新材料与工艺手册

大尺寸薄壁高强韧铝压铸新能源汽车结构件的开发与应用

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发表于 2020-12-24 20:45:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

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新能源汽车系近年来的市场热点,而续航里程短是其面临的主要问题:“如何提升新能源汽车续航里程?”汽车“轻量化”是主要的途径之一。汽车“轻量化”既要求使用高强度材料又要求使用轻质材料,而高强韧铝合金材料满足了以上的要求,其密度仅为钢的1/3,采用特殊工艺可以达到高强与高韧的要求。

汽车车身底盘结构件实现以铝代钢,能够明显提升新能源汽车的运行效率,是汽车制造厂在新能源汽车领域重点开发的方向之一。轻量化的铝合金结构件普遍存在尺寸大且薄壁,要满足其大尺寸薄壁高强高韧控形的要求是非常困难的。目前,特斯拉、丰田等知名企业研发的新能源汽车已大量采用以铝代钢的铝合金结构件,但国内的铝合金结构件研发才开始,其新材料研制、高真空工艺应用、T7热处理等关键技术还不成熟,亟需在材料与工艺技术上取得突破。

广东鸿图科技股份有限公司(“广东鸿图”)接到客户的订单,开发一款大尺寸薄壁高强韧铝合金产品为新能源汽车侧梁。该产品为承载零件,其尺寸为1247.22mm×373.60mm×390.32mm;重量为9.8kg。该产品有多处位置热节,尤其是铸件的螺纹孔位置,该位置在压铸成型时容易出现缩孔或疏松。该产品多处有铆接要求,对铸件的力学性能与内部质量要求都很高。

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当前,行业应用最多的压铸铝合金均不属于高强度、高韧性的压铸铝合金材料,无法满足复杂薄壁、高强度、高韧性、抗冲击等汽车高受力件的要求。其次,压铸高速高压的特点,难以避免铝液在型腔卷气从而产生气孔,影响铸件的力学性能。再次,大型薄壁件的铸件在进行热处理时很容易变形。针对现有技术的诸多缺陷,广东鸿图开发了一种高强韧压铸铝合金于高真空压铸及其T7热处理控形的技术,成功生产出这款新能源汽车侧梁。其中,铝合金材料研发通过合金中各元素含量的控制,尤其是硅含量和镁含量的控制,获得具有高强度高韧性的铝合金;高真空压铸工艺技术采用“多重密封与多条通道抽气”技术使型腔真空度<40mbar以保证铸件的气密性要求;热处理控形技术采用“固溶+低温强制风冷+时效”一体化的热处理工艺以解决大型薄壁高强高韧铝合金产品。

广东鸿图开发的高强韧压铸铝合金铸件力学性能(T7热处理)为抗拉强度≥230MPa,屈服强度≥160MPa,延伸率≥15%,开发的高强韧压铸铝合金铸件T7热处理变形量为0.5mm;铸件的外观质量、内部质量、力学性能、铆接要求均符合技术规范的条款。

2019年,以该技术为主体的“高强韧车身及底盘铝合金结构件的关键技术研发及在新能源汽车上的应用”项目被广东省工程学会科技鉴定为国际先进水平,产品质量优于国内其它企业,完全媲美进口同类型的压铸件。

据介绍,本项目开发的高强韧汽车铝合金结构件,较国外生产件成本下降30%以上,具有较大的竞争力。目前研发的多类新能源铝合金结构件已经成功量产并供应广汽、沃尔沃等多家国内外知名汽车企业,新能源铝合金结构件具有广阔的市场前景。



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