薄可以達(dá)到2mm，大大減輕了重量。雖然其他材料如高強(qiáng)度鋼、鋁、復(fù)合材料等也得到使用，但是專(zhuān)家預(yù)測(cè)，鎂合金未來(lái)將會(huì)成為汽車(chē)座椅部件輕量化和具有成本效益的一個(gè)主要材料。
一、汽車(chē)座椅系統(tǒng)
汽車(chē)座椅系統(tǒng)是汽車(chē)內(nèi)飾中重要的零部件之一，可以支撐乘客坐姿，定位乘客，使乘客能夠舒適有效的控制車(chē)輛，座椅系統(tǒng)能夠保護(hù)乘客，提供駕乘舒適性，防止乘客無(wú)意識(shí)的滑移，事故發(fā)生時(shí)阻止乘客移動(dòng)。
通常情況下，汽車(chē)座椅由骨架，泡沫，面套，頭枕，塑料件組成，在基本的座椅功能基礎(chǔ)上，可以增加加熱，通風(fēng)，按摩，腿托等擴(kuò)展功能。
前排座椅通常是單人座椅，根據(jù)可調(diào)節(jié)的方向，通常有4向，6向，8向甚至更復(fù)雜的座椅功能配置，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，又分為手動(dòng)，電動(dòng)座椅等。
后排座椅座框通常是一體結(jié)構(gòu),有些與車(chē)身一體?？勘辰Y(jié)構(gòu)分為5-5分,4-6分,4-2-4分結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的有管式結(jié)構(gòu)，管板結(jié)構(gòu)，板板結(jié)構(gòu)。
客車(chē)座椅通常只有靠背角度可調(diào)，外側(cè)座椅的橫向移動(dòng)可調(diào)，當(dāng)然，很多定制化的車(chē)型，座椅配置也可以更加豐富。
乘用車(chē)汽車(chē)座椅規(guī)范依據(jù)GB 15083，GB 14167等，客車(chē)座椅骨架規(guī)范依據(jù)GB 13057等執(zhí)行，除了國(guó)標(biāo)的強(qiáng)制性規(guī)范外，很多主機(jī)廠都有系統(tǒng)的座椅標(biāo)準(zhǔn)，比如福特的SDS，日產(chǎn)的NDS等，針對(duì)不同的主機(jī)廠，開(kāi)發(fā)的要求也是不盡相同。
座椅結(jié)構(gòu)
乘用車(chē)座椅運(yùn)動(dòng)示意
二、鎂合金在汽車(chē)座椅上的應(yīng)用
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求越來(lái)越高，《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》的發(fā)布，汽車(chē)輕量化成為高度關(guān)注的發(fā)展方向。輕量化汽車(chē)座椅骨架也勢(shì)在必行。
鎂合金密度小，比強(qiáng)度高，消震性好，應(yīng)用到汽車(chē)座椅，減重優(yōu)勢(shì)明顯，鎂合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，可滿足不同的客戶的產(chǎn)品要求。
鎂合金應(yīng)用在座椅骨架有效減輕骨架重量，有良好的強(qiáng)度和剛度，耐疲勞性好，集成化設(shè)計(jì)有利于減少加工過(guò)程，可以減少加工過(guò)程對(duì)環(huán)境的重復(fù)污染。
在輕量化的大趨勢(shì)下，座椅的輕量化工程師也在尋找可以減輕整椅重量的方法和材料，座椅骨架占整椅重量的絕對(duì)比重，所以減輕骨架重量是減輕座椅重量的有效方式。
鎂合金作為最輕的結(jié)構(gòu)材料，也受到了客戶格外的興趣。
鎂合金應(yīng)在乘用車(chē)的前后排，公交車(chē)座椅，大巴車(chē)及公交座椅骨架等都已展開(kāi)鎂合金應(yīng)用的開(kāi)發(fā)研究。
在歐洲，阿爾法·羅密歐已開(kāi)發(fā)鎂合金座椅骨架，用于減重和改善座椅的抗沖擊性，使用鎂合金壓鑄成型座椅靠背，戴姆勒·克萊斯勒在其500 SEL Roadster上應(yīng)用鎂合金壓鑄座椅靠背和座框，Chevrolet Corvette C7,Hyundai Azera,Genesis coupe/Sedan已經(jīng)在應(yīng)用鎂合金作為座椅的框架。
國(guó)內(nèi)的鎂合金座椅框架研究也陸續(xù)在展開(kāi)，延鋒安道拓，佛吉亞等座椅公司都已經(jīng)取得了一些研究成果，并且開(kāi)始在項(xiàng)目中批量應(yīng)用。
阿爾法·羅密歐座椅
DC 500 SEL Roadster座椅
Hyundai Genesis coupe座椅
壓鑄鎂合金零件應(yīng)用在前排座椅骨架，主要是將靠背和座框集成化設(shè)計(jì)。
靠背的集成化設(shè)計(jì)是將鋼制座椅靠背的上橫版，下橫版，左壁板，右壁板的沖壓及焊接總成件集成為一個(gè)壓鑄鎂合金零件，座框的集成化設(shè)計(jì)是將座框左壁板，右壁板，前座盆集成化設(shè)計(jì)，不僅減輕了產(chǎn)品的重量，而且減少了制造過(guò)程。
座椅靠背，座框（鋼材）
座椅靠背，座框（鎂合金）
鎂合金靠背相比鋼材靠背減重1.068Kg,減重比47.7%，鎂合金座框相比鋼材靠背減重1.077Kg,減重比44.2%。
除了常規(guī)乘用車(chē)的鎂合金座椅骨架之外，為滿足新能源汽車(chē)及低速電動(dòng)的發(fā)展要求，市場(chǎng)也需求輕量化和薄型化得座椅骨架得研發(fā)。
低速電動(dòng)車(chē)座椅骨架
薄型化座椅骨架
鎂合金在乘用車(chē)后排座椅中的應(yīng)用已經(jīng)有一些實(shí)例，F(xiàn)ord_Explorer第三排座椅靠背就應(yīng)用了壓鑄鎂合金零部件。
對(duì)于鎂合金的后排座椅骨架，國(guó)內(nèi)還處于研究探索階段，基本沒(méi)有量產(chǎn)的產(chǎn)品。除了壓鑄的座椅零件設(shè)計(jì)之外，也有用鎂合金擠壓管設(shè)計(jì)的鎂合金后排座椅骨架的研究。
Ford_Explorer鎂合金靠背
鎂合金壓鑄后排座椅骨架概念方案
鎂合金擠壓后排座椅骨架概念方案
除了座椅骨架之外，還有座椅的支撐支架也用鎂合金零部件代替以前的鋼制框架，既可以滿足座椅的高度提升需求，零部件減重51%，同時(shí)提升了座椅的模態(tài)，座椅舒適性也相應(yīng)提升。
某項(xiàng)目座椅支撐支架
某項(xiàng)目座椅支撐支架
鎂合金在大巴車(chē)上和公交車(chē)上的應(yīng)用研究也越來(lái)越多，近兩年來(lái)，客車(chē)主機(jī)廠及座椅廠家對(duì)鎂合金應(yīng)用在也是格外關(guān)注，類(lèi)似的研究開(kāi)發(fā)也是越來(lái)越多，但受制于成本和風(fēng)險(xiǎn)控制的影響，只有極少的應(yīng)用，大部分都停留在研究階段。
從目前的研究數(shù)據(jù)來(lái)看，大巴車(chē)的座椅骨架應(yīng)用鎂合金材料，每組座椅可實(shí)現(xiàn)7.5Kg左右的減重，減重比43%左右，如果按37座的大巴車(chē)計(jì)算，每臺(tái)車(chē)可實(shí)現(xiàn)減重138Kg。
鎂合金在公交車(chē)座椅骨架上的應(yīng)用，每組座椅可實(shí)現(xiàn)減重4.5Kg,減重比38.5%左右。
某公交座椅骨架
大巴車(chē)座椅骨架概念方案
鎂合金應(yīng)用在座椅骨架上，可以減輕整椅的重量，剛度好，提升產(chǎn)品模態(tài)，具有良好減震性能，耐久性、高低溫循環(huán)性能也已經(jīng)被驗(yàn)證通過(guò)，但是鎂合金的一些不可忽視的問(wèn)題也不能輕視，鎂合金和異種金屬材料接觸的電位腐蝕問(wèn)題，鎂合金材料強(qiáng)度和延伸率低，可選用的材料牌號(hào)很少，材料呈脆性，變形量小，產(chǎn)品成本高，基礎(chǔ)研究的資料缺失等問(wèn)題都是制約鎂合金應(yīng)用發(fā)展的短板。
三、結(jié)語(yǔ)
從近些年，國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能減排，汽車(chē)輕量化呼聲高漲，鎂合金以其出眾的優(yōu)勢(shì)得到了大家的廣泛關(guān)注，2018輕量化材料發(fā)展路線圖中也明確指出2030年中國(guó)單車(chē)鎂合金達(dá)到45Kg，要比目前的單車(chē)用量提升約3倍。
鎂合金材料作為輕量化的一種，要在超高強(qiáng)鋼，復(fù)合材料，鋁合金，炭纖維等都具有一定潛在應(yīng)用的材料中脫穎而出，新材料的研究和應(yīng)用，工藝穩(wěn)定性控制，表面處理技術(shù)，連接技術(shù)都需要有所突破，適度且穩(wěn)健的產(chǎn)品創(chuàng)新和工藝革新，加工方法與設(shè)備的能力提升，優(yōu)化制造加工過(guò)程和成本控制都是對(duì)鎂合金行業(yè)從業(yè)者的挑戰(zhàn)。
相信在高校研究工作者和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用者共同的努力下，鎂合金材料和產(chǎn)品技術(shù)會(huì)在一定時(shí)間取得一定突破，實(shí)現(xiàn)成本降低，在輕量化材料的競(jìng)爭(zhēng)中取得應(yīng)屬于鎂合金當(dāng)仁不讓的應(yīng)用范疇。