鎂合金生產(chǎn)及其汽車零部件應(yīng)用技術(shù)

翁濤

中信戴卡股份有限公司，中國·河北 秦皇島 066011

鎂合金生產(chǎn)；汽車零部件；應(yīng)用技術(shù)

1 引言

鎂合金在汽車的零配件制作中具有十分獨(dú)特的優(yōu)勢，其屬于金屬合金中材料較輕的合金材料，且具有密度低、剛度強(qiáng)、吸振降噪性能好以及鑄造性能完善等優(yōu)勢，已經(jīng)成為了新時(shí)期的綠色制造業(yè)材料，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、輪轂車身和支架等零部件的設(shè)計(jì)中，是后續(xù)的材料加工的主要研究方向。鎂合金在早期的施工管理中，其后期的制造、加工以及裝配等實(shí)際工藝復(fù)雜，其在汽車行業(yè)中的用量較多，且其以20%的增長速率發(fā)展，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他的金屬合金的使用數(shù)量。

2 鎂合金在汽車領(lǐng)域內(nèi)的基本特征

2.1 輕量化與節(jié)能化

鎂合金材料主要是應(yīng)用于汽車的零部件制作中，可以一定程度地減輕汽車的質(zhì)量以及汽車的重量，提升汽車運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，其實(shí)際的減重效果遠(yuǎn)比其他的金屬材料要好，汽車汽油的消耗量也相比其他的合金材料更加少，可以起到環(huán)保節(jié)能的效果，從根本上提升汽車中的合金占比成分，改善其整體性的汽車的輕量化。由于其汽車運(yùn)行更加可靠，其在路上的汽車故障率會(huì)降低，這也間接性的改善后續(xù)的汽車報(bào)廢率，增強(qiáng)其實(shí)際的效用。這種合金材料的使用過程中由于其輕量化的優(yōu)勢，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)延伸至不同的需求外。對此，就必須要及時(shí)對其進(jìn)行有機(jī)處理，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的合理性分配和體系化完善。

2.2 安全性和易操作性

鎂合金材料的減振性能號(hào)，承受載荷的能力大，在受到外界沖擊時(shí)，其基本的合金材料沖擊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他的合金金屬材料，也能在一定基礎(chǔ)上減小由于振動(dòng)和噪音等因素引起的人工疲勞，減振緩壓。其利用鎂合金制作的汽車座椅、轉(zhuǎn)向盤等零部件，不僅具有質(zhì)量減輕還具有抑制振動(dòng)的能力，對外界的噪聲減低有顯著效果，加之其汽車外部的外殼氣密性高，對外界的沖擊力具有分散性，可以吸收更多的能量，可以有效降低汽車外殼的凹陷程度，提升汽車操作的安全性和舒適性[1]。

2.3 資源豐富及成本低

鎂元素在地殼中的含量較高，其資源供應(yīng)豐富，且由于其屬于可再生性資源，它的基本力學(xué)性能變化情況小，可以在合金鑄件時(shí)可以同時(shí)進(jìn)行多部位的鑄件組裝，以此來提升后續(xù)的零部件的生產(chǎn)效率，降低裝配誤差和生產(chǎn)成本，降低能源消耗，在其低的熔煉成本。由于采用這種合金材料的使用時(shí)間長，使用成本低，現(xiàn)階段已經(jīng)受到了社會(huì)各界的廣泛認(rèn)可，需要具備更加多元的設(shè)計(jì)要求才能將其物件進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，降低資源能耗性，合理對汽車的配件生產(chǎn)方式進(jìn)行創(chuàng)新工藝，提升合金材料的使用效果。

3 鎂合金在汽車零部件的應(yīng)用分析

3.1 在汽車輪轂中的應(yīng)用

汽車輪轂是汽車輪胎中的重要組成部分，其以車軸為中心，以其來支撐輪胎的圓柱形的金屬構(gòu)件，以一種新的方式來連接制動(dòng)盤、輪盤和半軸，使得整體的車體質(zhì)量能夠改善，降低其輪胎的熱量，增強(qiáng)汽車的原始動(dòng)力建設(shè)。其中，鎂合金在接受載荷時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部的形體彈性形變，但是其恢復(fù)效果快，緩沖減壓作用強(qiáng)，其內(nèi)部的鎂合金輪轂的抗顛簸能力遠(yuǎn)比其他合金材質(zhì)好，且汽車的平穩(wěn)性和舒適性好，在汽車的零部件的制作中已經(jīng)受到廣泛認(rèn)可。由于其內(nèi)部的坯料受力區(qū)域隨著鍛造成型的進(jìn)度而變化，輪轂窗口區(qū)域的受應(yīng)力大，窗口區(qū)的圓角處容易產(chǎn)生成型缺陷，且溫度呈區(qū)域化分布，中間起伏溫度高，周邊的溫度低。由于汽車輪轂?zāi)＞咧械睦鋮s裝置對于提高輪輞和輪輻的冷卻效果有重要作用，其連接處的熱點(diǎn)會(huì)降低，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)改善。采用超塑性模鍛鎂合金汽車輪轂對汽車的零部件進(jìn)行標(biāo)配，其基礎(chǔ)的鎂合金輪轂拉伸效果會(huì)提升，橫向筋與徑向筋的拉力強(qiáng)度會(huì)提高，塑性會(huì)增強(qiáng)，合金材料的材質(zhì)明顯高于其他的材料[2]。

3.2 在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車中的原動(dòng)力配件，其與汽車的動(dòng)力性以及環(huán)保性息息相關(guān)，可以將性能優(yōu)異的鎂合金應(yīng)用至發(fā)動(dòng)機(jī)的多種零部件中，使得發(fā)動(dòng)機(jī)減重性嚴(yán)重，顯著減低發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪聲，加強(qiáng)機(jī)器設(shè)備的使用周期。由于鎂合金具有比鋼鋁、鋅的腐蝕電位強(qiáng)，其產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕也比較嚴(yán)重，使用絕緣墊片和密封劑可以在所接觸的螺栓和螺釘上運(yùn)用鈍化涂層，減少電腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)鎂合金的強(qiáng)度和剛度，理解其受約束情態(tài)下的機(jī)動(dòng)設(shè)備的固有頻率和振型狀態(tài)，降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)特性，縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)周期，減小發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中存在的相關(guān)的誤差，提升鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)品質(zhì)[3]。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用處理時(shí)，必須要保證其內(nèi)部車體質(zhì)量改進(jìn)，使其符合中國所規(guī)定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提升車體運(yùn)行的實(shí)際效率。由于目前中國部分單位在鎂合金車輪的測繪中沒有貫徹落實(shí)國家標(biāo)準(zhǔn)，僅僅按照規(guī)定進(jìn)行操作，忽視固定好的發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸和公差，給輪胎的后續(xù)使用結(jié)果帶來麻煩。在進(jìn)行材料設(shè)計(jì)時(shí)，還必須要選擇正確的結(jié)構(gòu)性材料，不能通過增加材料的壁厚等來提升材料的質(zhì)檢效果。因此，必須對發(fā)動(dòng)機(jī)車輪設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的分析，學(xué)習(xí)其他發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，改善其基礎(chǔ)性的設(shè)計(jì)成果。

3.3 在汽車車身中的應(yīng)用

車身是汽車的重要的支撐性的骨架設(shè)計(jì)，其可以為駕駛員和乘客創(chuàng)造合適的乘車環(huán)境，降低外界環(huán)境的影響，改善行車過程中的震動(dòng)效果，減少噪聲及廢氣的侵襲情況。由于鎂合金的材質(zhì)屬性較輕，彈性模量低，相較于其他的金屬材料，其內(nèi)部的吸收振動(dòng)性強(qiáng)，減震減噪效果高，已經(jīng)得到了社會(huì)各界的廣泛認(rèn)可。用鎂合金代替鋼材料制作車身，可以明顯減重車身，加快車輛的行駛速度，提升其鎂合金車身的設(shè)計(jì)可行性，提升汽車前體的耐久性以及安全性能。整體式的鎂合金車輪在設(shè)計(jì)和使用中必須要不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新，完善設(shè)計(jì)生產(chǎn)體系，改善設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)空間發(fā)揮余地，由于鎂合金車輪的輪輞和輪轂是固定的，其輪輻有較大的設(shè)計(jì)空間，調(diào)動(dòng)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)積極性，在滿足承載強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，自由地設(shè)計(jì)出多種結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新且多樣化的輪輻造型設(shè)計(jì)。輪輻盡量采用曲面或流線形式，使其產(chǎn)生動(dòng)感，形成新型的需求，符合不同的車輪設(shè)計(jì)層次管理，提升消費(fèi)者的審美情趣，滿足車輛排量用途，引進(jìn)新的合作生產(chǎn)商，從發(fā)展、仿制以及改進(jìn)，滿足自行設(shè)計(jì)的要求，以此來確定零部件的多元處理，提升車輪使用效果，提升設(shè)計(jì)制作技巧[4]。

3.4 在汽車支架類零部件中的應(yīng)用

汽車上的支架類零件可以有效的支撐其它零件，采用鎂合金生產(chǎn)支架類零件，不僅可以減輕支架的總重，還可以對降低汽車運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)性。車輛的載重量的不同將支架類零部件制作過程進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，逐步的調(diào)整支架類零部件定位機(jī)構(gòu)。在汽車由于過快而要減速時(shí)必須要使得制動(dòng)蹄片與制動(dòng)鼓的滑動(dòng)摩擦力增強(qiáng)。對此，必須要根據(jù)實(shí)際情況改善汽車進(jìn)行蹄片與制動(dòng)鼓的摩擦，增強(qiáng)其熱線能處理。除此之外，還需要支架類零部件的散熱方式進(jìn)行合理管控，使其中的空氣自然熱對流散熱，降低車速，滿足汽車在長坡和陡坡的制動(dòng)散熱需要。除卻保留原有的散熱效果，還必須要根據(jù)其實(shí)際的支架類零部件制動(dòng)器中的熱源處理進(jìn)行合理的交換，降低不同的熱處理溫差，使得摩擦面保持清潔[5]。

4 鎂合金生產(chǎn)及汽車零部件的未來展望

4.1 增強(qiáng)韌性

鎂合金復(fù)合材料是高強(qiáng)度和高模量的結(jié)構(gòu)材料，其韌性較差，在應(yīng)用過程中受到這方面的因素限制性強(qiáng)，模體之間的延展性不足，其后續(xù)的平衡性使其最主要的復(fù)合材料的主體實(shí)踐方向。對此，必須要加強(qiáng)其內(nèi)部的鎂合金的導(dǎo)熱性，逐步地對其進(jìn)行系統(tǒng)性的研究和處理，提升其實(shí)際的使用效果，改善其實(shí)際處理能力，為其后續(xù)的管理以及合金材料的使用奠定基礎(chǔ)。鎂合金復(fù)合材料只有在裝配整車或者行駛時(shí)才能夠發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值，所以必須要對車型進(jìn)行大范圍的適應(yīng)性轉(zhuǎn)換以及配套互換，采用國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，注意鎂合金復(fù)合材料與其他零部件安裝配合度，其實(shí)有效的將車輪的安裝車輪的安裝孔數(shù)、孔徑和孔深與盤式制動(dòng)器協(xié)調(diào)起來，參照不同的孔徑，使其制動(dòng)轂的直徑和深度與鼓式制動(dòng)器相互配合，根據(jù)所使用的軸承進(jìn)行設(shè)定。

4.2 增強(qiáng)抗腐蝕性

鎂合金材料由于其熔點(diǎn)低，其受到外界因素的影響打，且容易受到腐蝕破壞，對此，必須要根據(jù)實(shí)際情況對分散相顆粒的析出進(jìn)行合金化設(shè)計(jì)優(yōu)化，加強(qiáng)內(nèi)部的塑性處理和熱處理，引入物理保護(hù)層或自修復(fù)層，將鎂合金與外界隔離。由于鎂合金材料的使用效果存在較大的缺陷，但是其從整體上來看，還是具有優(yōu)勢。運(yùn)用鋁合金進(jìn)行設(shè)計(jì)必須要將人員的生命健康安全放在首位，針對不同的排量車型和用途的汽車進(jìn)行受力分析，不斷的優(yōu)化安全系數(shù)，保證鎂合金的熱處理工藝范圍的選擇，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的鎂合金力學(xué)性能的強(qiáng)度拉伸。對此，還必須要根據(jù)實(shí)際情況對車輪所具有的技術(shù)要求改進(jìn)使其符合產(chǎn)品車輛質(zhì)檢評(píng)定方法，及時(shí)對車輪進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段中國越來越重視現(xiàn)階段的鎂合金生產(chǎn)以及汽車零部件的應(yīng)用管理。為了進(jìn)一步的提升其具體的使用效果，必須要根據(jù)實(shí)際情況增強(qiáng)其鎂合金器件的韌性和抗腐蝕性，提升鎂合金的應(yīng)用效果，選擇更加優(yōu)質(zhì)的汽車合金材料，提升汽車行駛的安全性以及穩(wěn)定性，改善其具體的受用點(diǎn)，促進(jìn)其設(shè)計(jì)管控的合理性。