As peças fundidas em liga de magnésio podem ser populares na redução de peso automotiva?

 O peso leve do carro visa "torná-lo mais fino", com base na garantia de desempenho estável e aprimorado, no design de economia de energia de vários componentes e na otimização contínua do modelo. O experimento comprova que, se o peso total do veículo for reduzido em 10%, a eficiência de combustível pode ser aumentada em 6% a 8%; se o peso do carro for reduzido em 1%, o consumo de combustível pode ser reduzido em 0,7%; para cada 100 quilos do peso total do carro, o consumo de combustível por 100 quilômetros pode ser reduzido em 0,3 a 0,6. Aumento.

Tendência de carros leves

O professor Ouyang Ming da Universidade Tsinghua, em nome do Comitê Consultivo de Estratégia para Conservação de Energia e Desenvolvimento de Veículos de Nova Energia, publicou o conteúdo do roteiro tecnológico para veículos de nova energia e economia de energia. As ideias de desenvolvimento de tecnologias leves propostas no roteiro são implementadas principalmente em três etapas. Perca peso ano a ano.

A primeira fase é de 2016 a 2020, alcançando uma redução de 10% no peso do veículo em comparação a 2015. Foco no desenvolvimento de aço de ultra-alta resistência e tecnologia avançada de aço de alta resistência, incluindo desenvolvimento de desempenho de material, métodos de design leve, tecnologia de conformação, processo de soldagem e métodos de avaliação de teste, etc., para alcançar aço de alta resistência em aplicações automotivas, a proporção de mais de 50%, o desenvolvimento de pesquisa de liga de alumínio em tecnologia de estampagem de chapas metálicas e prática na carroceria, estudo da tecnologia de conexão de diferentes materiais.

A segunda fase, de 2021 a 2025, alcançará uma redução de 20% no peso do veículo em comparação com 2015. Utilizando a tecnologia de liga de aço e alumínio automotivo de terceira geração como linha principal, a empresa implementa a mistura de diversos materiais, como aço e alumínio, e a ampla aplicação de carrocerias totalmente em alumínio, possibilitando a produção em massa e a aplicação industrial de peças de cobertura e peças de liga de alumínio. O desenvolvimento da tecnologia de produção de peças compostas de liga de magnésio e fibra de carbono foi intensificado, e a proporção de aplicação de peças de liga de magnésio e fibra de carbono foi aumentada, e o volume de alumínio para bicicletas atingiu 350 kg.

A terceira fase, de 2026 a 2030, alcançará uma redução de 35% no peso do veículo em comparação com 2015. O foco será o desenvolvimento da tecnologia de ligas de magnésio e compósitos de fibra de carbono, a solução do problema da reciclagem de ligas de magnésio e compósitos, a ampla aplicação de materiais compósitos de fibra de carbono, como a mistura de carrocerias e peças de fibra de carbono, e a inovação na tecnologia complexa de conformação de peças e na tecnologia de conexão de peças heterogêneas. A liga de magnésio para bicicletas chega a 45 kg, e o uso de fibra de carbono representa 5% do peso do veículo.

De acordo com estatísticas, em 2016, a quantidade de liga de magnésio produzida por carro na China foi de apenas 7,3 kg, o que ainda está longe da meta de 45 kg de liga de magnésio por carro em 2030. A liga de magnésio tem um amplo mercado para aplicações leves no futuro e tem potencial ilimitado.

Propriedades e vantagens da liga de magnésio

Baixa densidade

A densidade da liga de magnésio fundido é de apenas 2/3 da liga de alumínio e 1/4 do aço, a resistência específica e a rigidez específica são melhores do que as do aço e da liga de alumínio, muito maiores do que os plásticos de engenharia, portanto a liga de magnésio fundido é excelente em muitos aspectos. Um material estrutural leve que pode competir com os materiais acima no campo de aplicação.

Boa absorção de vibração

É benéfico para a redução de vibração e ruído. Por exemplo, a um nível de estresse de 35 MPa, o coeficiente de atenuação da liga de magnésio AZ91D é de 25%, e o da liga de alumínio A380 é de apenas 1%. A níveis de estresse de 100 MPa, as ligas de magnésio AZ91D, AM60 e AS41 são de 53%, 72% e 70%, respectivamente, e a liga de alumínio A380 é de apenas 4%.

Alta estabilidade dimensional

A instabilidade dimensional de peças fundidas em liga de magnésio devido a mudanças na temperatura ambiente e no tempo é reduzida.

Alta condutividade térmica

A condutividade térmica da liga de magnésio (60-70 W/m-1 K-1) fica atrás apenas da liga de alumínio (cerca de 100-70 W m-1 K-1), portanto a difusividade térmica é boa.

Não magnético, pode ser usado para blindagem eletromagnética.

Boa resistência ao desgaste

A liga de magnésio também possui um bom coeficiente de amortecimento. Sua capacidade de amortecimento é superior à da liga de alumínio e do ferro fundido. Pode ser usada em carcaças para reduzir o ruído. Pode ser usada em assentos e rodas para reduzir a vibração e melhorar a segurança e o conforto do carro. A liga de magnésio é leve, possui forte desempenho de absorção de choque, bom desempenho de fundição, alta capacidade de produção automática e vida útil da matriz, além de ser dimensionalmente estável. Como o material de engenharia mais leve, a liga de magnésio não é apenas o material mais adequado para fundição de peças automotivas, mas também a luz automotiva mais eficaz. Quantifique os materiais.

Situação da indústria de fundição sob pressão de ligas de magnésio para automóveis

O desenvolvimento de automóveis leves aumentou a demanda por peças fundidas em ligas leves, como magnésio e alumínio. Desde 1990, o magnésio para automóveis tem crescido a uma taxa média anual de 20%. As ligas de magnésio tornaram-se um campo importante no desenvolvimento da tecnologia de materiais automotivos. Os materiais de liga de magnésio fundidos sob pressão são particularmente adequados para economia de reciclagem, economia de energia, baixo carbono e requisitos de produção limpa devido à sua reciclabilidade e baixo processo sem cavacos. Eles são dominantes no desenvolvimento de automóveis para o peso leve. Os principais fabricantes de autopeças aproveitaram ativamente a oportunidade de desenvolvimento e investiram na produção e desenvolvimento de peças fundidas sob pressão automotivas em liga de magnésio. De acordo com os dados do Relatório de Análise da Indústria de Fundição sob Pressão Automotiva de Liga de Magnésio da China ("), em 2015, a demanda da indústria de fundição sob pressão automotiva de liga de magnésio da China atingiu 149.000 toneladas, um aumento de 23,12%. Atualmente, as montadoras nacionais e estrangeiras estão trabalhando na carroceria (cerca de 30%), motor (cerca de 18%), sistema de transmissão (cerca de 15%), sistema de caminhada (cerca de 16%) e rodas (cerca de 10%). 5%) Liga de magnésio de peças de aço ou alumínio.

Tendo em vista o uso de ligas de magnésio por veículo produzido na China, a capacidade de mercado da indústria de fundição sob pressão de ligas de magnésio automotiva da China atingirá 229.000 toneladas em 2017, e a capacidade de mercado atingirá 660.000 toneladas até 2022, com uma taxa média de crescimento anual composta de 23,5%.

O uso global de magnésio para bicicletas é baixo e a demanda por expansão de ligas de magnésio para automóveis é forte. Materiais leves, como aço de alta resistência, ligas de alumínio e plásticos de engenharia, têm sido amplamente utilizados em diversos aspectos da fabricação de automóveis e autopeças.

As ligas de magnésio não têm sido amplamente divulgadas e utilizadas por vários motivos. São utilizadas principalmente em painéis de instrumentos, como suportes, suportes de direção, capô, volante, suportes de assentos, painéis internos de portas, carcaças de transmissão, etc. Atualmente, cada carro na América do Norte consome 3,8 kg de liga de magnésio, no Japão, 9,3 kg e, no PASSAT e Audi A4 europeus, 14 kg de liga de magnésio. O consumo médio de carros produzidos internamente é de apenas 1,5 kg por veículo.

Aplicação de liga de magnésio na redução de peso de automóveis

Estrutura interna do carro

Embora as ligas de magnésio tenham baixa resistência à corrosão, a proteção contra corrosão não é um fator importante na construção de interiores automotivos. Portanto, as ligas de magnésio têm sido amplamente utilizadas na construção de interiores automotivos, especialmente em painéis de instrumentos e estruturas de direção. Relata-se que o primeiro pilar do painel de instrumentos em liga de magnésio foi fundido sob pressão pela General Motors em 1961, economizando 4 kg de material em comparação com as mesmas peças produzidas por fundição sob pressão em liga de zinco. Na última década, aproximadamente, o uso de pilares de bandeja de instrumentos fundidos sob pressão em liga de magnésio progrediu significativamente.

A aplicação de liga de magnésio em bancos começou na Alemanha na década de 1990, principalmente no SL Roadster, utilizando uma estrutura de cinto de segurança de três pontos feita de magnésio fundido. Semelhante à aplicação de liga de magnésio no painel de instrumentos, nos últimos anos, o design e a fabricação de bancos feitos de liga de magnésio passaram por um processo de aprimoramento significativo. A estrutura do banco com liga de magnésio agora pode ter apenas 2 mm de espessura, o que reduz significativamente o peso. Embora outros materiais, como aço de alta resistência, alumínio e materiais compósitos, também sejam utilizados, os especialistas preveem que as ligas de magnésio se tornarão um material importante para componentes de bancos automotivos leves e econômicos no futuro.

Corpo

Ligas de magnésio são limitadas em aplicações de carroceria, mas também são usadas em OEMs. Quando o Corvette C-5 foi lançado em 1997, toda a estrutura do teto em liga de magnésio foi utilizada. Além disso, a liga de magnésio também foi aplicada ao teto rígido retrátil conversível e à estrutura superior do Cadillac XLR Conversível. A picape e o SUV Ford F-150 também utilizam uma fundição de magnésio revestida como suporte do dissipador de calor. Na Europa, a Volkswagen e a Mercedes-Benz assumiram a liderança na aplicação de ligas de magnésio de paredes finas em painéis da carroceria.

Chassis

Atualmente, rodas de liga de magnésio fundidas ou forjadas têm sido usadas em muitos carros de corrida de alto custo ou esportivos de alto desempenho. No entanto, o custo relativamente alto e os potenciais problemas de corrosão das rodas de liga de magnésio impedem seu uso em veículos de produção em larga escala.

No futuro, a produção de componentes de chassis leves e de baixo custo em liga de magnésio, como cubos, suspensões de motor e braços de direção, dependerá fortemente do processo de fundição em liga de magnésio, e já foi desenvolvida em rodas e componentes de chassis em liga de alumínio. O processo de fundição pode ser aplicado com sucesso a ligas de magnésio após modificação. Além disso, o desenvolvimento de camadas de baixo custo e resistentes à corrosão e de novas ligas de magnésio com alta resistência à fadiga e ao impacto acelerará o uso de ligas de magnésio em chassis.

Trem de força

A maioria das peças fundidas do trem de força, como o bloco do motor, cabeçote, caixa de transmissão, cárter de óleo, etc., são feitas de liga de alumínio. Atualmente, picapes e SUVs produzidos na América do Norte utilizam transmissões de liga de magnésio, e as transmissões manuais de liga de magnésio da Volkswagen e da Audi também são produzidas em massa na Europa e na China.

Atualmente, houve progresso efetivo por meio de testes em dinamômetro em protótipos de motores reforçados com magnésio, o que significa que mais ligas de magnésio serão usadas em sistemas de energia no futuro.

Principais desafios na promoção e aplicação de ligas de magnésio.

Baixa resistência à corrosão, alto custo e alta taxa de refugo são as barreiras populares para ligas de magnésio.

As ligas de magnésio não apresentam os problemas de alto custo de fundição sob pressão, alta taxa de refugo e riscos ocultos à segurança da produção. Du Fangci, consultor da Associação Chinesa de Fabricantes de Automóveis, afirmou que o magnésio é um elemento muito ativo e sua resistência à corrosão é muito baixa. A capacidade técnica da China na resistência à corrosão de peças de liga de magnésio é inferior. Além disso, o magnésio é propenso a combustão e explosão durante o processamento, e há problemas de segurança na produção. Os locais de produção exigem uma gestão rigorosa para garantir a segurança da produção.

Com a aceleração da urbanização, a energia está se tornando cada vez mais escassa e a poluição ambiental, cada vez mais grave. A conservação de energia e a redução de emissões tornaram-se eventos importantes para a economia nacional e a subsistência da população. Tanto os carros tradicionais quanto os veículos de novas energias emergentes dão grande importância ao design leve da carroceria para alcançar a economia de energia e a proteção ambiental.

As ligas de magnésio para automóveis estão em alta, e o processo de fundição sob pressão de ligas de magnésio está se tornando cada vez mais maduro, com a gama de aplicações em expansão. A fundição sob pressão de ligas de magnésio em larga escala impulsionará o processo de veículos leves.