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【汽车轻量化论坛】东风汽车魏啟金:铝合金减重比例可达125%左右

2018-07-12 19:00:35 盖世汽车综合
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,盖世汽车全程直播,敬请关注。

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。

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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”,魏啟金表示:

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。

以下是嘉宾演讲实录(有部分删减):

各位专家、来宾,大家中午好!我今天非常有幸受盖世汽车的邀请作为发言嘉宾在此有这么一个机会跟大家对我们所从事的行业或者研究方向和大家做一个简单分享,非常感谢!

我汇报的内容是从三个方面讲,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。第一部分前面的北汽曹院长、前途汽车熊院长已经介绍得非常详细和全面了,接下来我主要从东风对轻量化的规划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方面及东风低压铝合金汽车轻量化应用案例上进行介绍。东风轻量化规划主要从东风有限轻量化的目标成立CFT;整合精铸、铸铝等零部件业务。

铝合金在整个轻量化的应用在哪些方面,或者有哪些好处?铝合金和钢铁的基础知识大家非常了解,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降低2.25公斤的钢材消耗,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,而东风现下主要以重力铸造和压力铸造研究为主。铸造铝合金应用在发动机系统里面的一些缸(体)盖、进气管、水泵壳、变速箱壳体等等。过去变速箱壳体主要是以铸铁为主,近几年受国家排放政策、超载、超限政策的指导下,轻量化的需求迫切,尤其是重型卡车上的变速箱铝合金被广泛采用。在乘用车方面动力系统主要会用在缸体、缸盖、变速箱壳体、缓速器壳体;底盘系统在后处理的支架、底盘支架等等。

从铝合金传统成型的三大低压、重力、高压工艺的比较,低压铸造有很大的优势,主要是模具相比压铸模具成本、设备投资成本低,模具寿命高。最大的优势是不需要高压真空压铸就可以实现T6处理。

东风低压铝合金轻量化产品的以重型卡车变速箱壳体、飞轮壳、取力器壳,乘用车转向节、控制臂、副车架为主。接下来分享的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军车全铝轮毂,东风乘用车风神E70电驱动总成框架。接下来几个产品是底盘支架、转向节,发动机的支架。

第一个产品是东风沃尔沃14挡变速箱的两个前后壳,净重不到30公斤,采用的材料是AlSi8Cu3,材料铸态强度>240MPa,屈服>205,硬度HB85。从右图我们不难看到该产品上结面存在大量的孤立液相、热节孤岛,用传统的工艺在这些热结对应的区域要增加很多的工艺冒口,降低材料的工艺处理。那么采用低压工艺怎么实现呢?通过采用模具水冷技术调节生产中各个点温度差异,成功的实现了无冒口铸造工艺,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,该款产品2016年4月份投产SOP的产品。

第二款是由传统铸铁变速箱,通过结构功能优化、工艺性优化的铝合金轻量化产品,与之前沃尔沃变速箱壳体的结构特点是非常类似的,铁壳转换为铝壳减重比例达到60%,采用低压水冷控制工艺实现无冒口低压铸造。

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,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,装配也非常方便,实际减重达到11公斤。

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,该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?我们采用了自动控制的负压排气技术,除了从前序的芯砂的工艺、涂料的工艺进行控制以外,我们要加一些强制的排气措施,以实现充型过程中砂芯产生的气体有效的排出型腔。

后面是我们接下来正在研究开发的一些产品,前面两个产品是重型卡车的12挡自动变壳体,计划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,这些产品在未来一到两年均将实现量产。

敬请关注盖世汽车“2018中国汽车轻量化产业高峰论坛”直播专题:

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文章标签: 轻量化

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