一、鎂合金在汽車上的應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
與其它金屬相比鎂合金具有很多性能特點(diǎn)：
①密度小，例如AZ91鎂合金的密度是1.81g·cm-3，約為鋁的2/3，鋼的1/4，接近工程塑料的密度。
?、诳估瓘?qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率與鋁合金鑄件相當(dāng)。
③具有良好的電磁屏蔽性能、防輻射性能，可進(jìn)行高精度機(jī)械加工，且熱傳導(dǎo)性好，用在壓鑄汽車輪轂上，可有效散發(fā)制動(dòng)摩擦熱量，提高制動(dòng)穩(wěn)定性;
?、芫哂辛己玫膲鸿T成形性能和尺寸穩(wěn)定性，壓鑄件壁厚最小可達(dá)0.15 mm，適合制造各類汽車壓鑄件;
?、菥哂辛己玫淖枘嵯禂?shù)，消震性能優(yōu)于鋁合金和鑄鐵，用于殼體可以降低噪聲，用于座椅、輪圈可以減少振動(dòng)，提高汽車的安全性和舒適性;
?、抟子诨厥赵偕??；厥盏?/span>鎂合金可直接熔化再進(jìn)行澆鑄，且不降低其力學(xué)性能。
相關(guān)研究結(jié)論:汽車質(zhì)量每降低100kg，每百公里油耗可減少0.7L，汽車自重每降低10%，燃油效率可以提高5.5%。能源危機(jī)日趨嚴(yán)重，環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，使現(xiàn)代汽車減重節(jié)能的要求不斷高漲，輕量化已成為汽車選材的主要發(fā)展方向。鎂合金成為汽車輕量化的首選材料，其開發(fā)應(yīng)用受到了各國(guó)的重視。
二、 已在汽車上應(yīng)用的鎂合金壓鑄件
隨著“鎂合金應(yīng)用開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目的深入實(shí)施，中國(guó)汽車工業(yè)在此項(xiàng)目中受益良多，效果明顯，不少企業(yè)取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。目前已開發(fā)出和應(yīng)用的鎂合金材料汽車零部件如下：
(1) 車內(nèi)構(gòu)件: 儀表盤、座椅架、坐位升降器、操縱臺(tái)架、氣囊外罩、轉(zhuǎn)向盤、鎖合裝置罩、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向柱支架、收音機(jī)殼、小工具箱門、車窗馬達(dá)罩、剎車與離合器踏板托架、氣動(dòng)托架踏板等。
(2) 車體構(gòu)件: 門框、尾板、車頂框、車頂板、IP橫梁等。
(3) 發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng): 閥蓋、凸輪蓋、四輪驅(qū)動(dòng)變速箱體、手動(dòng)換擋變速器、離合器外殼活塞、進(jìn)氣管、機(jī)油盤、交流電機(jī)支架、變速器殼體、齒輪箱殼體、油過濾器接頭、馬達(dá)罩蓋、氣缸頭蓋、分配盤支架、油泵殼、油箱、濾油器支架、左側(cè)半曲軸箱、右側(cè)半曲軸箱、空機(jī)罩、左抽氣管、右抽氣管等。
(4) 底盤: 輪轂、引擎托架、前后吊桿、尾盤支架。
三、 鎂合金汽車部件的壓鑄生產(chǎn)
鎂合金汽車部件壓鑄生產(chǎn)有三大組成部分：A、專業(yè)鎂合金壓鑄設(shè)備;B、模具;C、與產(chǎn)品生產(chǎn)相適應(yīng)的壓鑄工藝。
A、專業(yè)鎂合金壓鑄設(shè)備
專業(yè)鎂合金壓鑄設(shè)備包含專業(yè)鎂合金壓鑄機(jī)、熔化爐等。
由于鎂合金與其它金屬的不同特性，在壓力、速度、溫度及防氧化上又有著不同的要求，因此對(duì)設(shè)備的要求比其它金屬壓鑄要求要高。如對(duì)壓鑄機(jī)方面要求增壓建壓時(shí)間短、壓射速度要快，壓射系統(tǒng)的控制精確、科學(xué)、可靠。對(duì)熔爐方面要求坩堝采用特殊研制的復(fù)合材料制成，內(nèi)層耐腐蝕，外層耐熱、耐高溫氧化;保護(hù)氣體控制精確、穩(wěn)定，氣體成份、流量穩(wěn)定均要有足夠保障，并具有在突發(fā)停電、突發(fā)事故等情況下的特殊自動(dòng)保護(hù)裝置，安全性要極高;特殊研制的耐火材料，不與鎂液反應(yīng);特殊研制的熱作鋼材，能耐高溫鎂合金的腐蝕，并能在650~7000C高溫下保持良好的高溫性能如硬度、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、韌性、抗蠕變性能和抗回火穩(wěn)定性。所以在壓鑄機(jī)及熔爐選擇上要挑選專業(yè)的鎂合金壓鑄機(jī)和熔爐。如：國(guó)產(chǎn)的力勁公司鎂合金壓鑄機(jī)、伊之密公司鎂合金壓鑄機(jī)，碩龍公司熔化爐;進(jìn)口的如布勒公司壓鑄機(jī)、勞赫公司熔化爐等等。
B、模具設(shè)計(jì)
模具是非常重要的工藝裝備，與生產(chǎn)的質(zhì)量密切相關(guān)。(1)首先要正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，合理選定澆注系統(tǒng)位置、充型方向以及各部分的尺寸，保證良好的充型狀態(tài)。(2)要仔細(xì)分析模具的熱平衡，合理設(shè)計(jì)冷卻/加熱管道，這是生產(chǎn)中對(duì)模具溫度進(jìn)行有效控制的前提條件。(3)在模具制造前，最好進(jìn)行充型及凝固方面的模擬，由此可獲得壓鑄過程信息，有助于模具的改進(jìn)。
C、壓鑄工藝
a、合金熔化和處理
合金熔化方面應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：(1)分為兩個(gè)區(qū)(熔化區(qū)和保溫區(qū))，一個(gè)區(qū)域用于加熱及熔化固體爐料，另一個(gè)區(qū)域用于保持金屬液達(dá)到要求的澆注溫度。(2)避免局部過熱。(3)保證熔液成分合格及穩(wěn)定。在合金液的熔化和操作整個(gè)過程中，避免鐵、銅、鋅等雜質(zhì)污染。金屬液浮渣必須清理干凈。生產(chǎn)前要嚴(yán)格檢查合金成分，避免使用不合格的金屬液。生產(chǎn)中要進(jìn)行有效的合金成分控制，及時(shí)消除合金成分偏差。良好的合金熔化和處理工序，可提高鑄件的機(jī)械性能。
b、噴涂
涂料可產(chǎn)生氣體進(jìn)入鑄件，增加鑄件中的含氣量。所以在生產(chǎn)中，必須對(duì)噴涂工藝優(yōu)化使進(jìn)入的鑄件的氣體最少。首先選用先進(jìn)的噴涂設(shè)備。盡量減少噴涂量，保證快速噴涂和精確噴涂。模具的溫度控制盡可能由模具內(nèi)部的加熱/冷卻管道完成。此外對(duì)潤(rùn)滑劑及脫模劑要進(jìn)行優(yōu)化選用，最好在金屬液充填前潤(rùn)滑劑和脫模劑揮發(fā)完畢。
C、壓鑄參數(shù)
壓鑄工藝對(duì)生產(chǎn)合格的汽車件十分重要，正確的選擇壓射模式、壓射參數(shù)等有利于減少壓鑄件中的氣孔等內(nèi)部缺陷。壓鑄件中的氣體相當(dāng)一部分來自金屬液在壓室中的預(yù)充填階段，所以應(yīng)優(yōu)化慢壓射階段的壓射模式，避免金屬液在壓室中卷入氣體。
正確選用脫模劑和潤(rùn)滑劑，優(yōu)化噴涂工藝，壓鑄機(jī)有靈活的模式編程和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，保證整個(gè)壓鑄過程合理及工藝參數(shù)偏差小，能使壓鑄產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到汽車部件更高的品質(zhì)要求。此外在重要部位還可使用金屬液前沿傳感器，準(zhǔn)確知道金屬液的流程。
鎂合金壓鑄中的安全要求
A、有完善的安全管理體系;B現(xiàn)場(chǎng)人員經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn);
A、鎂合金壓鑄生產(chǎn)是具有危險(xiǎn)性的作業(yè)，一定要有完善的安全管理體系。建立安全管理組織，安全檢查方案，應(yīng)急預(yù)案，安全培訓(xùn)，安全措施，安全教育，安全制度，安全操作規(guī)程，安全生產(chǎn)臺(tái)帳等。
B、現(xiàn)場(chǎng)人員必須經(jīng)專業(yè)的安全培訓(xùn)，合格后方可上崗?，F(xiàn)場(chǎng)人員的安全培訓(xùn)至關(guān)重要，一定做到培訓(xùn)合格后方可上崗，培訓(xùn)中要使受培訓(xùn)人員知道為什么這樣做，而不是教條執(zhí)行，做到觸類旁通，杜絕僥幸心理。例：a、某公司員工王某未經(jīng)安全培訓(xùn)直接上崗，在噴涂時(shí)，往料筒中噴水，造成爆炸。b、由于長(zhǎng)時(shí)間陰雨天氣，某公司生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的渣桶吸潮嚴(yán)重。而操作人員還是把清理的廢渣直接放入渣桶，結(jié)果發(fā)生爆炸，兩人受傷。原因是大家忽略了“熔化狀態(tài)的鎂(渣)不能和水接觸，如果接觸會(huì)發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)”這個(gè)簡(jiǎn)單的安全知識(shí)，只是教條的去執(zhí)行把鎂渣放入渣桶動(dòng)作，結(jié)果發(fā)生了安全事故。
四、壓鑄鎂合金汽車部件的質(zhì)量保證
1、ISO/TS16949質(zhì)量體系認(rèn)證
通過ISO/TS16949質(zhì)量體系認(rèn)證是成為汽車零部件供應(yīng)商的重要條件。ISO/TS16949質(zhì)量體系是為了協(xié)調(diào)國(guó)際汽車質(zhì)量系統(tǒng)規(guī)范，由世界上主要的汽 車制造商及 協(xié)會(huì)于1996年成立了一個(gè)專門機(jī)構(gòu)，稱為國(guó)際汽車工作組織International Automotive Task Force (IATF) 。 IATF的成員包括了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織質(zhì)量管理與質(zhì)量保證技術(shù)委員會(huì) (ISO/TC176)，意大利汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(ANFIA)，法國(guó)汽車制造商委員會(huì)(CCFA)和汽車裝備工業(yè)聯(lián)盟(FIEV)，德國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)(VDA)，汽車制造商如寶馬(BMW)，克萊斯勒(Daimler Chrysler)， 菲亞特(Fiat)，福特(Ford)，通用(General Motors)，雷諾(Renault)和大眾(Volkswagen)等。ISO/TS 16949 標(biāo)準(zhǔn)為汽車制造供應(yīng)鏈提供一套完整的質(zhì)量體系規(guī)范，促進(jìn)質(zhì)量改進(jìn)、加強(qiáng)缺陷預(yù)防、減少偏差和浪費(fèi)。是世界范圍內(nèi)汽車行業(yè)的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)。目前汽車制造商已強(qiáng)制要求其供應(yīng)商通過ISO/TS16949質(zhì)量體系認(rèn)證。企業(yè)如沒有得到 ISO/TS16949質(zhì)量體系認(rèn)證，也將意味著失去供應(yīng)商的資格。
2、檢測(cè)設(shè)備
因所生產(chǎn)的鎂合金壓鑄件為汽車零部件，安全性要求高，所以對(duì)質(zhì)量要求要高于一般的壓鑄件，檢測(cè)設(shè)備要求也更高或更精密。如檢測(cè)壓鑄件內(nèi)部的X探傷儀等。檢測(cè)設(shè)備最終要與壓鑄件的質(zhì)量要求或客戶要求相對(duì)應(yīng)。檢測(cè)設(shè)備投入較普通壓鑄件的檢測(cè)設(shè)備投入要高。
五、前景
雖然中國(guó)為全球最大鎂金屬生產(chǎn)國(guó)，也有如上文中所列舉的可喜成績(jī)，但相對(duì)來說專業(yè)的鎂合金汽車零部件制造商到目前為止數(shù)量有限，汽車制造業(yè)使用鎂合金零部件并不多。目前，越來越多的汽車零部件制造商意識(shí)到鎂合金零件的優(yōu)點(diǎn)，在近幾年來，已有多家企業(yè)投資建設(shè)了鎂合金壓鑄生產(chǎn)線專用于汽車零部件的生產(chǎn)，咨詢投資鎂合金壓鑄項(xiàng)目的企業(yè)也在不斷增多，可以預(yù)見，在解決了鎂合金材料價(jià)格、壓鑄裝備國(guó)產(chǎn)化、鎂合金汽車零部件開發(fā)技術(shù)及鎂合金零件加工工藝不斷成熟后，鎂合金在中國(guó)的汽車工業(yè)上的應(yīng)用將會(huì)迅速增長(zhǎng)起來。
