镁合金在汽车行业中的应用
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Ｔｃｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
ｌｎｃ．公司
・１２３・
２ ０ ０
７年中目汽车摩托车月镁目际＊讨々ｉ集
采用新的夺间构架式结构方法设计的镁合金仪表盘托架，可以｝Ｅ传统镁合金仪表盘托架的蘑量减少２５％ 以上，而理论上连可以减少到４５％。
罔３
２汽车前端： ２００３年Ｆｏｒｄ公司在Ｆ １５０型汽车上首次使用了压铸镁台金前端。（如图ｄ所示
２ ｎ ０
７年中目汽车摩托车月镕目ＲⅫ＊々文桑
丰Ｈ对采川铝台金就足减少ｒ超过３（Ｊ％的艰睦。ＡＦ＇．４４高温台仓柑孛斗往强度和延伸牢特忖ｒ…矧ｊ台企ｔ样
井口侏濉扣斗¨枷ｆ埘Ｊ巩‘讳斗碰捧脉冲没钉影啊。
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・１２８
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２０ ０
７年中国汽车摩托车用镁国际研讨会文集
镁合金在汽车行业中的应用
口‰量妇“船
力铭：＇‘出翻％Ｅ《Ｉ，由，幺ｌ‰
ｄｌｌ－ｌｔｌｒ：新一代的汽车．要求对乘客提供更好的保护和拥有更高的安全性能．并且具鲁曼为兜善的车 戢电子秉统。遣些导藏新一代泡车的重量－，Ｋ昕增加。但是备田政府却纷纷趣过减少＝瓤化碳排放和石化 产晶消耗的相关法律。为了抵诮由于汽车ｔ量增加而引起的排放问题．０ＥＭ生产厂家们需要在满足新一 代汽车安全性能要求的同时．采用轻音金和相关技术以减少零部件的重量。
幽６
３座椅框架
采用铸造镁台金座椅框架町以进步减少了车体的重量。美洲豹汽车的Ｓ和ＸＪ系列都采用了镁台 盒盼座｝奇靠背和鹰接桃絮。这种铸造设ｉ｛ｔ，町以使得一个铸件往两种型譬上通川，同时还可以对每种型 号采取不同修整标准。
刚７座椅趣Ｉ ４ｋｇ
脒椅靠背１．６ｋｇ
美洲豹，Ｉ＾‘的鹿椅概架通过了所ｙｊｉｑ，．１ ｒ棚４试．也括侧面高变形ｌ最ｉｑ，．１ｉ，｝ｎ对速３０ ｉｎｐｈ的后方ｉｑ＇ｄｉ （图８）。
最好．雨ｉ ｆＬｈｖ Ｉ：成水也很低。
２．２趋势 目前汽４三１１，ＩｋＸ．１前端世Ｉ｝的趁势倾向于采川前端模块系统和开放式体系结构。这对干采计】镁合金来 制造前端最｛｝适小过，嘲为块压锗的镁台垒的前端，币仅可以提供足够的结构强｝芟实现玎放式结构， 并且削为压铸镬合台Ｉｊ日端的成型精确鹰高、舶Ｉ：重复性好，使得往调试和维修ｔＩ ｒ皿容易替换。 还右＋种趋势是对轻型或重型载货汽车而占，它们需要一个可以移动的上支撑横爆。这种结构要求 可州束点持所有的散热系统零郫件．并ｆ＿Ｌ方便发动机的维护。Ｂ外，镁台伍零部拌相对于其他的材料在 具有吲样的结构惶能时，更ｊ｛冉蠹毓的优蜉。福特的“超级载货ｒ稍．”的Ｊ二支撑横粱（如图６所示）。
・
１２６
・
２００７年中国汽车摩托车用馍圈际研讨璃，文嘉
对于手动变速箱（如图１ｌ所示）和四轮驱动传动箱（如图１２所示）可以采用ＡＺｇｌ合金．因为这 部分零件的工作温度相对较低。这两种零件通过应用有限元的分析方法设计．开发出特殊的结构强化肋 式样和固定壁厚调节器，可以达到和铝合金零件一样的刚度和结构强度。与同型号的铝合金壳体相比． 采用镁合金后町以减少大概２５％的重量。
率文将－Ｙｒ．绍一些目，／ｇ－ｒ ａｔ，中正在生产的．ｅｇｏ－且得到应用的镁合金零部件．ｇｇ，及它们为客户带来的优
务和设计趋势。罔ａｄ－ａｌｇＪｃ．还寺介绍在不久的将来．．－ｊ－ｊｏｇ会应用在汽车中的镪合金零部件。遗些镁合金零 部件如果得到应用．将进一步减轻汽车的ｌｔ－Ｉ－．Ｊ目ｔ７１ｌ＂汽车的燃料效率和撮控性能。
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３．１优势
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本田雅戈 大众高尔夫
汽车重量的不断增加归因于很多方面。比如添加更多的安垒设施和满足舒适性要求的设施、增加车 载电子系统以及为了提高汽车驾驶性能而增加的设备。但是，法律却要求汽车制造商严格限制汽车的尾 气排放和燃油消耗。解决这些问题的方法很多，比如采用其他的非燃油动力系统或提高当前内燃机的燃 油效率。提高内燃机的燃油效率，可以采用提高传动系统的效率或减少汽车自重和汽车的行驶阻力方法 来实现。汽车总体质量每减少ｌＯ％，大约可以提高燃油效率６—８％１２Ｉ。 镁合金材料的密度在１１８９／ｃｍａ左右，是目前工业生产中可以提供的最轻的结构材料。因此为了实 现新一代汽车减轻自身重量和增加抗冲击性能的目标，汽车厂商越来越多的采用镁合金零部件。 目前应用的零部件： 目前，已经有很多的汽车正在使用经过工程设计的压铸镁合：：；｝＝结构零部件。这些零部件采用最新的 计算机辅助工程系统设计，以便使汽车具有更好的抗冲击性能和更轻的车体质量。 １。仪表盘 自从上世纪９０年代中期以来，压铸镁合金仪表盘托架就开始批量生产。第一代的压铸镁合金仪表
２ ００
７年中目汽车摩＊丰月镁目Ｒ日＊§文集
ｓｔ
２
、
罔８座椅铸件变形纪录 克莱斯勒的迷你货车的第３排座椅采用镁台盒框架作为４Ｓｔｏｗ
ａｎｄ
Ｇｏ”的选配件（如图９所示）。
这种４０％和６０％的背部框架辑Ｉ比钢质设计节约了４０％的重量，并且有更好的轮廓曲线。 这种设计也应用到了公接汽车上的第：ｔｌ｝６０，７４０口『分离Ｈ！椅的靠背上。设计时将中间的座椅安全带 固定点和框架整合往・起。这种设计任测试中丧现得非常好，通过丁所有的加载冲击测试，并且可以减 少超过）０％的重盘（如图１０所示）。
前言
新一代汽车的重量普遍都在增加。从１９９０年到２００２年，典型的北美家庭使用汽车的重量增加了 ３１４０．５１ｂｓ虱１３３５７．５１ｂｓｆｌｌ。下面的表格反映的是两种比较受欢迎的汽车在过去的十多年里的重量增加情况。
１９８６年的重量（Ｉｂｓ） ２５ Nhomakorabea９ ２０２８
汽车型号
２００５年的重量
（Ｉｂｓ） ３１０９ ２８９７
・１２２・
２００
７年中目＊车摩托车用镁目％日讨会文秦
盘托絮的重量一般在７ ８ｋｇ，壮厚在３．５～４．０ｒａｍ（如图１所示）。
例１第代设计的仪寝＆托糍重鞋８．３公斤 后米４矿：的镁合金仪表盘托梨，塔符抗冲求性能和ＮＶ｝１／＇Ａｔｌ＇ｌ＂ｔ：要求得到进一步提高，１理是在雄厚 和聍艟ｔ卸都订所减少（如刚２所永）。新一代的镬台金仪袅盘托架ｍ量在４，一，０ｋｇ，罐Ⅳ仵２
近期和未来的应用
ｌ
自动变速箱
虽然，铸造镁合金手动变速箱的生产已有一段时间，但是还没有在自动变速箱上应用。这主要是因 为自动变速箱的：：Ｅ怍温度比较高。但是，近来镁合盘材料生产供应商．已经可以提供众多牌号的高温镁 合金（抗蠕变镁台金），镁合金的自动变速箱在未来几年很有可能会大幅度增加。与其他的铸造镁合金传 动零部件一样，可以通过调整结构强化肋的布局和定位壁厚，满足弯曲和扭转所需要的结构强度。估计 相对于同样的铝合金零部件，采用镁合金后可以减少２０—２５％重量，很有希望使每个变速箱的重量减
２．１优势 粟Ｊ｝１镁台盎前端．减少ｆ１１“轮部分的破谜，可以提高汽’。的操控性能
迁ｔ，ｒ以使荫端｝零部件成型业乃完黄进
ｊ！ｌ｝提高丰ＩＩ转刚度。
２００７年中国汽车摩托车用镁国际研讨寺文秦
这些前端的设计已经满足了冲撞要求，通过了所有的冲撞检测。井且在碰撞中证明了，镁合金前端 有更好的耐久性和加丁：重复性。 镁合金前端的抗腐蚀问题也得到ｒ解决。日前，“泛采用的电化一芦腐蚀的方浊，不但叶！产的产品的质
罔４第一个镁合金前端零部件 这块镁合金前端重盘为６．０ｋｇ．支撑着多个零部件，包括散热器．前照灯，发动机罩锁，冲撞传感 器、喇９Ｌ和线束（如图，所示）。它整合了原来的１２块由冲压钢材制造的零件，使前轮部分的重量减少 了１２ｋｇ，提高了达种新车前端零部件的密接程度，并且将其使用寿命提高到１．５以上。
吲，
厂互霹
旧
躅１１．手动变速籍
囝１２叫轮驱动传动箱
镁合食手动变速籍壳体己生产多年，特别是在大众和奥迪汽车公司和本田集团。镁台金变速箱壳体 在北美已经有近２０年的生产历史。目前在北美的变速箱壳体市场中，有近４０％的是铸造镁合金变速箱 壳体。 往手动变速箱壳体和传动箱壳体这两种零部件的生产中采用了电化学腐蚀保护和罗纹牙型紧固器． 实践证明这两种方法的效果明显。 不论是采用铝台金还是冲压钢生产气缸盖罩，都不如采用镁合盘的气缸盖罩轻。同时镁合金的抗震 性能和固有自然频率特性，可以使得噪音相对降低。
３ ７
０ｒｌ／Ｈｌ。这种新一代仪表盛的波“和制造过程中，币论ｎ・采１１１４１限兀办法进行垃ｉ｛卜上，迁是住实际制造
巾产｝．，人ｆ¨郎取得丁越求越多打益的经验前蛙主巧．血ｕ深了耐镬含盒铸造ｉ：艺稳定性的队口Ｉ。
嘲２第二代仪表世托架设汁 １．１优势 经过工程设计和最优他处理的单块压铸镁合金仪表盘零部件，可比同样的钢质零部件轻约加一５０％。 压铸镁台金仪表盘托絮町以将以前多个需连接的零部件整合为一个整体铸件，相比于多块焊接构成 的钢质仪表擞托架，在空间窖积和工艺可重复牲方面都得到提高。这种整体式的设计．提高ｒ零部件的 密接程度，减少和避免了汽车在使用中因为零部件之间联结而带来的噪音。 镁合金仪表盘托架的设¨‘，不仅一贯秉承或超过了ＮＨＶ设计要求和抗冲击性能的要求，而且确实 减少了汽车的重量。 １．２趋势 进一步减少零部件的重量已经成为日前仪表盘托架的设计趋势。Ｍｅｒｉｄｉａｎ 目前开发的镁合金仪表盘托絮壁厚为２．３ｒａｍ，重量进一步减少。 越来越多的生产厂家采用了罗纹肾型蘩固器，因为这相对于传统方法可以减少了夹具和紧固器的数 量．进而降低了铸造成本。 Ｍｅｒｉｄｉａｎ公司开发『＿・种新的被称为Ｘ Ｒｉｂ（专｝ＩＩ中请ｒ｛｛Ｔ）的镁合金仪表盘托架设计方法．这种
干叶：。将安乍州问定一‘ｉ和心斩粘台化起的镬台食ｒ）ｆＪ，，１０一ｔｒ分离铮什班椅和ｌ钏所ｆ一氘｛｝；＝”．人约ｎ‘［Ｏｋｇ。
镁☆金的雎柑机絮的优，。Ｌ２姚是减少ｍ盐，１、沦刘Ｊ。最终的ｉｉｌｉ赞扦，迁是７扛产青述｝ｆ｜ｉｊ“Ｉ经济价值。
４传动系统 镁台金…前托传动系绒］ｊ［Ｗ４９ｈ：，３１｜，包精于功变避话，Ⅲ轮，卅动传功辅羊¨７ｔ缸盛取。
少超过４ ０１（ｇ。有理由相信在手动变速籍上成功应用的电化学腐蚀保护方法，应用在自动变速箱上同样
也会是有效的。 ２发动机托架 最近提出的应用是压铸镁台金制造的发动机托架（如图１３ １４所示）。这个零部件首先是（２００５开 始）在Ｃｏｒｖｅｔｔｅ ７．０６上应用，铸造采用ＡＥ４ｌ高温合金材料，代替了以前型譬采用的铝合盒构件。铸件 在设计时考虑了强度和耐久性的要求，并通过了３倍耐久周期测试。这个零部件使前轮部分减重４．５ｋｇ，
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７年中目汽车摩托车月镕目ＲⅫ＊々文桑
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７年中国汽车摩托车用镁国际研讨会文集
镁合金在汽车行业中的应用
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幽６
３座椅框架
采用铸造镁台金座椅框架町以进步减少了车体的重量。美洲豹汽车的Ｓ和ＸＪ系列都采用了镁台 盒盼座｝奇靠背和鹰接桃絮。这种铸造设ｉ｛ｔ，町以使得一个铸件往两种型譬上通川，同时还可以对每种型 号采取不同修整标准。
刚７座椅趣Ｉ ４ｋｇ
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美洲豹，Ｉ＾‘的鹿椅概架通过了所ｙｊｉｑ，．１ ｒ棚４试．也括侧面高变形ｌ最ｉｑ，．１ｉ，｝ｎ对速３０ ｉｎｐｈ的后方ｉｑ＇ｄｉ （图８）。
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２．２趋势 目前汽４三１１，ＩｋＸ．１前端世Ｉ｝的趁势倾向于采川前端模块系统和开放式体系结构。这对干采计】镁合金来 制造前端最｛｝适小过，嘲为块压锗的镁台垒的前端，币仅可以提供足够的结构强｝芟实现玎放式结构， 并且削为压铸镬合台Ｉｊ日端的成型精确鹰高、舶Ｉ：重复性好，使得往调试和维修ｔＩ ｒ皿容易替换。 还右＋种趋势是对轻型或重型载货汽车而占，它们需要一个可以移动的上支撑横爆。这种结构要求 可州束点持所有的散热系统零郫件．并ｆ＿Ｌ方便发动机的维护。Ｂ外，镁台伍零部拌相对于其他的材料在 具有吲样的结构惶能时，更ｊ｛冉蠹毓的优蜉。福特的“超级载货ｒ稍．”的Ｊ二支撑横粱（如图６所示）。
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汽车重量的不断增加归因于很多方面。比如添加更多的安垒设施和满足舒适性要求的设施、增加车 载电子系统以及为了提高汽车驾驶性能而增加的设备。但是，法律却要求汽车制造商严格限制汽车的尾 气排放和燃油消耗。解决这些问题的方法很多，比如采用其他的非燃油动力系统或提高当前内燃机的燃 油效率。提高内燃机的燃油效率，可以采用提高传动系统的效率或减少汽车自重和汽车的行驶阻力方法 来实现。汽车总体质量每减少ｌＯ％，大约可以提高燃油效率６—８％１２Ｉ。 镁合金材料的密度在１１８９／ｃｍａ左右，是目前工业生产中可以提供的最轻的结构材料。因此为了实 现新一代汽车减轻自身重量和增加抗冲击性能的目标，汽车厂商越来越多的采用镁合金零部件。 目前应用的零部件： 目前，已经有很多的汽车正在使用经过工程设计的压铸镁合：：；｝＝结构零部件。这些零部件采用最新的 计算机辅助工程系统设计，以便使汽车具有更好的抗冲击性能和更轻的车体质量。 １。仪表盘 自从上世纪９０年代中期以来，压铸镁合金仪表盘托架就开始批量生产。第一代的压铸镁合金仪表
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罔８座椅铸件变形纪录 克莱斯勒的迷你货车的第３排座椅采用镁台盒框架作为４Ｓｔｏｗ
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前言
新一代汽车的重量普遍都在增加。从１９９０年到２００２年，典型的北美家庭使用汽车的重量增加了 ３１４０．５１ｂｓ虱１３３５７．５１ｂｓｆｌｌ。下面的表格反映的是两种比较受欢迎的汽车在过去的十多年里的重量增加情况。
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２００５年的重量
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盘托絮的重量一般在７ ８ｋｇ，壮厚在３．５～４．０ｒａｍ（如图１所示）。
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近期和未来的应用
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自动变速箱
虽然，铸造镁合金手动变速箱的生产已有一段时间，但是还没有在自动变速箱上应用。这主要是因 为自动变速箱的：：Ｅ怍温度比较高。但是，近来镁合盘材料生产供应商．已经可以提供众多牌号的高温镁 合金（抗蠕变镁台金），镁合金的自动变速箱在未来几年很有可能会大幅度增加。与其他的铸造镁合金传 动零部件一样，可以通过调整结构强化肋的布局和定位壁厚，满足弯曲和扭转所需要的结构强度。估计 相对于同样的铝合金零部件，采用镁合金后可以减少２０—２５％重量，很有希望使每个变速箱的重量减
２．１优势 粟Ｊ｝１镁台盎前端．减少ｆ１１“轮部分的破谜，可以提高汽’。的操控性能
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２００７年中国汽车摩托车用镁国际研讨寺文秦
这些前端的设计已经满足了冲撞要求，通过了所有的冲撞检测。井且在碰撞中证明了，镁合金前端 有更好的耐久性和加丁：重复性。 镁合金前端的抗腐蚀问题也得到ｒ解决。日前，“泛采用的电化一芦腐蚀的方浊，不但叶！产的产品的质
罔４第一个镁合金前端零部件 这块镁合金前端重盘为６．０ｋｇ．支撑着多个零部件，包括散热器．前照灯，发动机罩锁，冲撞传感 器、喇９Ｌ和线束（如图，所示）。它整合了原来的１２块由冲压钢材制造的零件，使前轮部分的重量减少 了１２ｋｇ，提高了达种新车前端零部件的密接程度，并且将其使用寿命提高到１．５以上。
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厂互霹
旧
躅１１．手动变速籍
囝１２叫轮驱动传动箱
镁合食手动变速籍壳体己生产多年，特别是在大众和奥迪汽车公司和本田集团。镁台金变速箱壳体 在北美已经有近２０年的生产历史。目前在北美的变速箱壳体市场中，有近４０％的是铸造镁合金变速箱 壳体。 往手动变速箱壳体和传动箱壳体这两种零部件的生产中采用了电化学腐蚀保护和罗纹牙型紧固器． 实践证明这两种方法的效果明显。 不论是采用铝台金还是冲压钢生产气缸盖罩，都不如采用镁合盘的气缸盖罩轻。同时镁合金的抗震 性能和固有自然频率特性，可以使得噪音相对降低。
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巾产｝．，人ｆ¨郎取得丁越求越多打益的经验前蛙主巧．血ｕ深了耐镬含盒铸造ｉ：艺稳定性的队口Ｉ。
嘲２第二代仪表世托架设汁 １．１优势 经过工程设计和最优他处理的单块压铸镁合金仪表盘零部件，可比同样的钢质零部件轻约加一５０％。 压铸镁台金仪表盘托絮町以将以前多个需连接的零部件整合为一个整体铸件，相比于多块焊接构成 的钢质仪表擞托架，在空间窖积和工艺可重复牲方面都得到提高。这种整体式的设计．提高ｒ零部件的 密接程度，减少和避免了汽车在使用中因为零部件之间联结而带来的噪音。 镁合金仪表盘托架的设¨‘，不仅一贯秉承或超过了ＮＨＶ设计要求和抗冲击性能的要求，而且确实 减少了汽车的重量。 １．２趋势 进一步减少零部件的重量已经成为日前仪表盘托架的设计趋势。Ｍｅｒｉｄｉａｎ 目前开发的镁合金仪表盘托絮壁厚为２．３ｒａｍ，重量进一步减少。 越来越多的生产厂家采用了罗纹肾型蘩固器，因为这相对于传统方法可以减少了夹具和紧固器的数 量．进而降低了铸造成本。 Ｍｅｒｉｄｉａｎ公司开发『＿・种新的被称为Ｘ Ｒｉｂ（专｝ＩＩ中请ｒ｛｛Ｔ）的镁合金仪表盘托架设计方法．这种
干叶：。将安乍州问定一‘ｉ和心斩粘台化起的镬台食ｒ）ｆＪ，，１０一ｔｒ分离铮什班椅和ｌ钏所ｆ一氘｛｝；＝”．人约ｎ‘［Ｏｋｇ。
镁☆金的雎柑机絮的优，。Ｌ２姚是减少ｍ盐，１、沦刘Ｊ。最终的ｉｉｌｉ赞扦，迁是７扛产青述｝ｆ｜ｉｊ“Ｉ经济价值。
４传动系统 镁台金…前托传动系绒］ｊ［Ｗ４９ｈ：，３１｜，包精于功变避话，Ⅲ轮，卅动传功辅羊¨７ｔ缸盛取。
少超过４ ０１（ｇ。有理由相信在手动变速籍上成功应用的电化学腐蚀保护方法，应用在自动变速箱上同样
也会是有效的。 ２发动机托架 最近提出的应用是压铸镁台金制造的发动机托架（如图１３ １４所示）。这个零部件首先是（２００５开 始）在Ｃｏｒｖｅｔｔｅ ７．０６上应用，铸造采用ＡＥ４ｌ高温合金材料，代替了以前型譬采用的铝合盒构件。铸件 在设计时考虑了强度和耐久性的要求，并通过了３倍耐久周期测试。这个零部件使前轮部分减重４．５ｋｇ，