汽车铸件轻量化的技术路线分析
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金４ ： ｆ Ｉ ￣ － ＨＬ ｑ
≥１ ７ ≥ｌ ７ ≥ｌ ２
≥ｌ ０
开发 的大支架 （ 表２ ） 通 过 采 川 高 性 能 球 器 铸 铁 Ｑ Ｔ ８ ０ ０ － ５ ， 并 结 合结 构 优 化 及制 备 一 ｒ艺 改进 等措 施， 使之 具 备性 能 优 良 、 降 重效 果 明 、 成本 低 等
优势 、
率
Ｓｉ ｂ ｏ Ｄｕ ｒ ４ ５ Ｏ—ｌ ７ ＨＤ Ｓ ｉ ｂ ｏ Ｄｍ４５ ０ 一ｌ ７ＨＳ Ｓ ｉ ｂ ｏ Ｄｍ， ５ ５ ０ 一ｌ ２ ≥４５ ０
对 于 传统 铸 铁 、 铸钢而言 ， 可通 过 微 、 低合 金 化， 铸造 工 艺控 制 及 铸 后热 处 理 等手 段 提 高材 料 强韧性 ， 从而提 升 性 能 。例 如 ， 通过微 、 低 合 金化 及 熔炼 过程 控制 研发 的 Ｑ Ｔ ８ ０ ０ — ５ 、 Ｚ Ｇ Ｄ １ ２ ４ ０ — １ ４ ５ ０ ，
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汔 车 轻 量
技 市 毛 辑’
汽 车铸件 轻量 化 的技术路线分析
李伟 张鑫 成龙
（ 中国第一 汽 车股份 有 限公 司技 术 中心 ， 长春 １ ３ ０ ０ １ １ ）
摘要 ： 根 据 国内 、 外 汽 车 铸 件研 发 及 应 用情 况 ， 从 铸 造 材 料研 发与 替 代 、 铸 件 结 构轻 量 化设 计、 铸 造Ｔ艺进步 ３ 个 方 面 分 析 汽 车 铸 件 轻 量 化 的技 术路 线 。首 先 介 绍 了高 性 能 铸 造 材 料 及 轻 质 铸造 合 金 在 汽 车零 件 轻 量 化 上 的 最新 发展 趋 势 与 应用 成 果 ； 以 实 际零 件 为例 ， 列举 了铸 件 轻 量 化 设 计 过 程 中 常 见 的薄 壁 化 、 空心化 、 集 成化 ３ 种 结 构 优 化 方 案及 轻 量 化 效 果 ； 针 对 轻 量 化 铸 件 的生 产 问题 ， 简 述 了熔 模 铸 造 和 （ 真空 ） 高 压 铸 造 成 型工 艺 在 汽车 轻 量 化铸 件 上 的应 用 。 关键词 ： 轻量化 铸造 技 术路 线
（ Ａ ｕ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ｅ ｄ Ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｌ ｅ ｈ ＇ ｏ ｎ ， Ａ Ｄ Ｉ ） 等。 １ ． １ ． １ 高 强韧铸态球 墨铸铁 的研发 与应用
量的２ ０ ％， 乘用 车 铸件 约 占整车 质 量 的 １ ０ ％， 为 汽 车零 部件重 要 构成之 一ｕ Ｉ 。因此 ， 汽 车铸件 轻量 化 对降低 整车 质量 ， 减 少 污 染 物 排 放 具 有 重 要 意 义 。 从 目前 汽车 铸 件轻 量 化 的 发展 趋 势 来看 ， 其 技 术路 线 可 从铸 件 材 料替 代 、 铸 造 技 术进 步及 产
品结 构优化 ３ 个 方面实现 。
大 部分 汽车 铸件 为砂 型铸造 的低强度 球 墨铸
铁 件 。该 材 质具 备 制 造成 本 低 ， 工 艺成 熟 度高 的
优点 ， 但 存 在 材 料 综 合性 能 低 、 外观 质 量 差 等 不
足， 制 约 了汽 车零 件 的轻 量 化设 计 。而 国外先 进 车企通 过不 断研 发 ， 逐 步提 升球墨 铸铁性 能 ， 拓展
了球 墨铸 铁 的应用 范 同 。如瑞 士 Ｇ ｅ ｏ ｒ ｇ Ｆ ｉ ｓ ｃ ｈ ｅ ｒ （ Ｇ Ｆ） Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａ Ｇ公 司研 发 的 Ｓ ｉ ｂ ｏ Ｄ ｕ ｒ 系 列球 墨 铸 铁（ 表 ｌ 、 图１ ） １ ２ １ ， 以Ｓ ｉ ｂ ｏ Ｄ ｕ ｒ ７ ０ ０ — １ ０ 和Ｓ ｉ ｂ ｏ Ｄ ｕ ｒ ８ ０ ０ —
作者简 介 ： 李伟 （ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 男， 高级 工程师 ， 硕 士学位 ， 研 究方 向为
铸 造
微合 金 化 和铸 造 工艺 优 化 ， 生 产 出 的铸态 球 墨铸
铁性 能即 可达 到技术 要求 。但该 种方 法对 铸造原
２ ０ １ ７ 年第７ 期
汽车工艺与材料 Ａ Ｔ ＆ Ｍ ｌ ２ ３
后 热处理 提 高材料 性 能 ． 一 般 采刚 正 火或 Ｉ Ｆ 火＋ 【 『 Ｉ Ｊ
火处 、果 『 Ｊ 】 该 厅法 的优 点 是对铸 造 Ｔ艺 及合 金 配 比要求 较 松 ， 缺点是ｆ ｝ ｌ 于增 ７ Ｊ ｌ Ｉ 了热 处理一 ｒ 序， 且铸 件变形 ， 加］ 量增 加 ， 导致 ， 产 成本上 升 。
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汔 车 轻 量 Байду номын сангаас 技 市 专 锓
墨铸铁 牌 号 ， 并将 上 述材 顷 代替 Ｑ Ｆ ４ ５ ０ 一 ｌ ０ 川 予， Ｉ
产 底毹 支架 类 、 壳 休 类 汽 车零 ｆ ｌ ： （ ３ ） 、 巾新
材 料及 铸造 『 艺控 制要求 毗格 ．有些 企 、 通过 铸
１ 铸 造 材 料 替 代
１ ． １ 高性能铸造材料在汽车零件上的应用
５ 为代表 的高强韧球墨铸铁材料在平衡悬架支架 、 差
速 器壳体 、 转 向节 、 车桥 （ 轴） 、 控制臂 、 轮毂 、 曲轴和 悬 架 系统 等 零 件 上 的应 用 （ 图２ ） ， 实 现 了 以 铸代 锻， 以铸 代装配 ， 较好地 满足汽 车轻量化要求 。 对 于获 取 高 强韧 铸 铁 材 质 而言 ， 各 个 生 产 企 业 采取 的 制备 工艺路 径有 所不 同 。有 些企业 通过
文 献标 识 码 ： Ｂ
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ６ ５
汽 车 自身 质 量 大小 是 影 响燃 油 消 耗 ， 降 低污 染物 排 放 的重 要 因 素之 一 。 当前 ， 铸件 占 国产 汽
车质 量 的 １ ０ ％～ ２ ０ ％， 其 中商用 车铸 件约 占整车 质
通过 施加 等温 淬火 处理 获得 的等温 淬火球 墨铸铁
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金４ ： ｆ Ｉ ￣ － ＨＬ ｑ
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开发 的大支架 （ 表２ ） 通 过 采 川 高 性 能 球 器 铸 铁 Ｑ Ｔ ８ ０ ０ － ５ ， 并 结 合结 构 优 化 及制 备 一 ｒ艺 改进 等措 施， 使之 具 备性 能 优 良 、 降 重效 果 明 、 成本 低 等
优势 、
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对 于 传统 铸 铁 、 铸钢而言 ， 可通 过 微 、 低合 金 化， 铸造 工 艺控 制 及 铸 后热 处 理 等手 段 提 高材 料 强韧性 ， 从而提 升 性 能 。例 如 ， 通过微 、 低 合 金化 及 熔炼 过程 控制 研发 的 Ｑ Ｔ ８ ０ ０ — ５ 、 Ｚ Ｇ Ｄ １ ２ ４ ０ — １ ４ ５ ０ ，
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汽 车铸件 轻量 化 的技术路线分析
李伟 张鑫 成龙
（ 中国第一 汽 车股份 有 限公 司技 术 中心 ， 长春 １ ３ ０ ０ １ １ ）
摘要 ： 根 据 国内 、 外 汽 车 铸 件研 发 及 应 用情 况 ， 从 铸 造 材 料研 发与 替 代 、 铸 件 结 构轻 量 化设 计、 铸 造Ｔ艺进步 ３ 个 方 面 分 析 汽 车 铸 件 轻 量 化 的技 术路 线 。首 先 介 绍 了高 性 能 铸 造 材 料 及 轻 质 铸造 合 金 在 汽 车零 件 轻 量 化 上 的 最新 发展 趋 势 与 应用 成 果 ； 以 实 际零 件 为例 ， 列举 了铸 件 轻 量 化 设 计 过 程 中 常 见 的薄 壁 化 、 空心化 、 集 成化 ３ 种 结 构 优 化 方 案及 轻 量 化 效 果 ； 针 对 轻 量 化 铸 件 的生 产 问题 ， 简 述 了熔 模 铸 造 和 （ 真空 ） 高 压 铸 造 成 型工 艺 在 汽车 轻 量 化铸 件 上 的应 用 。 关键词 ： 轻量化 铸造 技 术路 线
（ Ａ ｕ ｓ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ｅ ｄ Ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｌ ｅ ｈ ＇ ｏ ｎ ， Ａ Ｄ Ｉ ） 等。 １ ． １ ． １ 高 强韧铸态球 墨铸铁 的研发 与应用
量的２ ０ ％， 乘用 车 铸件 约 占整车 质 量 的 １ ０ ％， 为 汽 车零 部件重 要 构成之 一ｕ Ｉ 。因此 ， 汽 车铸件 轻量 化 对降低 整车 质量 ， 减 少 污 染 物 排 放 具 有 重 要 意 义 。 从 目前 汽车 铸 件轻 量 化 的 发展 趋 势 来看 ， 其 技 术路 线 可 从铸 件 材 料替 代 、 铸 造 技 术进 步及 产
品结 构优化 ３ 个 方面实现 。
大 部分 汽车 铸件 为砂 型铸造 的低强度 球 墨铸
铁 件 。该 材 质具 备 制 造成 本 低 ， 工 艺成 熟 度高 的
优点 ， 但 存 在 材 料 综 合性 能 低 、 外观 质 量 差 等 不
足， 制 约 了汽 车零 件 的轻 量 化设 计 。而 国外先 进 车企通 过不 断研 发 ， 逐 步提 升球墨 铸铁性 能 ， 拓展
了球 墨铸 铁 的应用 范 同 。如瑞 士 Ｇ ｅ ｏ ｒ ｇ Ｆ ｉ ｓ ｃ ｈ ｅ ｒ （ Ｇ Ｆ） Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａ Ｇ公 司研 发 的 Ｓ ｉ ｂ ｏ Ｄ ｕ ｒ 系 列球 墨 铸 铁（ 表 ｌ 、 图１ ） １ ２ １ ， 以Ｓ ｉ ｂ ｏ Ｄ ｕ ｒ ７ ０ ０ — １ ０ 和Ｓ ｉ ｂ ｏ Ｄ ｕ ｒ ８ ０ ０ —
作者简 介 ： 李伟 （ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 男， 高级 工程师 ， 硕 士学位 ， 研 究方 向为
铸 造
微合 金 化 和铸 造 工艺 优 化 ， 生 产 出 的铸态 球 墨铸
铁性 能即 可达 到技术 要求 。但该 种方 法对 铸造原
２ ０ １ ７ 年第７ 期
汽车工艺与材料 Ａ Ｔ ＆ Ｍ ｌ ２ ３
后 热处理 提 高材料 性 能 ． 一 般 采刚 正 火或 Ｉ Ｆ 火＋ 【 『 Ｉ Ｊ
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汔 车 轻 量 Байду номын сангаас 技 市 专 锓
墨铸铁 牌 号 ， 并将 上 述材 顷 代替 Ｑ Ｆ ４ ５ ０ 一 ｌ ０ 川 予， Ｉ
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材 料及 铸造 『 艺控 制要求 毗格 ．有些 企 、 通过 铸
１ 铸 造 材 料 替 代
１ ． １ 高性能铸造材料在汽车零件上的应用
５ 为代表 的高强韧球墨铸铁材料在平衡悬架支架 、 差
速 器壳体 、 转 向节 、 车桥 （ 轴） 、 控制臂 、 轮毂 、 曲轴和 悬 架 系统 等 零 件 上 的应 用 （ 图２ ） ， 实 现 了 以 铸代 锻， 以铸 代装配 ， 较好地 满足汽 车轻量化要求 。 对 于获 取 高 强韧 铸 铁 材 质 而言 ， 各 个 生 产 企 业 采取 的 制备 工艺路 径有 所不 同 。有 些企业 通过
文 献标 识 码 ： Ｂ
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汽 车 自身 质 量 大小 是 影 响燃 油 消 耗 ， 降 低污 染物 排 放 的重 要 因 素之 一 。 当前 ， 铸件 占 国产 汽
车质 量 的 １ ０ ％～ ２ ０ ％， 其 中商用 车铸 件约 占整车 质
通过 施加 等温 淬火 处理 获得 的等温 淬火球 墨铸铁