文：宁波市北仑赛维达机械有限公司 邓彦超
前 言
由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。传统的车身钢结构件，质量大，连接点多，需要多道工序才能获得复杂的车身结构。通过铝合金高压铸造可制造出造型复杂、轮廓清晰、薄壁深腔的零件、高效生产、运用高真空铸造和产品热处理，满足产品机械性能相关要求。采用铝镁合金车身结构件，在保证车身强度的前提下，实现整车减重，提升续航里程，减少排放。
关键词：环保节能；轻量化；铝合金
一、研究背景
随着全球气候变暖的日趋严重，减少温室气体的排放成为了全世界关注的焦点之一。为了保护环境、节约能源和资源，汽车研发更注重汽车轻量化设计。
汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。采用铝镁合金等轻量化材料可以有效实现汽车轻量化，实验研究标明如下：
•汽车重量每减轻10%，最多可实现节油5-10%;
•汽车整备质量每减少100千克，百公里油耗可降低0.3-0.6升;
•汽车每减重100kg，可减少CO2排放8.5克/km;
•每使用1kg铝，可使轿车寿命期减少20kg尾气排放。
二、铝合金的优势及选择
铝合金密度是钢的1/3，吸能性能是钢的2倍，且较耐腐蚀，具有良好的导电、导热性。同时铝合金的机械加工性能相对于传统的金属材料也要好一些，铝的熔点低，在整个使用和回收利用过程中铝的回收率不低于90%，铝合金具有非常好的再生性，因此铝合金是目前实现汽车轻量化最理想的材料。
目前真空高压铸造铝合金所用原材料可分为3类: Al-Si 系列、Al-Si-Cu系列和Al-Si-Mg系列，均可进行后续热处理。Si元素的加入可显著改善合金的流动性，抑制高温脆性，当Si含量在9%～12%时，铸造铝合金的铸造性能和强度都较好。经过行业内一些车型的不断探索和验证，目前各种性能指标较为均衡，且技术比较成熟的材料是AlSi10MnMg。
近年来又涌现了无需热处理的材料，其拳头产品是以EZCAST系列命名的高强韧铸造铝合金。EZCAST系列EZCAST系列合金由美国铝业公司在上世纪90年代开发成功，并成功应用于奥迪A8的全铝车身的结构件上；经过10多年的市场应用和不断的优化改进，逐步形成可以按客户对零件机械性能要求进行定制生产的合金系列。EZCAST系列合金由美国铝业公司在上世纪90年代开发成功，并成功应用于奥迪A8的全铝车身的结构件上；经过10多年的市场应用和不断的优化改进，逐步形成可以按客户对零件机械性能要求进行定制生产的合金系列。铸造性能C611是专门开发用于汽车轻量化薄壁结构件的高性能Al-Si系压铸铝合金。C611合金的硅含量与最为广泛使用的铸造铝合金A356的硅含量相当，具有非常好的流动性。
通过铝合金高压压铸，具备以下优势：
1.铝合金压铸件的尺寸精度高。表面质量好。有较好的表面粗糙度以及较小的热裂性,互换性好；
2.有良好的流动性和可塑型,可以生产出各种形状复杂、轮廓清晰、深腔薄壁,难度较大的压铸件；
3.组织精密,具有较高的强度和硬度。在高温和常温下都具有良好的力学性能,特别是冲击韧性尤其好；
4.材料利用率高。可不经过或只需少量的机械加工就可直接使用。毛坏利用率在90%以上；
5.生产效率高,适合于大批量生产；
6.经济效益好，有较好的导电性和导热性，机械切削性能也很好。由于压铸件尺寸精确，表面质量好，加工余量小或不经机械加工即可进行组装，减少了机械加工设备和加工工时，可获得较好的经济效益。
三、铝合金在汽车结构件上的运用
早在20世纪二三十年代的德国，就有使用铝合金作为汽车零件的实例；20世纪80年代，随着高强度铝合金材料的发展，铸造铝合金件逐渐作为汽车的主要结构件正式进入汽车行业，而压铸正是此类零件的主要生产方式。但是，由于压铸工艺限制，只能生产中小型外壳类零部件如汽车轮毂、汽缸盖、发动机、变速箱的壳体、支架等，不能起到明显的减重作用。如今铝合金在汽车结构上的范围与日俱增，现在四门两盖、汽车结构件、底盘等大型零件也可由压铸生产、组装而成，而且铝合金件正在趋向于更大更集成。2020年，特斯拉掀起了新的汽车工艺革命，Model Y的一体式后车体（图2）由70个零件集成1个，减少工厂建造时间、工厂占地面积、加工成本、设备数量，从而节约了连接成本、质量成本、运营成本等。
为了顺应压铸件更大更集成的潮流，全球各大知名压铸机制造厂商也是相继推出了大型压铸机，从2019年问世的IDRA Giga Press6000T开始，布勒推出了Carat 8400T，海天HDC8800T力劲推出了Dreampress 9000T（图3）。据了解，各大厂商目前还在研究更大吨位压铸神兽，万吨级锁模力技术，让人类由千吨级压铸设备跨越到万吨级的压铸设备，使得大型零件一体成型，生产单零件重量十倍、几十倍增长，实现更为高效的生产。
图3力劲Dreampress 9000T
四、结语
在经济社会高速发展的今天，面对新的能源危机和环境问题，通过汽车轻量化可以有效提高汽车的燃油效率，进而减少污染物的排放。在汽车轻量化过程中，铝合金等金属材料凭借着其优势与特点均得到了广泛的应用，近年来，随着压铸相关领域的技术发展与工业数字化、智能化的进程不断加快，大型、智能化压铸单元的研发与使用进一步提升了铸件质量与生产效率，从而促进了汽车制造业的发展。目前全球汽车用铝合金压铸件市场整体快速发展，预计2025年全球销量将达到1,635.20万吨，而随着压铸技术的不断进步，基于高效、智能压铸单元的高端压铸产品设计也随之诞生，高端产品带来更高的需求，也在刺激着压铸技术的发展，使得压铸行业不断螺旋上升。
