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新能源汽車行業(yè)升級 鎂合金潛力巨大-鑄件展-鑄件采購會-國際鑄件展-2016第十七屆廣州國際鑄件展會-巨浪展覽-The 17th China(Guangzhou )Int’l Casting product Exhibition
2015年12月23日 鑄件展-鑄件展會-casting expo |
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美國汽車研究理事會的一個社團組織“美國汽車材料合作伙伴”在其研究報告“2020年鎂的應(yīng)用前景展望：北美汽車業(yè)對鎂的戰(zhàn)略構(gòu)想”中指出，與鋁相比，鎂具有更高的比強度、延展性和抗沖擊性;與鋼相比，鎂可以提供更好的緩沖阻尼和耐沖擊性;與塑料相比，鎂具有更高的強度和剛度，以及更好的熱穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性。
此外，該報告指出，為了提高燃油經(jīng)濟性和減少廢氣排放，鎂的材料特性還可以提供許多好處，其中包括：
(1)通過使汽車重心后移，減輕前部重量，可以提高汽車的加速/減速、操控/轉(zhuǎn)向響應(yīng)性能。
(2)由于鎂合金可以鑄造出完整的大尺寸部件，而不必像鋼件那樣需由眾多單個零件組合而成(這些零件容易相互摩擦，并引起振動)，從而可將汽車噪聲減至最小。
(3)由于鎂鑄件可能比同樣的鋼制零件更廉價(尤其當年產(chǎn)量小于20萬件時)，因此可以降低制造成本。鎂鑄件的加工成本要低于由多部分構(gòu)成的鋼制沖壓件，因為加工沖壓件的每個部分都需要相應(yīng)的模具。例如，加工一件由30個部分構(gòu)成的鋼制儀表盤橫梁需要30套工裝，而鑄鎂件橫梁只需要6套工裝。
然而，在美國汽車制造商生產(chǎn)的汽車中，鎂合金零部件的重量平均只有大約12磅，僅占一輛汽車全部材料的0.3%左右。實際上，鎂在汽車上的應(yīng)用并不很普遍，因為它的成本比一些競爭性材料更高。由于企業(yè)的競爭本質(zhì)，它們會更多地使用價格比較低廉的材料。鎂合金零部件使用率的下降，部分也是因為北美市場的模鑄企業(yè)因關(guān)閉和合并而不斷減少，幾年前發(fā)生的金融危機和汽車行業(yè)遭遇的困境產(chǎn)生了很大的影響。
咨詢企業(yè)DuckerWorldwide公司發(fā)表的一份預(yù)測平均每輛輕型車所用材料凈重量變化的報告時估計，鎂合金零部件將從2008年的每車8磅左右增加到2025年的22磅。這種用量的增加將全部集中在傳動零部件上(主要是進氣歧管)。鎂合金傳動件和傳動箱可能最終將會取代鋁合金傳動件和傳動箱，但不會用于制造結(jié)構(gòu)件。
到2025年，汽車材料的這種變化，加上制造足跡減少2%，將使汽車的平均慣性重量和平均整備質(zhì)量(凈重)比2008年分別減輕10%和10.6%。該公司估計，到2025年，鎂的用量將增加到每車22磅。如果綜合考慮混合動力電動汽車44%的普及率，以及對發(fā)動機尺寸的適當調(diào)整，到2025年，在不降低安全性能、使用性能、功能性或舒適性的前提下，汽車的燃油經(jīng)濟性將能達到51英里/加侖。
在美國汽車上，目前主要有以下鎂合金零部件：
(1)底盤(如剎車支架和支架總成、剎車踏板支架、安全氣囊機架、離合器踏板支架和總成;
(2)內(nèi)部設(shè)施(如座椅基座、IP支撐柱和支架、方向盤骨架、轉(zhuǎn)向柱支架和輪轂);
(3)外部設(shè)施(如天窗蓋總成、外后視鏡骨架和頂棚框架);
(4)動力傳動系統(tǒng)(如交流發(fā)電機支架、閥蓋、凸輪蓋和變速箱)。
歐洲汽車往往使用更多的鎂合金零部件，增加的應(yīng)用包括幾個車輪、底盤前端框架、坐墊和靠背，以及動力傳動系統(tǒng)的齒輪箱(手動和自動)，甚至還包括汽缸體(可以大大降低發(fā)動機重量)。由于歐洲山路較多，因此歐洲人對汽車的操縱性能更感興趣。”
在美國，鎂的價格比在歐洲更昂貴，因為美國控制原材料進口的國際貿(mào)易委員會對從中國進口的鎂征收反補貼關(guān)稅，而絕大部分鎂都產(chǎn)自中國。全世界的鎂大約有85%都是在中國生產(chǎn)的。征收關(guān)稅有效地將產(chǎn)自中國的鎂擋在美國市場門外。而在北美，只有美國鎂業(yè)公司一家生產(chǎn)商。美國鎂業(yè)公司位于鹽湖城。由于鎂主要來自天然氯化鎂，因此，那些擁有高濃度鹽水資源的地方(如大鹽湖和死海)是生產(chǎn)鎂的理想地點。
如果一輛采用直列六缸發(fā)動機的汽車用鎂代替鋁、鋼、鐵、鋅或塑料來制造所有合適的零部件，則鎂的總用量將達到380磅左右，而該車重量可以減輕300磅。汽車制造商通過改進動力總成、變速箱和停止/啟動技術(shù)，可以實現(xiàn)提高燃效標準目標的75%，其余25%則需要通過汽車輕量化來實現(xiàn)，而鎂將在汽車輕量化中發(fā)揮作用。
這種作用到底有多大，仍然是一個存在爭議的問題。在一項由能源基金會(由一些對可持續(xù)能源解決方案感興趣的重要基金會聯(lián)合組成)資助的研究中，路特斯工程(美國)公司(Lotus Engineering USA)試圖確定對一種選定的基準型汽車——2009款豐田Venza(代表CUV多用途車)進行減重的可能性。據(jù)該公司報告，它已研發(fā)出兩種該車的基本架構(gòu)：采用2014年計劃啟用的適用技術(shù)和2017年投產(chǎn)的“低發(fā)展水平”汽車可通過動力總成輕量化實現(xiàn)減重21%(611磅)，其鎂合金材料使用量可達2%;采用2017年計劃啟用的技術(shù)和2020年投產(chǎn)的“高發(fā)展水平”汽車可實現(xiàn)減重38%(1,093磅)，其鎂合金使用量達到16%。
Lotus公司分別從技術(shù)和商業(yè)的角度開展了此項研究，技術(shù)方面主要針對汽車的結(jié)構(gòu)完整性和防撞性等，而商業(yè)方面則重點關(guān)注加工、零部件和裝配成本。Lotus公司從最高的層面(即系統(tǒng)層面)來研究汽車的基本架構(gòu)，材料的選擇是基于其實現(xiàn)技術(shù)和商業(yè)目標的能力，圍繞汽車結(jié)構(gòu)來配置的。為了在合適的部位采用合適的材料，對汽車結(jié)構(gòu)和架構(gòu)策略進行了優(yōu)化。
Lotus公司已將鎂合金應(yīng)用于所有的汽車開閉件，在市售的汽車(如林肯MKT)上也能發(fā)現(xiàn)其身影。據(jù)子午線輕量化技術(shù)公司(Meridian Lightweight Technologies)估計，用鎂合金鑄件(與林肯MKT掀背式車門所用鑄件類似)和鋁合金外面板組成的開閉件比Venza CUV用鋼沖壓件制成的相同部件重量減輕了大約40%。
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