汽車專用金屬合金零部件工藝改進(jìn)問題研究
——以新能源汽車為例

李 濤

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

目前現(xiàn)代汽車行業(yè)的發(fā)展，以綠色環(huán)保為主要目標(biāo)，包括汽車的研發(fā)、新材料、新技術(shù)等，以此來達(dá)到節(jié)約能源的效果。新能源汽車的金屬合金零部件，采用了更加新型的輕量化材料，在制造過程中的壓鑄、工藝也有很大調(diào)整，不過為了能夠做到與時(shí)俱進(jìn)，相關(guān)人員必須加強(qiáng)零部件制造的研究，以推動(dòng)新能源汽車質(zhì)量的提高。未來新能源汽車將成為整個(gè)行業(yè)的主要發(fā)展方向，因此環(huán)保理念不僅要體現(xiàn)在能源應(yīng)用上，而是要深入零部件加工，通過優(yōu)化工藝來實(shí)現(xiàn)突破。

1 新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

在當(dāng)下這個(gè)倡導(dǎo)綠色發(fā)展的是在背景中，節(jié)能環(huán)保自然成為汽車領(lǐng)域的主題，因此國家對(duì)于新能源汽車研發(fā)給予了高度重視與支持，目前可以通過電力、混合燃料取代汽油的使用，從而緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的能源匱乏問題。新能源汽車的主要特點(diǎn)就是節(jié)能，采用電能驅(qū)動(dòng)可以降低尾氣排放，車內(nèi)安置的蓄電池也可以循環(huán)使用，不過只適用于短距離行駛。目前新能源汽車仍在研發(fā)過程中，尤其是針對(duì)制造過程中的金屬合金零部件，這些零部件很容易影響新能源汽車的性能，因此研發(fā)人員仍在努力探索，不斷完善金屬合金零部件工藝。由于新能源汽車的發(fā)展，得到了各國政府的大力支持，所以發(fā)展方向較為明確，不僅限于零部件的制造，包括新能源燃料的研究也在不斷深入，以此來降低一氧化碳的排放。

2 新能源汽車金屬合金零部件制造問題

2.1 企業(yè)制造工藝參差不齊

雖然新能源汽車的研發(fā)，得到了政府等相關(guān)部門的大力支持，不過就現(xiàn)在的新能源汽車零部件制造企業(yè)來看，整體制造工藝參差不齊，很多民營企業(yè)也瞄準(zhǔn)汽車零部件生產(chǎn)行業(yè)，而這些企業(yè)在制造工藝、水平上明顯不足，無法滿足新能源汽車零部件制造標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量[1]。另外很多零部件制造企業(yè)規(guī)模小，企業(yè)資金與技術(shù)水平都難以保障，尤其是制造工藝相對(duì)落后，新能源汽車的研發(fā)，對(duì)金屬合金零部件的制造，提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，因此需要大部分企業(yè)投入資金加大研發(fā)力度，而這些中小企業(yè)并不具備這樣的能力。目前我國新能源汽車金屬合金零部件制造，仍然存在較多的不足，與其他發(fā)達(dá)國家之間的水平，也有較為明顯的差異，因此需要相關(guān)企業(yè)完善新能源汽車金屬合金零部件工藝，以此來推動(dòng)我國汽車零部件制造行業(yè)發(fā)展。

2.2 生產(chǎn)機(jī)制不靈活成本高

新能源汽車的金屬合金零部件，在使用過程中出現(xiàn)損耗是正?，F(xiàn)象，只要適當(dāng)提高金屬合金零部件工藝，就能延長零部件的使用壽命，提高質(zhì)量也能應(yīng)對(duì)不同氣候條件、行駛條件，減少出現(xiàn)損耗的問題。不過我國很多企業(yè)，在生產(chǎn)機(jī)制上并不靈活，更是處于一種無序競爭的狀態(tài)，這就導(dǎo)致無法發(fā)揮出相應(yīng)的資源優(yōu)勢(shì)，無論是原料采購、生產(chǎn)過程、成品銷售，都沒有形成完整的規(guī)模與體系，因此導(dǎo)致新能源汽車金屬合金零部件制造成本較高[2]。在新能源汽車逐漸量產(chǎn)開發(fā)后，為了能夠滿足社會(huì)發(fā)展需求，制造工藝會(huì)迎接更多的挑戰(zhàn)，這也說明相關(guān)企業(yè)急需調(diào)整生產(chǎn)機(jī)制，并針對(duì)金屬合金零部件工藝進(jìn)行優(yōu)化，這樣才能促使新能源汽車投入到穩(wěn)定的應(yīng)用中。

3 新能源汽車專用金屬合金零部件工藝改進(jìn)策略

3.1 新能源汽車電機(jī)內(nèi)外殼體結(jié)構(gòu)

通過對(duì)新能源汽車專用金屬合金零部件進(jìn)行分析后，可以看到其中電機(jī)內(nèi)外殼體結(jié)構(gòu)存在問題，傳統(tǒng)的鋁合金電機(jī)內(nèi)殼內(nèi)壁、外壁厚度不均勻。當(dāng)新能源汽車在運(yùn)行過程中時(shí)，對(duì)電機(jī)的氣密性、抗拉伸以及抗擠壓等方面，有著比較高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，不過鋁合金完全達(dá)不到這樣的強(qiáng)度，在使用一段時(shí)間之后，就會(huì)出現(xiàn)裂縫等質(zhì)量問題。尤其是整體的柱形桶結(jié)構(gòu)，在受到高強(qiáng)度擠壓后，會(huì)導(dǎo)致鋁制內(nèi)殼熱脹，引發(fā)較為嚴(yán)重的質(zhì)量隱患[3]。因?yàn)樾履茉雌囯妱?dòng)機(jī)殼體，是一種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)零件，并且周圍存在型芯結(jié)構(gòu)，可以通過強(qiáng)筋的加固確保整體的穩(wěn)定性，另外也可以降低內(nèi)外壁的薄厚差，從而促使鋁合金液體填充更加順利，避免出現(xiàn)冷熱交替不均勻?qū)е碌膯栴}。目前可以采用ADC12 材料，該材料以鋁金屬為主要金屬元素含量的合金材料，能夠有效改良電機(jī)殼體結(jié)構(gòu)工藝。

3.2 設(shè)計(jì)合理的加工工藝

在傳統(tǒng)的汽車金屬零部件制造過程中，會(huì)采用擠壓加工的方式，并根據(jù)設(shè)計(jì)模型的難易度來決定，不過新能源汽車電機(jī)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，屬于中小型金屬零部件，對(duì)于制造精準(zhǔn)度要求會(huì)相對(duì)較高。其次熱澆道可利用范圍非常小，而且無法采用直接式磨具腔道擠壓法，所以應(yīng)該選擇間接式擠壓方法，這樣就能在保證新能源汽車合金金屬零部件，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化的條件下，打倒工藝優(yōu)化的效果與目的。

3.3 設(shè)計(jì)內(nèi)澆口位置

在改進(jìn)新能源汽車金屬合金零部件時(shí)，首先要確定擠壓方法，然后再明確內(nèi)部澆注口位置，對(duì)于內(nèi)澆口位置的改良，確實(shí)可以起到重要作用，尤其是電機(jī)內(nèi)部、局部溫度過高導(dǎo)致的夾渣問題，都能夠通過改良內(nèi)澆口位置進(jìn)行完善。不過在具體的設(shè)計(jì)過程中，必須要滿足幾個(gè)重要條件，使用ADC12 金屬澆注液，并控制好內(nèi)部結(jié)構(gòu)的填充平穩(wěn)，避免出現(xiàn)卷氣現(xiàn)象，以及氣流紊亂導(dǎo)致的電氣不平衡現(xiàn)象。內(nèi)澆口的位置選擇，必須要按照電機(jī)所處擠壓型腔的位置進(jìn)行確定，這樣在澆注之后可以隨時(shí)取出電機(jī)零件[4]。內(nèi)澆過程中必須要固定在電機(jī)中下位置，以此來降低冷隔問題出現(xiàn)。

3.4 針對(duì)擠壓時(shí)容量的分析

針對(duì)新能源汽車鋁合金電機(jī)的改進(jìn)，必須要在間接式擠壓方法的基礎(chǔ)上，去判斷出擠壓模型腔容量，這樣就能對(duì)零部件進(jìn)行全方位的工藝改進(jìn)。一般來說新能源電機(jī)的質(zhì)量，大約會(huì)占總體重量的55%～60%，因此可以判斷整體質(zhì)量在10kg 左右時(shí)，擠壓筒的容積質(zhì)量至少要大于15kg，這樣也能保證后期零件的取出，確定擠壓容量能夠?yàn)殡姍C(jī)零部件的準(zhǔn)確成型，提供相對(duì)有力的幫助，最終實(shí)現(xiàn)工藝優(yōu)化與完善。

3.5 新材料鎂合金的使用

（1）鎂合金在金屬合金零部件中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)新能源汽車金屬合金零部件工藝優(yōu)化，我國也在積極采用新型材料，目前鎂合金材料的應(yīng)用非常廣泛，這種材料的質(zhì)量密度相對(duì)較小，應(yīng)用在新能源汽車零部件中，可以明顯減輕整體的質(zhì)量。其次鎂合金材料減震性優(yōu)異，能夠承受住非常大的沖擊，相比其他材料性能絕對(duì)要更加突出，所以能夠保證新能源汽車運(yùn)行的穩(wěn)定性，另外對(duì)比強(qiáng)度、剛度，也要比傳統(tǒng)的制造材料出色，在相同的質(zhì)量基礎(chǔ)下，鋁合金的綜合強(qiáng)度更高，而且鎂合金的提取以再生資源為主，可以實(shí)現(xiàn)回收利用，比較符合綠色發(fā)展理念[5]。最早應(yīng)用該材料的國家為德國，隨后其他國家也紛紛針對(duì)鎂合金材料進(jìn)行研究，應(yīng)用在新能源汽車金屬零部件制造中，并研發(fā)出耐蝕鎂合金、變形鎂合金等優(yōu)質(zhì)材料。

（2）鎂合金轉(zhuǎn)向管柱支架。大多數(shù)情況下新能源汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)支架、導(dǎo)向筒都會(huì)采用鈑金件和圓鋼，并且通過螺栓固定在車身的骨架上，這也導(dǎo)致支架隨著車身的骨架變形而變化，甚至整根轉(zhuǎn)向管柱都會(huì)出現(xiàn)變形的問題。因此當(dāng)下可以采用鎂合金材料，來制造轉(zhuǎn)向管柱支架，鎂合金的剛度比其他材料要大很多，不會(huì)出現(xiàn)變形的問題，也就能夠避免受到車身骨架的影響。另外轉(zhuǎn)向管柱可以根據(jù)設(shè)計(jì)的行吸能曲線進(jìn)行整個(gè)動(dòng)態(tài)潰縮過程，有效增強(qiáng)了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛度和頻率，并且實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)，與以往的新能源汽車相比，可以減輕大約5%的重量。

（3）鎂合金儀表板骨架。以往的新能源汽車儀表板骨架，都會(huì)采用鋼件焊接制造，為了能夠達(dá)到汽車輕量化的發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)該在保證原本功能的基礎(chǔ)條件下，去減輕整體的重量，因此可以采用鎂合金作為替換材料。鎂合金儀表板骨架制造需要進(jìn)行擠壓、彎曲等工藝，另外會(huì)采用氫弧焊接，為了能夠避免出現(xiàn)腐蝕問題，也可以在零部件的連接位置，采用鋼制滲鋁螺栓，這樣就能大大減輕儀表板骨架的質(zhì)量，相比以往的零部件能夠降低50%以上。

（4）鎂合金前后副車架。為了能夠?qū)崿F(xiàn)工藝上的優(yōu)化，新能源汽車前后副車架，都可以采用鎂合金作為主要材料，不過需要針對(duì)結(jié)核設(shè)計(jì)，做進(jìn)一步的優(yōu)化完善。首先可以利用局部增厚、縱向加強(qiáng)梁，針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的優(yōu)化處理，確保能夠符合相關(guān)技術(shù)參數(shù)、規(guī)定要求，在制造過程中主要會(huì)采用環(huán)形焊、角焊等焊接方式，鎂合金前后副車架，對(duì)于新能源汽車金屬合金零部件工藝改進(jìn)，有著至關(guān)重要的作用，不但質(zhì)量得到了強(qiáng)化，也有助于實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)，能夠在以往的原件上減輕50%～60%。

4 結(jié)語

近些年新能源汽車得到了全面發(fā)展，所以其中的金屬合金零部件制造工藝受到廣泛關(guān)注，無論純電動(dòng)還是混合動(dòng)力新能源汽車，零部件的制造質(zhì)量會(huì)直接影響汽車的性能，因此要針對(duì)新能源汽車專用金屬合金零部件工藝展開創(chuàng)新。尤其是內(nèi)澆口位置的設(shè)計(jì)，必須要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，另外要針對(duì)擠壓容量的型腔進(jìn)行分析，以確保金屬合金零部件工藝能夠得到有效優(yōu)化。零部件制造工藝完善，也是對(duì)整個(gè)新能源汽車的升級(jí)，例如配置、性能等多方面，都會(huì)獲得較大提升，從而滿足當(dāng)下的時(shí)代發(fā)展需求。