汽车轻量化构件压铸材料与工艺开发介绍-2024-06-技术资料

汽车轻量化构件压铸材料与工艺开发介绍一、汽车轻量化概述一、汽车轻量化概述二、典型汽车结构件-减震塔和副车架二、典型汽车结构件-减震塔和副车架三、上XX大学的三、上XX大学的轻量化结构件开发四、小结与展望四、小结与展望汽车轻量化概述轻量化是解决能源和环保等全球性问题的必然选择世界主流汽 车厂的轻量化战略，为大规模使用轻合金提供契机世界主流汽轻量化的实现：轻量化的材料选用轻量化的实现：轻量化的材料选用+轻量化集成设计+能够实现材料与设计相结合的新工艺。材料是基础、设计是根本、工艺是保障。减重50%！多元化材料体系汽车轻量化的主流趋势：“集成设计、以铸代锻、轻量化材料合理使用”汽车轻量化vs铝/镁合金在多元材料设计体系下：1、合理的使用各种材料才能有效实现轻量化2、铝/镁合金在多种汽车关键结构件上的应用呈逐渐增长趋势3、由于可实现集成设计、简化制造工序、零件整体性能均衡化的优势，铸造工艺正在成为轻合金汽车结构件的主流制造方法减震塔零件料厚一般为2.0~5.0mm，根据受载情况有所差异，对铝合金材料性能要求一般为σ0.2≥120MPa，δ≥10%；减震塔顶部承受减震器传递过来的载荷，局部料厚达5.0mm，并且需要较多的加强筋结构加强；钢铝混合连接区域，为平衡连接工艺和连接强度厚度一般在2.5~3.0mm，并分布加强筋结构；其他区域零件厚度一般设计为2.0mm，并设计加强筋结构提高其强度；成型工艺一般为高真空压铸。铝合金减震塔材料：AlSi10MnMg(Sf-36)工艺：高真空压铸+T7热处理铝合金减振塔铝合金减振塔铝合金减振塔铝合金减振塔2、副车架通X汽车CorvetteGMX245前副车架，低压金属型铸造，A356.1-T6，920mm×600mm×200mm -0. -0.1chemischezusammensetzungvonsilafont-36,A/sigMgMnn.an]ere铝合金真空压铸副车架Integraltr⃞ger/Mercedes·Z-<-lacklertelacklerte•X驰C级车铸铝合金副车架，采用Silafont-36铝合金真空压铸成型，时铝合金真空辅助低压铸造车架（空心结构）材料：A356重量：16公斤尺寸：920×550×254毫米工艺：Pressureriserlesscasti壁厚：4~5毫米铸件+型材焊接副车架管材+铸件焊接的副车架结构，一方面可有效减重，另一方面可降低空心结构的铸造难度，是目前较多采用的成型工艺。••结构件用压铸铝合金材料热处理压铸Al-Si系铝合金（Silafont36）Silafont36压铸合金的性能非热处理强化Al-Mg-Si系压铸材料开发•Al-Si合金的变质处理Al10SiMnMg无变质延伸率：3%Al10SiMnMg变质处理延伸率：7%高强韧压铸铝合金材料设计基本原理：一次凝固析出相细•非热处理强化压铸Al-Mg-Si合金一次凝固析出相细(a)(a)•成分设计：Mg/Si=1.73，第二相全部为Mg2Si，Mg2Si相粗大分布屈服强度：170-190MPa,抗拉强度300MPa，延伸率4%•微量稀土元素（La、Ce<0.5%）添加，细化晶粒和一(a)(a)•微量RE元素添加后，晶粒尺寸和一次析出相Mg2Si均得到显著细化屈服强度：150-170MPa,抗拉强度310-330MPa，延伸率10-12%非热处理强化高强韧压铸镁合金开现有压铸镁合金性能对比典型压铸镁合金力学性能Mg-RE（La/Ce）-Al系合金一次凝固析出相的细化不同Ce/Al条件下一次析出相的形貌成分优化后的压铸镁合金材料性主要应用对象：座椅骨架、仪表板骨架•与上汽技术中心合作，实现铝合金结构减震塔集成53.2Kg，减至铝合金减震塔的1.95Kg，减重率达到39%钢制冲压件铝合金压铸件三轮优化设计•结构优化设计结果•刚度与钢制结构相当•浇注系统与模具结构的优化设计•三种不同的进料方式•浇注系统优化设计，实现平稳充填和顺序凝固•确定采用第一种进料方式，模具加工简单•减震塔模具加工（加工周期90天）•分别采用AlSi10MnMg和新开发的合金进行了样件试制，得两种合金最佳压铸工艺参数成功试制了减震塔样件。AlSi10MnMg新型铝合金IDRA1600吨压铸机模具温度：240℃高速速度：5m/s铸造压力：60MPa高速速度：5m/s铸造压力：60MPa浇注温度：AlSi10MnMg:680℃新型合金：700℃•减震塔样件试制•零件内部质量分析关键受力部位X光探伤无明显缺•样件基本性能测试取样部位，圆形为组织观察部位，矩形为拉伸取样部•AlSi10MnMg合金零件微观组织部位1部位9部位2部位10部位3部位11•AlSi10MnMg合金零件微观组织部位12部位13部位14部位15部位16•AlSi10MnMg合金零件拉伸性能屈服强度：135-140MPa,抗拉强度：260-270MPa，延伸率：6-8%•新型合金零件微观组织部位1部位9部位2部位10部位3部位11•新型合金零件微观组织部位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强度：160-170MPa,抗拉强度：300-310MPa，延伸率：8-10%•样件台架试验11234台架试验安装图及技术条件AlSi10MnMg合金T1条件下开裂新型合金T1条件下完好•低压铸造模具结构设计与模流分析•确定模具结构设计•确定铸造工艺参数•模具与砂芯装配•真空辅助低压铸造铝/镁合金材料对汽车轻量化具有重要的意义，铸造铝/镁合金在车身和底盘等大型结构件上的应用呈现快速增长趋势；上XX大学开发的非热处理一体化压铸铝合金