通用汽車再發力輕量化技術 推出鎂合金立式擠壓鑄造機

通用汽車中國公司位于上海的前沿技術中心最近宣布，其鎂合金垂直擠壓鑄造（VSC）機器可以用于實際生產，建造這臺機器的目的是開發全新的鎂合金鑄件。通用汽車還提到，這種垂直擠壓鑄造機的出現標志著輕質材料領域的重大突破。

在擠壓鑄造過程中，熔融金屬材料在湍流擾動最小的條件下被引入鑄造模腔，然后在高壓（通常高于100MPa）和閉模條件下固化。熔融金屬可以有效地減少液體湍流，并采用更高的壓力，這可以最大限度地減少鑄件上氣孔的發生。目前，汽車用鎂合金壓鑄件絕大多數采用冷室壓鑄工藝生產。在這個過程中，首先將熔融的鎂注射到注射筒中，然后通過活塞以每秒5到10米的速度將液態金屬注射到模腔中，最后在35到140MPa的高壓下固化金屬以形成所需的鑄造部件。

典型的鑄件包括儀表板橫梁、散熱器支架、發動機框架、座椅框架、發動機缸體、變速箱和油底殼。圖2（a）是第一個大型整體壓鑄鎂合金儀表板橫梁，1996年通用汽車公司將其應用于全尺寸面包車Savana和雪佛蘭Express。這根12.3公斤重的儀表板橫梁的標稱厚度為4毫米，是當時世界上最大的鎂合金壓鑄件，與相同的鋼制零件相比，其重量減輕了32%。防撞性能和減震性能也有了很大的提高；由于零件的集成設計（鎂合金產品包含25個零件，鋼產品包含67個零件），生產成本也有所降低。在過去十年中，日益完善的鎂合金壓鑄技術幫助通用汽車實現了更高效的儀表板設計。現在，更多的部件可以集成在一起，重量減少了40%到45%。圖2（b）顯示了別克君越上使用的鎂合金儀表板橫梁，重量為6.9 kg。

雖然保證了高生產率，但鎂合金或鋁合金的傳統高壓壓鑄工藝有一個很大的缺點，即高速噴射熔融金屬過程中產生的截留氣體最終會導致鑄件孔隙率高。擠壓鑄造不僅可以最大限度地防止湍流，而且可以利用熔融金屬過熱度的絕對最小值來降低鑄件的孔隙率。熔融金屬通常需要較高的鑄造溫度，但液態金屬不必用于模具填充，因為高壓也會使金屬變形，因此擠壓鑄造是一種可以實現的鑄造工藝。在大截面零件的鑄造過程中，出現氣孔的概率會增加。此時，液態或半液態金屬將在作用壓力下從熱點注入現有孔隙中，以防止氣泡進一步膨脹。凝固范圍大的合金具有很強的可調節性，因此可以在較低的壓力下制造致密的鑄件。

Gm聲稱，垂直積壓鑄造系統通過在生產過程中施加更高的擠壓壓力，有效地提高了鑄造一體化水平；更重要的是，全密封的鎂合金熔煉和輸送系統大大提高了鑄件的性能和質量，因為熔融金屬的表面基本上與空氣完全隔離，防止了合金純度因氧化物的產生而降低。擠壓鑄造的另一個優點是可以用鑄造代替鍛造，從而節省成本；推廣鎂合金材料的目的不僅是為了滿足消費者對更低的費用、更高的燃油經濟性和更好的性能的需求，也是為了更好地利用鎂在中國的高實用性。數據顯示，中國鎂出口占全球總量的80%。

金屬鎂的密度比鋁的密度輕，因此可以進一步提高汽車的燃油經濟性。通用汽車全新的鑄造技術使以鎂為原料加工和生產汽車零部件更加方便。在汽車材料領域，鎂合金是迄今為止可以大規模生產的密度最低的金屬材料；

與鋁合金材料相比，由鎂合金制成的相同尺寸的零件重量輕30%，而之前的研究表明，汽車重量每減輕150公斤，燃油經濟性就會提高7%。

立式擠壓鑄造機的設計和開發由美國底特律和中國上海的通用輕質材料研發團隊共同完成。該機器被放置在尖端技術中心的微型鑄造和成型實驗室。尖端技術中心還擁有機械測試設備、微觀結構分析、金相學和電化學實驗室，并致力于開發具有成本效益的輕量化技術。2013年5月，通用汽車和泛亞汽車技術中心因成功研發和大規模生產鎂合金增強行李箱蓋而獲得2013年國際鎂協會卓越獎。通用汽車中國公司位于上海的前沿技術中心最近宣布，其鎂合金垂直擠壓鑄造（VSC）機器可以用于實際生產，建造這臺機器的目的是開發全新的鎂合金鑄件。通用汽車還提到，這種垂直擠壓鑄造機的出現標志著輕質材料領域的重大突破。

在擠壓鑄造過程中，熔融金屬材料在湍流擾動最小的條件下被引入鑄造模腔，然后在高壓（通常高于100MPa）和閉模條件下固化。熔融金屬可以有效地減少液體湍流，并采用更高的壓力，這可以最大限度地減少鑄件上氣孔的發生。目前，汽車用鎂合金壓鑄件絕大多數采用冷室壓鑄工藝生產。在這個過程中，首先將熔融的鎂注射到注射筒中，然后通過活塞以每秒5到10米的速度將液態金屬注射到模腔中，最后在35到140MPa的高壓下固化金屬以形成所需的鑄造部件。

典型的鑄件包括儀表板橫梁、散熱器支架、發動機框架、座椅框架、發動機缸體、變速箱和油底殼。圖2（a）是第一個大型整體壓鑄鎂合金儀表板橫梁，1996年通用汽車公司將其應用于全尺寸面包車Savana和雪佛蘭Express。這根12.3公斤重的儀表板橫梁的標稱厚度為4毫米，是當時世界上最大的鎂合金壓鑄件，與相同的鋼制零件相比，其重量減輕了32%。防撞性能和減震性能也有了很大的提高；由于零件的集成設計（鎂合金產品包含25個零件，鋼產品包含67個零件），生產成本也有所降低。在過去十年中，日益完善的鎂合金壓鑄技術幫助通用汽車實現了更高效的儀表板設計。現在，更多的部件可以集成在一起，重量減少了40%到45%。圖2（b）顯示了別克君越上使用的鎂合金儀表板橫梁，重量為6.9 kg。

雖然保證了高生產率，但鎂合金或鋁合金的傳統高壓壓鑄工藝有一個很大的缺點，即高速噴射熔融金屬過程中產生的截留氣體最終會導致鑄件孔隙率高。擠壓鑄造不僅可以最大限度地防止湍流，而且可以利用熔融金屬過熱度的絕對最小值來降低鑄件的孔隙率。熔融金屬通常需要較高的鑄造溫度，但液態金屬不必用于模具填充，因為高壓也會使金屬變形，因此擠壓鑄造是一種可以實現的鑄造工藝。在大截面零件的鑄造過程中，出現氣孔的概率會增加。此時，液態或半液態金屬將在作用壓力下從熱點注入現有孔隙中，以防止氣泡進一步膨脹。凝固范圍大的合金具有很強的可調節性，因此可以在較低的壓力下制造致密的鑄件。

Gm聲稱，垂直積壓鑄造系統通過在生產過程中施加更高的擠壓壓力，有效地提高了鑄造一體化水平；

更重要的是，全密封的鎂合金熔煉和輸送系統大大提高了鑄件的性能和質量，因為熔融金屬的表面基本上與空氣完全隔離，防止了合金純度因氧化物的產生而降低。擠壓鑄造的另一個優點是可以用鑄造代替鍛造，從而節省成本；推廣鎂合金材料的目的不僅是為了滿足消費者對更低的費用、更高的燃油經濟性和更好的性能的需求，也是為了更好地利用鎂在中國的高實用性。數據顯示，中國鎂出口占全球總量的80%。

金屬鎂的密度比鋁的密度輕，因此可以進一步提高汽車的燃油經濟性。通用汽車全新的鑄造技術使以鎂為原料加工和生產汽車零部件更加方便。在汽車材料領域，鎂合金是迄今為止可以大規模生產的密度最低的金屬材料；與鋁合金材料相比，由鎂合金制成的相同尺寸的零件重量輕30%，而之前的研究表明，汽車重量每減輕150公斤，燃油經濟性就會提高7%。

立式擠壓鑄造機的設計和開發由美國底特律和中國上海的通用輕質材料研發團隊共同完成。該機器被放置在尖端技術中心的微型鑄造和成型實驗室。尖端技術中心還擁有機械測試設備、微觀結構分析、金相學和電化學實驗室，并致力于開發具有成本效益的輕量化技術。2013年5月，通用汽車和泛亞汽車技術中心因成功研發和大規模生產鎂合金增強行李箱蓋而獲得2013年國際鎂協會卓越獎。

標簽：別克

汽車資訊熱門資訊