目前歐美汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車鑄件生產(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)過程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動化和智能化,。這些國家普遍采用數(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,，我國的汽車鑄件雖然產(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)相對簡單的黑色鑄件,，與國外水平差距較大。本文主要從汽車節(jié)能環(huán)保等方面的發(fā)展需求,，論述了汽車鑄件和汽車技術(shù)的發(fā)展方向,。
1、汽車鑄件的集成化設(shè)計(jì)
隨著汽車節(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程,，從而實(shí)現(xiàn)零件的輕量化和高性能化。
一汽集團(tuán)開發(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,。目前常見的鑄造整體式橋殼 的主要形式是 在橋殼 的兩端壓入無縫鋼管作為半軸套管,，并用銷釘固定形成橋殼 總成。為進(jìn)一步提高橋殼 的強(qiáng)度,、剛度和簡化工藝過程,，一汽集團(tuán)開發(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2258mm，其單件重量超過200kg,。針對這一集成鑄件的特點(diǎn),，企業(yè)建立了專用生產(chǎn)線用以保證生產(chǎn)。汽車鑄件集成化的發(fā)展趨勢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)的車門內(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、汽車鑄件的輕量化
在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下,，盡可能地降低汽車的整備重量,，實(shí)現(xiàn)輕量化，從而提高汽車的動力性,，減少燃料消耗,，降低排氣污染。汽車整備重量每減少100kg,，百公里油耗可降低0.3~0.6L,，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%~8%,。隨著環(huán)保和節(jié)能的需要,，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流，汽車鑄件的輕量化也成為汽車鑄件的重要發(fā)展方向之一,。
2.1汽車鑄件的輕量化設(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,。通過對鑄件加筋,、挖孔和改變截面，可使零部件的重量大大降低,。
對商用車支座進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)前后的鑄件外形對比，可見鑄件初始重量為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輕合金汽車鑄件
使用鋁鎂等輕合金材料是 目前各國汽車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,，對減輕自重,，提高燃油效率有舉足輕重的作用。美國汽車業(yè)近兩年競爭力提高,，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、鋁鑄件的單車用量卻連年上升,。這一方面是 通過技術(shù)進(jìn)步彌補(bǔ)了成本增加,，另一方面則是 市場競爭迫使汽車廠商降低利潤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,，降低鎂鋁錠的采購價(jià)格,，開發(fā)先進(jìn)成形技術(shù)是 關(guān)鍵之一。
2.3汽車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。支架類結(jié)構(gòu)鑄件占汽車鑄件相當(dāng)大的比例,，因而其鑄件的開發(fā)也成為關(guān)注的重點(diǎn)之一,。通過熱處理等措施，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)汽車公司在某型商用車進(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，并針對等溫淬火球墨鑄鐵件高強(qiáng)度特點(diǎn),，對14個(gè)懸架類零件進(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)。一般來說,，汽車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，美國通用汽車公司采用高性能的AE44合金取代原有的鋁合金,，采用高壓鑄造的方法生產(chǎn)副車架,，在鋁合金減重的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減重6kg。
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