汽車輕量化|鎂合金在汽車零部件中使用情況
發(fā)布日期:2023-08-07 瀏覽次數(shù):2728
鎂合金可用于汽車多領(lǐng)域,滲透率提升下市場(chǎng)空間廣闊。鎂合金在汽車上應(yīng)用的非常廣泛,將汽車零部件按照類別劃分可分為:機(jī)殼類、金屬支架類、結(jié)構(gòu)件類等。機(jī)殼類主要包括:氣缸箱蓋、離合器殼體、變速器殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋、過(guò)濾器殼體等,鎂合金阻尼衰減能力非常強(qiáng),汽車零部件殼體應(yīng)用鎂合金可有效減少汽車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音。
支架類零部件包括轉(zhuǎn)向支架、轉(zhuǎn)向盤(pán)、大燈支架、制動(dòng)器、離合器踏板托架、制動(dòng)支架、座椅框架、車鏡支架和輪轂等。使用鎂合金制造這些支架類零部件可以提高汽車的平衡性、安全性和舒適性,因?yàn)殒V合金具有良好的抗沖擊韌性。扶手類零部件主要包括汽車后座通道類的扶手板。而汽車顯示系統(tǒng)類則包括汽車液晶顯示器背板等。
目前市場(chǎng)上,使用鎂合金制造車身部件的關(guān)注度相對(duì)較高,特別是車燈散熱支架、儀表盤(pán)支架、轉(zhuǎn)向支架、中控骨架以及車載顯示屏框架等車身部件。這些部件的鎂合金材料得到了市場(chǎng)客戶的廣泛接受。
根據(jù)汽車材料網(wǎng)的資料,鎂合金還可用于以下汽車部件:
1)車身系統(tǒng):包括車頂框架、車門(mén)、減震塔、引擎蓋和后備箱蓋。在選擇作為車門(mén)內(nèi)板材料時(shí),一般會(huì)選擇抗拉強(qiáng)度≥220MPa,延伸率≥10%的鎂合金,因?yàn)樗哂休p量化的優(yōu)勢(shì)。宜安科技和通用汽車研發(fā)的超薄超輕的鎂合金車門(mén)內(nèi)板已經(jīng)成為汽車行業(yè)輕量化發(fā)展的先鋒。目前,鎂合金在減震塔方面的應(yīng)用較少,但國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始相關(guān)的研發(fā)工作。東風(fēng)技術(shù)中心團(tuán)隊(duì)和上海交大彭立明團(tuán)隊(duì)等已成功開(kāi)發(fā)出減重率超過(guò)32%的鎂合金減震塔,主要應(yīng)用前景在中高端新能源汽車上,如蔚來(lái)ES8等。
2)內(nèi)外飾系統(tǒng),鎂合金在座椅骨架、儀表板骨架和中控支架等方面有廣泛的應(yīng)用。在座椅方面,鎂合金主要用于座椅的靠背骨架和座椅骨架。后排座椅功能相對(duì)較少,結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,因此使用鎂合金可以有效減輕重量,提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。在儀表板方面,國(guó)外的奔馳、寶馬、捷豹、福特、沃爾沃等汽車制造商至少有20款車型采用了鎂合金壓鑄的儀表板橫梁。國(guó)內(nèi)的奇瑞瑞麒G6、吉利GS1.8comfort、榮威550、SAICW261/550等車型也采用了鎂合金儀表板骨架。其中,奇瑞AM60B鎂合金儀表板骨架的單件重量輕量化達(dá)到了55%以上。在中控支架方面,宜安科技引進(jìn)了采用2000-2500噸壓鑄機(jī)壓鑄的AZ91D鎂合金中控支架。這種中控支架重量輕、減振效果好,壁厚僅為2mm??偟膩?lái)說(shuō),鎂合金在汽車的內(nèi)外飾系統(tǒng)中具有廣泛應(yīng)用,能夠提高汽車的輕量化水平,同時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和剛性,提升汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛性能。
3)底盤(pán)系統(tǒng):底盤(pán)系統(tǒng)中的副車架、車輪和方向盤(pán)也可以采用鎂合金材料。在副車架方面,使用鎂合金副車架可以降低重量,同時(shí)減少零件數(shù)量、焊接和組裝工序,從而提高零件生產(chǎn)效率。例如,Corvette前副車架采用了鎂合金材料,重量只有10公斤。在車輪方面,鎂合金輪轂相比鋁合金具有更高的強(qiáng)度和韌性,組織致密,具備優(yōu)異的力學(xué)性能、減震和散熱等優(yōu)點(diǎn)。然而,由于鎂合金的成本較高,適用性相對(duì)較差,目前主要適用于高性能運(yùn)動(dòng)車或賽車。在方向盤(pán)方面,鎂合金方向盤(pán)具有吸能和減振的特性,擁有軟鋼、工程塑料等傳統(tǒng)方向盤(pán)無(wú)法比擬的性能優(yōu)勢(shì)。例如,奇瑞AM50A鎂合金方向盤(pán)骨架采用冷室壓鑄,重量減輕了25%以上。東風(fēng)日產(chǎn)、神龍等乘用車所使用的鎂合金方向盤(pán)重量?jī)H為876.5克。綜上所述,鎂合金在底盤(pán)系統(tǒng)中的副車架、車輪和方向盤(pán)方面具有廣泛應(yīng)用,可以降低重量、提高零件生產(chǎn)效率,同時(shí)提供優(yōu)秀的性能特點(diǎn),適用于高性能運(yùn)動(dòng)車或賽車。
4)動(dòng)力總成:鎂合金也開(kāi)始被廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)的外殼,以及油底殼等部件。由于鎂合金具有出色的鑄造性能,一些發(fā)動(dòng)機(jī)座、缸蓋、齒輪箱和油底殼等零件開(kāi)始采用鎂合金取代鋁合金。例如,大眾和奧迪都配備了鎂合金發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱,其材料的工作溫度低于120攝氏度。鎂合金氣缸蓋能夠?qū)崿F(xiàn)約33%的重量減輕,并顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的抗噪聲和減震性能。油底殼則采用耐熱鎂合金材料,在與鋁合金相比較時(shí),重量可減輕33%。例如,本田Insight和CA20的鎂合金油底殼都實(shí)現(xiàn)了重量的大幅度減輕。綜上所述,鎂合金在動(dòng)力總成中的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)外殼、油底殼等部件中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鎂合金材料不僅能夠減輕重量,還能改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能特點(diǎn),如抗噪聲和減震能力,為汽車提供更高的性能和效率。
目前鎂合金在壓鑄領(lǐng)域的應(yīng)用正處于從導(dǎo)入期向成長(zhǎng)期過(guò)渡的發(fā)展階段。鎂合金產(chǎn)品的研發(fā)周期相對(duì)較長(zhǎng),需要進(jìn)行多次試驗(yàn)和改進(jìn),以確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能達(dá)到要求。產(chǎn)能方面存在一定限制,特別是對(duì)于大中型鎂合金產(chǎn)品而言,因?yàn)樯a(chǎn)設(shè)備和技術(shù)要求較高,規(guī)?;a(chǎn)需要一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和積累。然而,隨著鎂合金應(yīng)用技術(shù)的逐漸成熟以及成本效益的提高,預(yù)計(jì)鎂合金將擁有更廣闊的市場(chǎng)空間。鎂合金具有優(yōu)異的強(qiáng)度、輕量化和耐腐蝕性能,廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、電子設(shè)備等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和工藝的改善,未來(lái)鎂合金有望發(fā)展成為重要的結(jié)構(gòu)材料。那些提前布局鎂合金壓鑄生產(chǎn)的企業(yè)將有望率先受益于鎂合金行業(yè)的發(fā)展紅利,并且有機(jī)會(huì)迅速擴(kuò)大其生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)規(guī)模。對(duì)于鎂合金壓鑄企業(yè)而言,持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和投入將是保持競(jìng)爭(zhēng)力和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
鎂合金在未來(lái)的市場(chǎng)空間非常廣闊,特別是在乘用車輕量化方面。據(jù)中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖 2.0》規(guī)劃,預(yù)計(jì)到2025年和2030年,每輛汽車所需的鎂合金用量目標(biāo)分別為25kg和45kg。根據(jù)乘聯(lián)會(huì)的預(yù)測(cè),到2025年中國(guó)乘用車零售銷量約為2400萬(wàn)輛,因此在2025年中國(guó)汽車鎂合金的需求量預(yù)計(jì)約為60萬(wàn)噸。此外,根據(jù)CM咨詢公司在第79屆世界鎂業(yè)大會(huì)上的預(yù)測(cè),全球鎂市場(chǎng)未來(lái)5-10年仍將保持增長(zhǎng)趨勢(shì),并且汽車壓鑄領(lǐng)域鎂合金消費(fèi)的年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)將明顯高于其他領(lǐng)域,預(yù)計(jì)在2022-2027年期間的CAGR為6.7%,2028-2032年期間的CAGR為11.0%。綜上所述,鎂合金在未來(lái)的發(fā)展前景非常樂(lè)觀,特別是在汽車輕量化領(lǐng)域。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和性價(jià)比的提高,鎂合金有望成為重要的材料選擇,滿足汽車行業(yè)對(duì)于輕量化、節(jié)能和環(huán)保的需求。對(duì)于早期布局鎂合金壓鑄生產(chǎn)的企業(yè)來(lái)說(shuō),將有機(jī)會(huì)在快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)中迅速擴(kuò)大市場(chǎng)份額并獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
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