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鎂合金為汽車減重添動力

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2015-12-31
核心提示:(簡介)為了提高汽車的燃油效率和降低其廢氣排放,減輕汽車的重量至關(guān)重要。為了達(dá)到這一目的,用鎂合金來制造合適的汽車零部件是一種明智之舉。作為一種最輕的結(jié)構(gòu)金屬,鎂比鋼輕75%,比鋁輕33%左右。
      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,該報告還指出,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;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;由于鎂鑄件可能比同樣的鋼制零件更廉價(尤其當(dāng)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,一部分是因為幾年前發(fā)生的金融危機和汽車行業(yè)遭遇的困境,使北美市場的模鑄企業(yè)因關(guān)閉和合并而不斷減少。   

在咨詢企業(yè)Ducker Worldwide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(jìn)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。   

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)2008年分別減輕10%10.6%。該公司估計,到2025年,鎂的用量將增加到每輛車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(dāng)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(dá)到51英里/加侖。   

在美國汽車中,目前底盤、內(nèi)部設(shè)施、外部設(shè)施、動力傳動系統(tǒng)部分使用鎂合金零部件。而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(jìn)口的國際貿(mào)易委員會對從中國進(jìn)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)。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(dá)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)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)揮重要作用。

 

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