铝合金零件的最尖端制造工艺!

作者:陈芳芳 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2015-08-25
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减轻汽车的重量是汽车行业(整车和零部件)共同努力的方向,各大整车制造商都在加快自身汽车产品的轻量化进程。国家有色金属复合材料工程技术研究中心副主任朱强博士接受AI汽车制造业记者采访时表示:“汽车轻量化带来的不仅是能源消耗的下降,同时在提高安全等级、排放性能、操控和动力性能等方面都有着积极作用。”根据普遍性测算,如果汽车实现10%的减重,会带来6~8%的节油效果;同时,减少10%的污染排放、减少6%的转向阻力、减少5%的制动距离、减少8%的加速时间、延长轮胎寿命7%,同时还能缩减汽车的材料成本。因此,汽车减重能给汽车用户带来更好地操作体验和安全保障,也为汽车制造商节省了一部分成本。

 

轻量化的主要途径

朱强博士谈到,实现汽车轻量化的手段主要有优化结构、运用新材料、使用新工艺和采用集成化设计等。

1、优化结构:汽车制造商通过结构优化将复杂的车身结构、零部件结构进行简化,从而在保障其功能和品质的同时减少材料的使用量,从而实现减轻重量;

2、运用新材料:以高强度金属材料替代原有材料,从而可以在结构上减少结构件的厚度、较少材料用量。或是采用轻质材料,在不改变零部件结构的前提下减轻重量;

3、使用新工艺:先进的工艺帮助提高铝合金的强度、韧性,让生产商可以以较少的铝合金用量达到预期的性能要求:

4、集成化设计:将同一系统且安装位置接近的多个部件集成为一个模块化的整体部件,可以在不减少系统功能的同时消除螺栓、焊点、铆接或粘合剂等刚性连接件,从而降低系统的整体重量。

每个零件的减重对整车来说都很可观

 

铝合金尖端制造工艺

朱强博士结合自己的研究方向,重点对铝合金的制造技术进行了介绍,并深入讲解了铸造技术的革新过程和当前最尖端的工艺。

关于金属铸造工艺,国际上公认的加工质量要素包括:熔体质量高、避免卷入气泡、避免形成气孔和减少残余应力等,但试验和实际生产反馈回来的信息表示,上述要素无法同时满足,因此必须根据所制造的产品的用途特点有目的的放弃对某一项或几项要素的要求,这样做既可以降低铝合金产品的废品率,也可以降低成本。综合考虑合金产品的力学性能、生产效率和尺寸精度等因素,半固态流变、半固态触变和挤压铸造更能满足铝合金铸造的生产和工艺要求。

朱强博士介绍道:“在过去的20年间,铝合金材料的产量的增长量与其他材料相比并不是很明显。而绝大多数的铝合金增量是用于交通运输行业。发达国家的汽车行业,其铝合金用量很大,而铝合金在中国的汽车行业中的用量也在飞速增长。”面对汽车行业对铝合金产能和性能要求,需要采用先进的加工方式来生产铝合金材料,半固态压铸是一种可行的加工工艺。

半固态压铸的优点有:充型稳定无夹杂、流动应力高、凝固收缩小、固件紧致、充型温度低(可减少对模具的热冲击,延长模具寿命)以及近终化复杂程度高(可降低后续加工成本)等。

与传统压铸相似,流变亚卓的注射条件是湍流的,因此其是否遵循Campbell规则相对不很重要。“尽管上述特征比较适合生产铝合金,使用半固态压铸还有着生产过程简单和生产成本低的优点。” 半固态压铸在欧洲多用于制造发动机部件和涡轮增压器叶片等产品,而在中国汽车企业中,利用半固态压铸进行上述产品制造的比例也在快速增加。

半固态压铸工艺制造涡轮增压器叶片

为应对汽车轻量化的趋势和铝合金材料的用量逐渐提高,汽车零部件加工企业和材料供应商需要在保质保量提供铝合金材料的同时更多地通过模拟仿真和计算机辅助开发等手段对车辆结构和模具进行优化设计。并通过优化铝合金材料配比、调整生产线布置以及对材料失效周期的预估和对失效解决方案的制定等手段,将铝合金材料的优异性能最大程度地应用于汽车的生产。

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