汽車輕量化構件壓鑄材料與工藝開發介紹一、汽車輕量化概述一、汽車輕量化概述二、典型汽車結構件-減震塔和副車架二、典型汽車結構件-減震塔和副車架三、上XX大學的三、上XX大學的輕量化結構件開發四、小結與展望四、小結與展望汽車輕量化概述輕量化是解決能源和環保等全球性問題的必然選擇世界主流汽 車廠的輕量化戰略，為大規模使用輕合金提供契機世界主流汽輕量化的實現：輕量化的材料選用輕量化的實現：輕量化的材料選用+輕量化集成設計+能夠實現材料與設計相結合的新工藝。材料是基礎、設計是根本、工藝是保障。減重50%！多元化材料體系汽車輕量化的主流趨勢：“集成設計、以鑄代鍛、輕量化材料合理使用”汽車輕量化vs鋁/鎂合金在多元材料設計體系下：1、合理的使用各種材料才能有效實現輕量化2、鋁/鎂合金在多種汽車關鍵結構件上的應用呈逐漸增長趨勢3、由于可實現集成設計、簡化制造工序、零件整體性能均衡化的優勢，鑄造工藝正在成為輕合金汽車結構件的主流制造方法減震塔零件料厚一般為2.0~5.0mm，根據受載情況有所差異，對鋁合金材料性能要求一般為σ0.2≥120MPa，δ≥10%；減震塔頂部承受減震器傳遞過來的載荷，局部料厚達5.0mm，并且需要較多的加強筋結構加強；鋼鋁混合連接區域，為平衡連接工藝和連接強度厚度一般在2.5~3.0mm，并分布加強筋結構；其他區域零件厚度一般設計為2.0mm，并設計加強筋結構提高其強度；成型工藝一般為高真空壓鑄。鋁合金減震塔材料：AlSi10MnMg(Sf-36)工藝：高真空壓鑄+T7熱處理鋁合金減振塔鋁合金減振塔鋁合金減振塔鋁合金減振塔2、副車架通X汽車CorvetteGMX245前副車架，低壓金屬型鑄造，A356.1-T6，920mm×600mm×200mm -0. -0.1chemischezusammensetzungvonsilafont-36,A/sigMgMnn.an]ere鋁合金真空壓鑄副車架Integraltr?ger/Mercedes·Z-<-lacklertelacklerte?X馳C級車鑄鋁合金副車架，采用Silafont-36鋁合金真空壓鑄成型，時鋁合金真空輔助低壓鑄造車架（空心結構）材料：A356重量：16公斤尺寸：920×550×254毫米工藝：Pressureriserlesscasti壁厚：4~5毫米鑄件+型材焊接副車架管材+鑄件焊接的副車架結構，一方面可有效減重，另一方面可降低空心結構的鑄造難度，是目前較多采用的成型工藝。??結構件用壓鑄鋁合金材料熱處理壓鑄Al-Si系鋁合金（Silafont36）Silafont36壓鑄合金的性能非熱處理強化Al-Mg-Si系壓鑄材料開發?Al-Si合金的變質處理Al10SiMnMg無變質延伸率：3%Al10SiMnMg變質處理延伸率：7%高強韌壓鑄鋁合金材料設計基本原理：一次凝固析出相細?非熱處理強化壓鑄Al-Mg-Si合金一次凝固析出相細(a)(a)?成分設計：Mg/Si=1.73，第二相全部為Mg2Si，Mg2Si相粗大分布屈服強度：170-190MPa,抗拉強度300MPa，延伸率4%?微量稀土元素（La、Ce<0.5%）添加，細化晶粒和一(a)(a)?微量RE元素添加后，晶粒尺寸和一次析出相Mg2Si均得到顯著細化屈服強度：150-170MPa,抗拉強度310-330MPa，延伸率10-12%非熱處理強化高強韌壓鑄鎂合金開現有壓鑄鎂合金性能對比典型壓鑄鎂合金力學性能Mg-RE（La/Ce）-Al系合金一次凝固析出相的細化不同Ce/Al條件下一次析出相的形貌成分優化后的壓鑄鎂合金材料性主要應用對象：座椅骨架、儀表板骨架?與上汽技術中心合作，實現鋁合金結構減震塔集成53.2Kg，減至鋁合金減震塔的1.95Kg，減重率達到39%鋼制沖壓件鋁合金壓鑄件三輪優化設計?結構優化設計結果?剛度與鋼制結構相當?澆注系統與模具結構的優化設計?三種不同的進料方式?澆注系統優化設計，實現平穩充填和順序凝固?確定采用第一種進料方式，模具加工簡單?減震塔模具加工（加工周期90天）?分別采用AlSi10MnMg和新開發的合金進行了樣件試制，得兩種合金最佳壓鑄工藝參數成功試制了減震塔樣件。AlSi10MnMg新型鋁合金IDRA1600噸壓鑄機模具溫度：240℃高速速度：5m/s鑄造壓力：60MPa高速速度：5m/s鑄造壓力：60MPa澆注溫度：AlSi10MnMg:680℃新型合金：700℃?減震塔樣件試制?零件內部質量分析關鍵受力部位X光探傷無明顯缺?樣件基本性能測試取樣部位，圓形為組織觀察部位，矩形為拉伸取樣部?AlSi10MnMg合金零件微觀組織部位1部位9部位2部位10部位3部位11?AlSi10MnMg合金零件微觀組織部位12部位13部位14部位15部位16?AlSi10MnMg合金零件拉伸性能屈服強度：135-140MPa,抗拉強度：260-270MPa，延伸率：6-8%?新型合金零件微觀組織部位1部位9部位2部位10部位3部位11?新型合金零件微觀組織部位12部位13部位14部位15部位16?新型合金零件拉伸性能屈服強度：160-170MPa,抗拉強度：300-310MPa，延伸率：8-10%?樣件臺架試驗11234臺架試驗安裝圖及技術條件AlSi10MnMg合金T1條件下開裂新型合金T1條件下完好?低壓鑄造模具結構設計與模流分析?確定模具結構設計?確定鑄造工藝參數?模具與砂芯裝配?真空輔助低壓鑄造鋁/鎂合金材料對汽車輕量化具有重要的意義，鑄造鋁/鎂合金在車身和底盤等大型結構件上的應用呈現快速增長趨勢；上XX大學開發的非熱處理一體化壓鑄鋁合金