目前歐美汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)鑄件生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量好,，生產(chǎn)效率高,，環(huán)境污染小。鑄造原輔材料已形成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化,、自動(dòng)化和智能化。這些國(guó)家普遍采用數(shù)字化技術(shù)提升鑄造工藝設(shè)計(jì)水平,，鑄件廢品率約為2%~5%,，并且已經(jīng)建立跨國(guó)服務(wù)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持,。與之相比，我國(guó)的汽車(chē)鑄件雖然產(chǎn)量較大,，但大多數(shù)都是 附加值和技術(shù)含量較低,，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的黑色鑄件，與國(guó)外水平差距較大,。本文主要從汽車(chē)節(jié)能環(huán)保等方面的發(fā)展需求,，論述了汽車(chē)鑄件和汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展方向。
1,、汽車(chē)鑄件的集成化設(shè)計(jì)
隨著汽車(chē)節(jié)能環(huán)保以及降低生產(chǎn)成本的要求不斷增加,，充分利用鑄造成形的優(yōu)越性，將原有沖壓,、焊接,、鍛造和鑄造成形的數(shù)個(gè)零件，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化,，實(shí)現(xiàn)集成零件的鑄造成形，可以有效地降低零件的重量和減少不必要的加工工藝過(guò)程,，從而實(shí)現(xiàn)零件的輕量化和高性能化,。
一汽集團(tuán)開(kāi)發(fā)的一體化橋殼 ，用以代替焊接橋殼 及帶半軸套管鑄造橋殼 的新產(chǎn)品,，實(shí)現(xiàn)鑄件的集成化鑄造,，充分利用鑄造成形的優(yōu)越性。目前常見(jiàn)的鑄造整體式橋殼 的主要形式是 在橋殼 的兩端壓入無(wú)縫鋼管作為半軸套管,，并用銷(xiāo)釘固定形成橋殼 總成,。為進(jìn)一步提高橋殼 的強(qiáng)度、剛度和簡(jiǎn)化工藝過(guò)程,，一汽集團(tuán)開(kāi)發(fā)出了直接在橋殼 上鑄出半軸套管,。橋殼 兩側(cè)的部分的一體化橋殼 ，其特點(diǎn)是 減少加工難度,，成本降低較多,，橋殼 結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單，且橋殼 剛性較好,，可制成復(fù)雜而理想的形狀,，壁厚能夠變化，可得到理想的應(yīng)力分布,，其強(qiáng)度及剛度均較大,，工作可靠。由于集成了半軸套管,，鑄件尺寸顯著增加,，鑄件長(zhǎng)2258mm,，其單件重量超過(guò)200kg。針對(duì)這一集成鑄件的特點(diǎn),，企業(yè)建立了專(zhuān)用生產(chǎn)線用以保證生產(chǎn),。汽車(chē)鑄件集成化的發(fā)展趨勢(shì)在有色合金鑄件方面的發(fā)展更為明顯。為了充分利用鑄造工藝能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件生產(chǎn)的特點(diǎn),，出現(xiàn)了集成設(shè)計(jì)的車(chē)門(mén)內(nèi)板,、座椅骨架、儀表板骨架,、前端框架和防火墻等集成設(shè)計(jì)的高壓鑄件,，其尺寸顯著大于目前生產(chǎn)的鑄件，需要4000~5000t甚至更大噸位的壓鑄機(jī)進(jìn)行生產(chǎn),。
2,、汽車(chē)鑄件的輕量化
在保證汽車(chē)的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車(chē)的整備重量,，實(shí)現(xiàn)輕量化,，從而提高汽車(chē)的動(dòng)力性，減少燃料消耗,，降低排氣污染,。汽車(chē)整備重量每減少100kg，百公里油耗可降低0.3~0.6L,，若汽車(chē)整車(chē)重量降低10%,，燃油效率可提高6%~8%。隨著環(huán)保和節(jié)能的需要,，汽車(chē)的輕量化已經(jīng)成為世界汽車(chē)發(fā)展的潮流,，汽車(chē)鑄件的輕量化也成為汽車(chē)鑄件的重要發(fā)展方向之一。
2.1汽車(chē)鑄件的輕量化設(shè)計(jì)
出于鑄鋁件整體安全系數(shù)的需要,，等厚度設(shè)計(jì)是 汽車(chē)鑄件主要設(shè)計(jì)方法之一,。然而等厚設(shè)計(jì)的主要弊端是 無(wú)法充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)性能，并導(dǎo)致鑄件重量的增加,。采用CAE分析,、拓?fù)鋬?yōu)化等手段，對(duì)零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),，使零部件各個(gè)部位的應(yīng)力值接近,，即各個(gè)部位的壁厚不一致，受力小的部位減薄料厚,，從而減輕零件的重量,。考慮 到鑄造成形可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄件的成形，可以實(shí)現(xiàn)各種不規(guī)則的異型截面,。設(shè)計(jì)時(shí),，采用CAE或拓?fù)鋬?yōu)化等手段，對(duì)零部件進(jìn)行應(yīng)力分析,。根據(jù)力的分布,，確定零部件的形狀和具體局部的材料厚度。通過(guò)對(duì)鑄件加筋,、挖孔和改變截面,，可使零部件的重量大大降低。
對(duì)商用車(chē)支座進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)前后的鑄件外形對(duì)比,，可見(jiàn)鑄件初始重量為6.6kg,，其設(shè)計(jì)為典型的等厚設(shè)計(jì)。該鑄件經(jīng)過(guò)加筋,、挖孔和變截面等一系列輕量化設(shè)計(jì)方法后,，鑄件重量變?yōu)?.0kg，減重效果可達(dá)50%以上,。
2.2輕合金汽車(chē)鑄件
使用鋁鎂等輕合金材料是 目前各國(guó)汽車(chē)制造商的主要減重措施,。鋁的密度僅為鋼的1/3，且有優(yōu)良的耐蝕性和延展性,。鎂的密度更小,，只有鋁的2/3，在高壓鑄造條件流動(dòng)性優(yōu)異,。鋁和鎂的比強(qiáng)度（強(qiáng)度與質(zhì)量之出都相當(dāng)高，對(duì)減輕自重,，提高燃油效率有舉足輕重的作用,。美國(guó)汽車(chē)業(yè)近兩年競(jìng)爭(zhēng)力提高，與其大幅度采用鋁鎂結(jié)構(gòu)鑄件和集成鑄件具有密切關(guān)系,。
德國(guó)寶馬公司推出的新5系列由于搭載了鎂鋁復(fù)合直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸體,，重量較上一代減少了10kg，大幅提高了性能與油耗經(jīng)濟(jì)性,。但是 需要注意的是 由于鋁鎂等輕合金的原材料價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼鐵材料,，-了其在汽車(chē)工業(yè)中更廣泛的應(yīng)用。但是 盡管原材料價(jià)格較高,，目前鎂,、鋁鑄件的單車(chē)用量卻連年上升。這一方面是 通過(guò)技術(shù)進(jìn)步彌補(bǔ)了成本增加,，另一方面則是 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)迫使汽車(chē)廠商降低利潤(rùn)而采用更多的輕合金,。然而，要使輕合金用量得到大幅度提高，降低鎂鋁錠的采購(gòu)價(jià)格,，開(kāi)發(fā)先進(jìn)成形技術(shù)是 關(guān)鍵之一,。
2.3汽車(chē)鑄件材料的高性能化
提高材料的性能，使得單位重量的零件能夠承受更高的載荷,，是 有效降低鑄件重量的方法之一,。支架類(lèi)結(jié)構(gòu)鑄件占汽車(chē)鑄件相當(dāng)大的比例，因而其鑄件的開(kāi)發(fā)也成為關(guān)注的重點(diǎn)之一,。通過(guò)熱處理等措施,，使材料顯微組織改變，從而提高零件的強(qiáng)度,、剛度或韌性,，可以有效地降低零件重量。
等溫淬火球墨鑄鐵,，不僅強(qiáng)度比普通鑄鋼材料有所提高,，而且密度比鋼要低，其密度為7.1g/cm3,，而鑄鋼的密度為7.8g/cm3,，是 近年來(lái)廣泛推薦采用的材料。采用等溫淬火球墨鑄鐵,，在鑄件尺寸相同的條件下,，比鑄鋼件輕10%。東風(fēng)汽車(chē)公司在某型商用車(chē)進(jìn)行了采用等溫淬火球墨鑄鐵替代鑄鋼件,。的輕量化驗(yàn)證工作,，并針對(duì)等溫淬火球墨鑄鐵件高強(qiáng)度特點(diǎn)，對(duì)14個(gè)懸架類(lèi)零件進(jìn)行重新設(shè)計(jì),。為采用等溫淬火球墨鑄鐵材料替代后的輕量化效果,，總重量減輕近40%效果顯著。輕量化效果不僅僅是 材料替代產(chǎn)生的,，還包括輕量化設(shè)計(jì)的貢獻(xiàn),。一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)鑄件的材料替換往往伴隨著零件的輕量化設(shè)計(jì),。
壓鑄模具在鋁合金和鎂合金鑄件方面也采用了高強(qiáng),、高韌的材料進(jìn)行替代，在原有輕合金減重的基礎(chǔ)上,，應(yīng)用高性能材料進(jìn)行進(jìn)一步減重,，美國(guó)通用汽車(chē)公司采用高性能的AE44合金取代原有的鋁合金，采用高壓鑄造的方法生產(chǎn)副車(chē)架,，在鋁合金減重的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減重6kg,。
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