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东风汽车魏啟金:铝合金减重比例可达125%左右
发布日期:2018-07-13  来源:盖世汽车  浏览次数:480
核心提示:7月12日,2018中国汽车轻量化产业高峰论坛在上海隆重举行,论坛以新技术、新材料、新工艺为主题,旨在降低汽车自身重量同时提高

7月12日,“2018中国汽车轻量化产业高峰论坛”在上海隆重举行,论坛以“新技术、新材料、新工艺“为主题,旨在降低汽车自身重量同时提高输出功率、降低噪声、提升操控性和安全性,并对汽车轻量化政策趋势发展、整车轻量化平台化设计方案、关键零部件轻量化技术开发及汽车轻量化多材料应用及成本控制分析等问题展开探讨。

 

东风汽车公司汽车铝合金轻量化研究中心主任魏啟金

东风汽车公司汽车铝合金轻量化研究中心主任魏啟金分享了“低压铸造铝合金在汽车轻量化领域的应用研究”,魏啟金指出:

1、铝合金的密度仅是钢铁的三分之一左右,但是热导率比铁高出三倍,且相关的研究表明铝合金的减重比例可以达到125%左右的水平,整个使用周期可以减少二氧化碳的排放。

2、东风轻量化研究中心目前所做的产品主要集中在变速箱动力系统的壳体。

魏啟金:各位来宾,各位专家大家中午好!非常有幸受盖世汽车的邀请作为发言嘉宾在讲台上有这个机会跟大家对我们所从事的行业或者业务做一个分享。

我汇报的内容从三个方面讲,第一个是中国汽车轻量化的发展趋势,第二个是东风汽车轻量化铝合金应用规划,我第三个低压铸造铝合金轻量化应用研究实际案例简单的分享。第一部分我不再讲了,我主要介绍东风未来在轻量化的规划,在整个东风的轻量化规划中会发挥东风零部件一体化的优势,推进轻量化技术开发与应用。主要从三个方面,在前期制定东风有限轻量化,目标成立CFT、整合精铸、铸铝等零部件业务,后面的表是整个业务的架构,轻量化技术主要集中在有色铸件、PV和CV两个系统里面。

铝合金在整个轻量化里面用在哪些里?又有哪些好处?铝合金和钢铁的常规知识,大家非常了解,它的密度仅仅是钢铁的三分之一左右,但是热导率比铁高出三倍左右,相关的研究表明汽车使用一公斤的铝可以提高2.25公斤的钢材,铝合金的减重比例可以达到125%左右的水平,整个使用周期可以减少二氧化碳的排放,大概在20公斤。

目前汽车上用的铝大概分为铸铝和变形铝合金,我们采用的重力铸造和压力铸造,变形铝合金会占到23%的采用率。应用范围会用在发动机系统里面的一些进气管、水泵壳、发动机壳等等。过去变速箱一些壳子大部分是一些铸体,这几年轻量化的需求包括一些重型卡车上的变速箱也在普遍的被铝合金采用;乘用车动力系统主要会用在变速箱壳体、缓速器壳体;底盘系统后处理的支架、摆臂等等。

未来轻量化研究中心东风这一块目前所面对的一些产品主要集中在上面第一排的是变速箱动力系统的壳体,第一个产品是沃尔沃14挡变速箱重型卡车变速箱的前后壳体,第二个产品是东风自主研发的14挡变速箱的前后壳体,后面两个壳体其中一个是东风某车型上的后轮毂,加上东风乘用车,东风风神E70。支架主要集中在控制比、转向结合,发动机各种各样的支架,底盘系统包括发动机总承,电动车上电瓶框的托架。三大工艺的比较,铸造铝合金的成型工艺一般采用的是高压和差压、低压重力浇铸,目前大量被采用的广告里面也在放了,挤压成型,都是一些铝合金成型的工艺。传统的三种工艺的比较,低压铸造有很大的优势,主要是模具相对于高压压铸的话,模具成本包括设备投资成本比高压铸造低一些,模具寿命比传统的高压压铸要差。并且有一个很好的好处,高压压铸如果做热处理的话,我们会采用一些真空压铸有效的让气体不要侵入,否则的话传统的高压压铸在成型过程中气体无法迅速排出的话,在后续热处理会存在困难,通过一些真空高压压铸也可以作为T6处理的工艺采用,但是这里面要投入相应的成本,高压压铸的成本会有一个比较大的增加。

接下来跟大家分享在生产实际里面所实现的几个典型产品的案例。第一个产品是东风沃尔沃14挡变速箱的两个前后壳,整个前后壳的产品的重量,净重不到30公斤,采用的材料是AlSi8Cu3。用传统的工艺我们要在这些热结对应的区域要增加很多的工艺冒口。采用低压工艺怎么实现呢?我们在研究的过程中这几个产品均实现了无冒口制造,所有的冒结通过模具外界的干预手段,消除了热结点的缩孔疏松的风险,有效提高整个产品工艺出品率,大大缩短了整个产品制造的生产节拍,我们的生产节拍控制在5-6.5分钟之间,这是在2016年4月份投产已经SOP的产品,这两个件搭载在东风天龙乘用车和重型卡车的车型上,目前东风一款明星车型。

第二款变速箱,这是一个由过去传统的铸体壳子,通过整个结构的优化和系统内部的优化,由铁壳转换为铝壳的产品,这两个产品结构特点与沃尔沃的结构特点是非常类似的,但是我们从铁壳转化为铝壳过程当中做了很多适用于铝合金低压铸造很多结构的优化,包括整体的壁厚,热结的优化。采用的材料也是类似的,从铁壳转换为铝壳减重比例达到60%,每个产品根据产品的结构特点不一样,减重会略微有差别,这两个产品均实现无冒口低压制造工艺,达到质量目标,生产节拍跟前面两个产品的生产节拍是基本相当的。

后面有一个案例是我们东风乘用车也是去年9月份SOP一款新能源纯电动车,这个产品主要用在E70乘用车上面,这个产品全部是冲压焊合件,还有螺栓螺母连接的,通过对产品和结构的优化,我们的结构优化除了满足产品的整个功能和载荷的要求以外,朝着我们适合于工艺结构的考虑,优化后的产品重量从25公斤减到14公斤,整个组件变成了6个组件,6个组件里面其中是两个小的铸件加上4个螺栓,这个结构非常简单,转配也非常方便,实际减重达到11公斤。后面是一些发动机上的支架,过去像这种支架原来这个产品工艺采用的是铸造工艺,优化之后改成低压铸造,我们后面采用低压铸造的工艺浇铸系统不是这种结构,得到了很好的降重和降成本的特点。

这是目前在做的换挡机构的支架,这个件也是冲压焊合和螺栓螺母结合的,重量是2.3公斤,采用的结构是Q235的钢板,这个件我们降的目标是1.2公斤,也是通过整个结构的优化以后实现一个整体铸造成型,在原有的壁厚基础上基本上没有做变化的,整个优化以后的结构模态分析没有做更多的展示,只是把最终的结果给大家做一个展示,优化以后的重量在1.0公斤左右,整个轻量化降了51%的重量。

后面正在开发的新能源水冷电机壳体,现在新能源很热,纯电动车电机的壳体,这还是比较简单的,更复杂的电机壳体附加了很多的接线盒等连接装置,这个产品的特点是一个内部带有水道的产品,砂芯厚度在6毫米,净重在6.5公斤,这个产品在生产制造过程当中主要特点是我们采用了自动控制的负压排气技术,在制造的过程中砂芯产生的气体没有办法排除,会形成一些集中性的大的气孔,这些气怎么办?除了从前面的砂芯的工艺包括涂料的工艺进行控制以外,我们要加一些强制的排气空间,我们增加一些自动的排气装置,在整个铸件成型过程当中通过墙纸自动排气的工艺把砂芯产生的气体有效的引到外部,才可以得到致密的组织。

后面是我们接下来正在开发已经在开发的一些产品,前面两个产品是重型卡车的自动变速箱,12挡的壳体,这个产品正在开发,样品已经出来,大批量的生产模具正在设计当中,2019年12月份也会实现SOP。最边上的产品也是东风重型卡车上的搭载液压缓速器14挡的变速箱的后壳体,这个产品除了有载荷的要求以外,里面有复杂的油道。后面的支架也是卡车后处理支架,这都是全铝合金的,过去都是铸钢的。


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