汽車儀表板橫梁3頁

1、 汽車儀表板橫梁(Cross Car Beam)是支撐人機(jī)界面控制所需設(shè)備和裝飾件。并和其他安全件一起構(gòu)成cockpit安全系統(tǒng)。保護(hù)車內(nèi)駕駛員及乘客的結(jié)構(gòu)件，其強(qiáng)度與剛度是其性能的首要指標(biāo)。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，特別是進(jìn)入新世紀(jì)以來人們對新的生活理念以及高品質(zhì)、個(gè)性化、時(shí)尚、便利、快捷的生活方式的追求與憧憬，生態(tài)思想與可持續(xù)發(fā)展觀深入人心，這就為材料科學(xué)以及材料的加工成形技術(shù)的研究提出了更多、更高的要求，勢必加速材料的更新?lián)Q代，以新型的節(jié)能、環(huán)保、輕型、高力學(xué)性能的材料來取代現(xiàn)有的非經(jīng)濟(jì)型材料。在金屬材料方面，鎂合金材料將是未來金屬材料發(fā)展的優(yōu)先選擇。特別是近年來，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)

2、展，人們對汽車輕量化的要求日益提高，使得鎂合金越來越受到材料和材料加工研究者的青睞。鎂合金的加工成形方法日趨成熟和多樣化，但目前對鎂合金材料的加工技術(shù)的研究依然不足，有很大的發(fā)展余地，這也使得我們對鎂合金加工技術(shù)的前景充滿了期待！1.鎂合金加工技術(shù)的現(xiàn)狀九十年代以來, 特別是19952004年間為我國鎂合金工業(yè)快速發(fā)展期，在科技進(jìn)步推動(dòng)下，我國鎂合金工業(yè)得到長足發(fā)展，10 年來年均增長率達(dá)到17。2004 年我國皮江法煉鎂又有新的增長：原鎂產(chǎn)量45.0 萬噸，鎂合金13.58 萬噸，鎂粒（粉）9.13 萬噸，出口鎂合金產(chǎn)品38.37 萬噸，連續(xù)多年為世界鎂生產(chǎn)大國和出口大國。出口創(chuàng)匯7.32

3、億美元，出口額在10 種有色金屬中居第4 位，凈出口創(chuàng)匯額居有色金屬之首。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)顯示，2004 年全國鎂冶煉企業(yè)148家的銷售收入69.15 億元，同比增長46.54。10 年來，我國皮江法煉鎂能源和礦石資源的單耗均下降了1/32。但與之相對應(yīng)的鎂合金加工技術(shù)卻不能與之同步，在很大程度上滯后于飛速發(fā)展的鎂合金熔煉技術(shù)，這也是導(dǎo)致我國制造和出口的鎂合技術(shù)含量不高、競爭力不足的直接原因。1.1 鎂合金材料的性能及應(yīng)用鎂合金因具有密度小，比強(qiáng)度、比剛度高，機(jī)加工性能優(yōu)良，減振性優(yōu)異等一系列優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景，尤其是在汽車工業(yè)領(lǐng)域。鎂合金與鋁合金一樣皆可再融解精煉，回收性極佳

4、，是屬于環(huán)保材料，目前逐漸受到工業(yè)界之重視。但由于鎂合金之結(jié)晶構(gòu)造屬于最密六方格子（HCP），具有異方向性，成形加工時(shí)，其機(jī)械性質(zhì)易受金屬流動(dòng)之影響，因此加工溫度、加工速度、加工量之控制均較鋼鐵、銅合金、鋁合金等更加嚴(yán)格。鎂合金制件是現(xiàn)有最輕的實(shí)用金屬之一，其具有下列特色：比強(qiáng)度優(yōu)越，切削性良好（切削加工容易），振動(dòng)吸收特性優(yōu)越，電磁波遮蔽性（EMI）良好，此外鎂合金具有熱傳導(dǎo)能力高、防輻射和抗干擾的特點(diǎn)。目前主要應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、直升機(jī)、機(jī)構(gòu)零件，筆記型計(jì)算機(jī)外殼、PDA外殼、移動(dòng)電話外殼、數(shù)字相機(jī)或攝影機(jī)外殼等正開發(fā)中，用以代替目前使用的鋁和塑料。1.2 目前鎂合金的加工方法主要有鑄造成型

5、與變形成型1.2.1 鎂合金鑄造成型鑄造鎂合金的成形方法主要有：砂型鑄造、壓力鑄造（熱室壓鑄、冷室壓鑄）、注射成形等。新的壓鑄技術(shù)如真空壓鑄及擠壓鑄造近來也用于鎂合金的成形，壓力鑄造和注射成形屬于近凈成形加工，其產(chǎn)品的表面質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量更優(yōu)異，生產(chǎn)率更高，適合大規(guī)模生產(chǎn)且能進(jìn)行自動(dòng)控制，已成為鑄造鎂合金成形的最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。我國鑄造鎂合金生產(chǎn)主要是采用砂型鑄造法，產(chǎn)量低，污染大，不能滿足工業(yè)化生產(chǎn)的要求。為了適應(yīng)大規(guī)模和高質(zhì)量生產(chǎn)鎂合金汽車零件、電子產(chǎn)品零件和攜帶電器外殼的要求，開展鑄造鎂合金成形技術(shù)的研究顯得特別重要。在鎂合金的鑄造成型方法中,壓鑄成型是非常具有潛力的一種成型方法。由于鎂

6、合金具有低密度，低熔點(diǎn)，低動(dòng)力學(xué)粘度，低比熱容，低相變潛熱以及與鐵的親和力小等特點(diǎn)，使其更具有熔化耗能少、充型速度快、凝固速度快、實(shí)際壓鑄周期短，模具使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，極適合采用壓鑄技術(shù)進(jìn)行成型加工，直接制備出薄壁和具有復(fù)雜形狀的零部件，從而達(dá)到替代鋼、鋁合金、塑料，而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化的目的。我國鎂合金壓鑄的產(chǎn)業(yè)化還剛剛起步，到目前為止，國內(nèi)只有上海乾通汽車附件有限公司用德國技術(shù)為大眾汽車公司的桑塔納轎車配套生產(chǎn)變速箱殼體和殼蓋，鎂合金的用量僅為8.5kg/ 輛，而國外汽車的鎂合金用量平均為40kg/ 輛?？梢娢覈V合金在汽車行業(yè)中有廣闊的應(yīng)用市場，發(fā)展?jié)摿薮蟆?.2.2 鎂合金件變形成型目前

7、壓鑄鎂合金產(chǎn)品用量大于變形產(chǎn)品，但經(jīng)過鍛造、擠壓或軋制等工藝生產(chǎn)出的變形鎂合金產(chǎn)品具有更高的強(qiáng)度，更好的延展性，具有鑄造鎂合金產(chǎn)品無法取代的優(yōu)良性能，國際鎂協(xié)會(huì)(IMA)在他制定的開發(fā)與應(yīng)用鎂合金三個(gè)階段中，長期的目標(biāo)就是要開發(fā)變形鎂合金，其新合金、新工藝。鎂合金可以用軋制、擠壓、沖壓、熱鍛等方式進(jìn)行加工。1)軋制鎂合金在室溫下塑性很低，軋制加工比較困難，因此最好用熱軋與溫軋。適于軋制的鎂合金牌號有Mg-Mn 系的MBl，MB8，Mg-A1-Zn 系的AZ31B 和Mg-Li 系LAl41，可以生產(chǎn)厚板，中板和薄板。鎂合金薄板用于制造汽車車體組件之外板(如車門，罩蓋，護(hù)板，頂板等)，可大大減輕

8、重量。但目前鎂合金板材在耐腐蝕性能方面尚存在一些問題，還有待開發(fā)研究，這方面的工作是很有意義的。2)擠壓目前，鎂合金管、棒、帶、型材主要采用擠壓方法加工成型，因?yàn)閿D壓工業(yè)最適用于低塑性材料的成形加工。大部分變形鎂合金如AZ31B， ZM21,ZK60A,HK31 等均可用擠壓法生產(chǎn)。擠壓法生產(chǎn)的零件，其力學(xué)性能較壓鑄法生產(chǎn)的要高很多，而且表面光潔，無需再經(jīng)打磨，可用于汽車承載件如坐架、底盤框、輪轂和汽車窗框等。制作薄壁鎂合金管件，由于其截面面積可以縮小，因此可顯著減重。3)沖壓鎂合金在常溫下不宜沖壓，一般；中壓溫度都必須在150以上，在175時(shí)，鎂合金板杯形件拉伸時(shí)的拉伸比可達(dá)2.0,在225

9、時(shí)可達(dá)3.0,超過了鋁合金和低碳鋼的常溫拉伸成形極限（它們分別為2.6 和2.2）。德國大眾汽車公司開發(fā)出鎂合金汽車覆蓋件的熱沖壓成形技術(shù)，加工出汽車的門板。4)等溫鍛造鎂合金在常溫下容易脆裂，鍛造溫度須在200以上至400之間。但鎂合金在高溫下，尤其在超過400時(shí)產(chǎn)生腐蝕氧化以及晶粒粗大，鍛造溫度范圍較窄。而鎂合金導(dǎo)熱系數(shù)較大幾乎為鋼的2 倍，接觸模具后降溫很快，塑性降低，變形抗力增加，充填性能下降，因此鎂合金鍛造較難，而適合于采用等溫鍛造。我國已用等溫鍛造工藝成功的成形了復(fù)雜的鎂合金飛機(jī)上機(jī)匣。2.鎂合金加工技術(shù)的發(fā)展趨勢表1 AZ31，AZ61 與ZK60 在適宜的條件下呈現(xiàn)的超塑性能2

10、.1 超塑成形鎂合金塑性較低，用常規(guī)變形方法加工較難，近年來美、日等國科學(xué)家對鎂合金的超塑成形技術(shù)進(jìn)行了研究。研究表明，很多變形鎂合金在一定的條件下具有超塑性，可以一次成形復(fù)雜的零件。上表為AZ31，AZ612 與ZK60 在適宜的條件下呈現(xiàn)的超塑性能。由上表數(shù)據(jù)可見，不論板材和棒材，其最大延伸率均可達(dá)200以上，而變形抗力卻非常之低，這就為成形加工提供了極為有利的條件，可以用很小的力量，一次成形復(fù)雜的零件。但有兩點(diǎn)要注意：(1)材料的晶粒度要小于10，這就要求對材料進(jìn)行一定變形量的預(yù)加工，如擠壓、軋制等以破碎其原始晶粒度。(2)應(yīng)變速率均較低，尤其是AZ 系合金AZ31，AZ61 等應(yīng)變速率

11、更低，這對大批量生產(chǎn)是很不利的。近年來很多科學(xué)家致力于高應(yīng)變速率超塑合金的研究，取得了進(jìn)展。陳拂曦等人對變形合金MB26 進(jìn)行了研究，MB26 是由MBl5(相當(dāng)于ZK60A)加入稀土元素釔形成的。其特點(diǎn)是強(qiáng)度高，耐熱性強(qiáng)、耐腐蝕性好，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MB26 在250-480溫度范圍內(nèi)，應(yīng)變速率為1.67×10-3-4.1×10-2S-1 時(shí)有超塑性，在350-450溫度范圍內(nèi)有良好的超塑性，最大延伸率大于520，在400，應(yīng)變速率為1.17 ×10-2S-1，最大延伸率達(dá)1450，而流變應(yīng)力僅為8.7mPa，應(yīng)變速率敏感性指數(shù)m=0.6，其應(yīng)變速率比ZK60A

12、還要高10 倍，最大延伸大了一倍多。鎂合金的超塑成形是一個(gè)很有前途的成形方法，既簡化了成型工藝，又能生產(chǎn)出力學(xué)性能好、尺寸精度高、表面光潔的產(chǎn)品，這對汽車工業(yè)是尤其合適的成形方法?？梢韵嘈牛诳深A(yù)見的未來超塑成形將成為鎂合金加工的一種重要而且廣泛應(yīng)用的方法，將鎂合金的成形加工提升到更加寬廣的境地。2.2 半固態(tài)成形目前的鎂合金部件制造以壓鑄法為主。壓鑄法采用將液態(tài)鎂合金高速、高壓注入金屬模具的方法。如采用這種方法，需要金屬模型加注通道部分的“澆口”，加注口的“閘門”以及從金屬模型中流出的溢流口等必要組成部分。不過，這種方法的原料使用量高于成品，為了二次利用需要進(jìn)行回熔。因此，造成了能源浪費(fèi)。另

13、外，熔化的鎂合金與大氣接觸后會(huì)產(chǎn)生激烈的氧化反應(yīng)并引起燃燒，所以壓鑄成型是一種危險(xiǎn)作業(yè)，為了防止燃燒采用了SF6 氣體。這種氣體的溫室效應(yīng)系數(shù)非常高（2萬以上），所以今后將逐步禁止使用。最近，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的基礎(chǔ)材料研究部門宣布，與SEP及名機(jī)制作所聯(lián)合開發(fā)成功了鎂合金新加工技術(shù)“無澆口射出成型法”。新技術(shù)采用將半熔狀合金加壓注入金屬模型成型的方法。在名機(jī)制作所的鎂合金射出成型機(jī)上安裝了SEP 開發(fā)的無澆口熱流道，利用產(chǎn)綜研開發(fā)的固液共存狀態(tài)成型加工技術(shù)確立了該技術(shù)。無澆口射出成型法在射出成型噴嘴上加大了研究力度，采用將固體鎂合金加熱至可形成固液共存狀態(tài)的溫度后，通過活塞加壓注入金屬模型的方法。熔化的鎂合金不與空氣接觸，因此不會(huì)因氧化引發(fā)燃燒，顯著提高了安全性，此外，還可不使用SF6 氣體便可完成成型加工。另外，通過采用將固液共存狀態(tài)的鎂合金加壓注入金屬模型的成型方法，還可生產(chǎn)出鑄造缺陷較少的高質(zhì)量產(chǎn)品，這也是其優(yōu)點(diǎn)之一。因可減少澆口、閘門及溢流口等多余部分，因此產(chǎn)出量