汽车镁应用创新--陈力禾

12011年11月10日，中国上海汽车镁应用创新陈力禾22011年11月10日，中国上海镁压铸的基本知识欧洲汽车轻量化背景Power-Cast集团介绍汽车镁应用创新示例及其挑战镁在汽车上的应用及其潜力中德汽车镁轻量化合作项目32011年11月10日，中国上海KOPF集团分布42011年11月10日，中国上海POWER-CAST集团Power-CastOrtmannSro-ZincPower-CastZitzmannGmbH&Co.KG-MagnesiumPower-CastVobraGmbH&Co.KG-AluminiumPower-CastLiaoning-MagnesiumPower-CastOrtmannGmbH&Co.KG-ZincPower-CastMonterreySA-Aluminium-ZincPower-CastLightMetalSolutions-Lightweightapplications（（（（在建在建在建在建））））KopfHoldingGmbH52011年11月10日，中国上海锌铝Magnesium合金Zp0400Zp0410Zp0430ZA8Zn360Al226Al230Al231Al239Silafont36AZ91AM60AM50零件重量1-2.000g40–5.000g70–6.000g压铸机18inVelbert30inCzechrep.12inEnger4inMonterreyStockheim7hotchamber8coldchamberLiaoning(1ststep)3mashinesplanned合模力20–200t160–840t125–560t720–1.100t生产加工能力62011年11月10日，中国上海汽车行业部分客户72011年11月10日，中国上海镁压铸的基本知识欧洲汽车轻量化背景Power-Cast集团介绍汽车镁应用创新示例及其挑战镁在汽车上的应用及其潜力中德汽车镁轻量化合作项目82011年11月10日，中国上海低碳时代汽车技术的发展方向新能源–零排放/能源替代轻量化–节能减排92011年11月10日，中国上海欧盟法规的推动
欧盟对基体材料的法规要求欧盟对基体材料的法规要求欧盟对基体材料的法规要求欧盟对基体材料的法规要求对能源的全部要求对环境的全部影响2010年12月起回收的费用以及环境REACHREACHREACHREACH法规正式实施
欧盟对汽车欧盟对汽车欧盟对汽车欧盟对汽车COCOCOCO2222排放的规定排放的规定排放的规定排放的规定2008年开始限制为140g/km（EU与ACEA的协议）2012-2015年目标为：→120g/km→100g/km•排放超标罚金：5€/g1g/km;15€/g2g/km;25€/g3g/km
欧盟对汽车回收的规定欧盟对汽车回收的规定欧盟对汽车回收的规定欧盟对汽车回收的规定2006年开始轿车重量85%以上都要可回收最晚2015年要达到95%以上的水平102011年11月10日，中国上海欧洲OEM’s关注的“优先”发展重点
提高发动机的效率
减少驱动环节中的“摩擦损失”
通过以下方法减轻重量：增加镁的使用增加铝的使用增加可回收塑料的使用
改善空气动力学设计112011年11月10日，中国上海汽车减重的实际意义减重减重减重减重10%10%10%10%DVD，汽车上的娱乐装置功能增加节省10%动能安全刹车缩短3米距离有效负载和牵引增加130公斤尾气排放减少7%燃油经济性2mpg0.7L/100km耐久性疲劳减少50%动力得到提高性能0.5s(0–100kph)122011年11月10日，中国上海镁压铸的基本知识欧洲汽车轻量化背景Power-Cast集团介绍汽车镁应用创新示例及其挑战镁在汽车上的应用及其潜力中德汽车镁轻量化合作项目132011年11月10日，中国上海MgAlSteel镁的材料特性142011年11月10日，中国上海MgSteel镁的材料特性152011年11月10日，中国上海AZ系列AM系列•室温下具有良好的性能、热强度较低与抗蠕变性能较差、变形能力有限•应用示例：用于各种壳体与盖、计算机部件、汽缸盖等•由于铝和锌含量减少韧性提高、室温性能与铸造性能有限•应用示例：典型部件为汽车座部件、仪表盘、车轮毂等目前采用的主要镁合金种类AS系列•热强度较高与抗蠕变性能较强、铸造性能一般•应用示例：用于高温下有强度要求的部件以及抗蠕变部件如鼓风机壳体或者轻型机械载体AE系列•较高的热强度与抗蠕变性能、一般只能用压铸方法加工、铸造性能有限•应用示例：用于高温下抗蠕变部件如割草机的发动机缸体等件162011年11月10日，中国上海压铸是目前镁合金加工的主要方法172011年11月10日，中国上海热室压铸方法热室压铸方法热室压铸方法热室压铸方法冷室压铸方法冷室压铸方法冷室压铸方法冷室压铸方法合金合金合金合金AZ91，AZ81，AM60，AM50，AM20AZ91，AZ81，AM60，AM50，AM20，AE42，AS41，AS21压铸温度压铸温度压铸温度压铸温度(°°°°C)到650°C到750°C铸件重量铸件重量铸件重量铸件重量(kg)至2kg至25kg机器锁模力机器锁模力机器锁模力机器锁模力(MN)至11至50最大金属液压力最大金属液压力最大金属液压力最大金属液压力(Mpa)40200压铸周期压铸周期压铸周期压铸周期(s)12–4530–120壁厚壁厚壁厚壁厚(mm)0.8–31.5–12铸件要求铸件要求铸件要求铸件要求薄壁厚壁，大表面积铸件举例铸件举例铸件举例铸件举例手机壳、收音机盖、卫星导航系统支架、计算机壳变速箱壳体、发动机罩盖、仪表板、方向盘镁合金热室压铸与冷室压铸方法的比较182011年11月10日，中国上海镁压铸的基本知识欧洲汽车轻量化背景Power-Cast集团介绍汽车镁应用创新示例及其挑战镁在汽车上的应用及其潜力中德汽车镁轻量化合作项目192011年11月10日，中国上海汽车工业对轻量化的要求降低零部件重量零部件中集成功能材料成本最小化降低生产成本敏捷灵活减少能源消耗良好的回收性可靠与安全202011年11月10日，中国上海-高昂的材料成本与回收成本-刚度（弹性模量）低-较低的静态强度与周期强度-热强度低-（连接）腐蚀-缺乏新的实际经验-开发成本和测试成本高-密度比铝低33%-存储量大、易回收-良好的铸造性能和机加工性能-良好的韧性-可制成大面积薄壁构件-可替代复杂的装配工艺-可以利用加工方法的优点缺点优点在汽车轻量化中采用镁汽车轻量化采用镁材料的优缺点212011年11月10日，中国上海较高的成本寿命长于铝合金壳体（1.2–2.0倍）无类似铝--可替代--AlMgSi9Cu3价格不贵的铝合金变速箱壳体变速箱壳体变速箱壳体变速箱壳体稍微高一些的成本有优势根据设计不同为150,000–200,000联接集成，通风，部件安装与钢板设计相比很高的集成度--集成部件--钢板设计铝板/型材仪表盘支架仪表盘支架仪表盘支架仪表盘支架相同或稍微高一些的成本比铝长，比塑料短薄壁，质量提高类似铝，但具有铸造技术优势--可替代--价格不贵的铝合金，塑料进气歧管进气歧管进气歧管进气歧管成本相同有优势两倍加工步骤减少类似铝的解决方案--可替代--如：AlMn5价格高，与镁相当方向盘方向盘方向盘方向盘成本情况成本情况成本情况成本情况模具寿命模具寿命模具寿命模具寿命对镁而言对镁而言对镁而言对镁而言附加的优势附加的优势附加的优势附加的优势零部件集成零部件集成零部件集成零部件集成竞争材料竞争材料竞争材料竞争材料零部件零部件零部件零部件考虑费用优缺点的镁与铝部件的分析比较（灰色：优点；蓝色：缺点）222011年11月10日，中国上海集成了空调和其它配件，如操纵杆、气囊以及电缆线；提高了车身的韧性和抗冲击性能；零部件数量的减少导致了更少的接合面和更好的公差；提高了操纵杆的垂直频率；与钢结构相比重量减少了40%；成本优势成为可能。以仪表板为例，镁压铸结构集成件所具有的如下优势：仪表板（宝马Mini）镁3.8千克232011年11月10日，中国上海汽车中镁应用潜力–与钢的比较车窗升降支架钢2.2kg镁1.6kg后座左扶手钢4.7kg镁1.88kg后座右扶手钢9.3kg镁3.6kg后保险杠钢5.0kg镁2.1kg车门防撞梁钢4.2kg镁2.0kg车门折叶（总）钢5.6kg镁3.2kg前端装配板钢3.2kg镁1.2kg仪表板支架钢6.5kg镁3.0kg前保险杠钢4.8kg镁2.0kg发动机罩内钢4.3kg镁1.7kg车门支架钢5.0kg镁2.0kg车顶前横梁钢1.2kg镁0.5kg车顶中横梁钢1.2kg镁0.5kg单车座钢16.7kg镁15.8kg242011年11月10日，中国上海镁压铸的基本知识欧洲汽车轻量化背景Power-Cast集团介绍汽车镁应用创新示例及其挑战镁在汽车上的应用及其潜力中德汽车镁轻量化合作项目252011年11月10日，中国上海镁应用创新对汽车生产商、供应商与研发机构的要求汽车生产商汽车生产商汽车生产商汽车生产商定义要求开发新的材料概念集成创新材料体系与工艺过程研发研发研发研发创新概念材料的基础研究零部件开发知识转移供应商供应商供应商供应商开发新型的、创新的材料应用制造方法262011年11月10日，中国上海采用镁的轻量化设计处于与采用铝、塑料、钢铁的轻量化设计的竞争之中。其目标是只要在技术和经济上是可行的就将镁大量应用于批量生产的汽车中。为了引进新的技术应当首先选择小范围的批量生产的汽车和专门用途车。只有通过设计、材料（性能）、方法（生产）的集成有成本竞争力的镁的汽车轻量化设计才可能实现。对诸如仪表盘支架、座椅、内门件等的“集成件”来说，镁的缺点是转化为市场的时间较长（增长的风险），即使采用镁可以节省一些成本，这一点也会阻碍镁的应用。很多汽车零部件通常是由汽车公司之外的企业开发的，由于时间的压力，企业往往会决定采用铝件，因为镁件的开发和测试需要更长的时间，所以需要在以下领域里的创新和改进来改善这一状况：
冲撞和铸造仿真的验证；
优化生成与压铸件性能相似的原型的费用与时间；
缩短转化到市场的时间；
集成件测试的确认；
整体概念早期集成；只有被集成的零部件经过分析集成才是有意义的。镁应用创新的挑战272011年11月10日，中国上海镁应用创新的挑战必要的改进必要的改进必要的改进必要的改进::::1.材料费用材料费用材料费用材料费用2.2.2.2.回收费用回收费用回收费用回收费用3.3.3.3.开发时间开发时间开发时间开发时间4.4.4.4.部件性能部件性能部件性能部件性能////材料性能材料性能材料性能材料性能5.5.5.5.腐蚀腐蚀腐蚀腐蚀对替代部件来说最重要对替代部件来说最重要对替代部件来说最重要对替代部件来说最重要不同的集成件费用结构不同的集成件费用结构不同的集成件费用结构不同的集成件费用结构厂内回收厂内回收厂内回收厂内回收，，，，如果可能直接在压铸机内如果可能直接在压铸机内如果可能直接在压铸机内如果可能直接在压铸机内数据库数据库数据库数据库、、、、原型原型原型原型、、、、仿真仿真仿真仿真稳定的铸造过程稳定的铸造过程稳定的铸造过程稳定的铸造过程////合金开发合金开发合金开发合金开发低成本保护低成本保护低成本保护低成本保护，，，，铝螺钉铝螺钉铝螺钉铝螺钉可能的解决方法与行动可能的解决方法与行动可能的解决方法与行动可能的解决方法与行动：：：：282011年11月10日，中国上海创新应用示例–BMW镁合金缸体与罩盖292011年11月10日，中国上海创新应用示例–BMW5granturismo镁合金压铸车后行李箱框架302011年11月10日，中国上海创新应用示例-保时捷Panamera镁合金压铸车门框架312011年11月10日，中国上海欧洲镁协会2010年镁汽车应用创新一等奖322011年11月10日，中国上海欧洲镁协会2010年镁汽车应用创新二等奖Porsche