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阳江镁合金压铸件在汽车座椅靠背结构中的研究与应用

来源:http://yj.dgjwbz.com/news725841.html发布时间:2021/11/24 19:16:00

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    欧盟于2007年制定了环境保护计划,预计至2020年实现该目标。目标规定,与1990年相比,在欧洲范围内的能源消耗和温室气体排放要下降约20%,同时欧盟内的新能源占比率要提高到20%。

    德国作为欧洲更大的经济体在整个欧洲中的CO2排放量占到约20%,是温室气体的排放大户。尽管德国在减排方面已经获得了部分成效,但是对于进一步减少排放还要承担很大的责任。

    为了实现节能目的,德国必须更加有效的生产并继续减少汽车的CO2排放量。为了推进减少有害废气的排放,欧洲议会规定了所有汽车企业在2020年之前保证CO2排放量95g/km的极限值。该极限值是指约每100公里消耗约4升汽油或约3.5升柴油。如果超过了更大极限值,生产企业将被处以高额罚款。

    在本文研究框架内提供了一种优化方案,可代替原来使用的钢板靠背结构,通过一种多变化设计方案进一步达到减重和提高强度的目的。使用个性化铸造系统进行铸造工艺分析,能够发现铸造过程中的薄弱点,并有目的的针对薄弱点进行优化。该方法为设计理念到实现可铸造部件的整体开发点燃了一盏明灯,从而成为汽车工业轻质化部件持续开发的主导思想。

    汽车供应商也需满足环境保护要求,电动汽车每公里的CO2排放量为0g。虽然降低了整体汽车行业中的排放量,但是根据目前的分析来看,电动汽车和混合动力汽车到2020年只能增加到3百万辆,与此同时,传统的燃油汽车将增加3千万辆,总量超过一亿辆。(图1)。

    为了实现欧盟的目标,在轿车中采用轻质化结构是保证满足前提条件的关键所在。根据McKinsy的研究发现,虽然可通过节能的发动机技术或电驱动装置弥补车身重量的增加,但同时也必须将汽车中轻质化元件的比例从2013年的30%提高到2030年的70%。蓄电池驱动汽车因为蓄电池重量较大的原因将增加约250公斤。汽车底盘和制动将会承受更大的载荷,所以部件必须更加坚固,而且能够承受更重的载荷。

    汽车座椅的轻质化结构潜力是一个非常重要的课题。虽然在部分汽车中已经采用了镁材质的座椅结构,例如梅赛德斯SLK,但是钢板结构所占比例还很大。因此在本研究中还要加大开发轻质结构潜力的力度。目的是通过一种高强度轻质化一体式压铸镁材靠背结构代替多组件构成的钢制座椅靠背。朂后制造一种强度可与原部件媲美的轻质化镁合金部件。

阳江镁合金压铸件的理念和设计

    在后续靠背(图2a)的设计中介绍了开发重点。这是一种应用在量产******汽车中的座椅结构。此种座椅已经作为V8机动化的皮革材质包裹的标准配置,而且还具备头枕电动调节功能。

     首先将靠背的真实结构导入到CAD模块中。连接件与头枕支架以及座椅后部结构的连接方式均与原型完全一致,从而能够尽可能真实模拟。

      原钢板结构包括六个单件,其中四个单件经过冲压和压制加工。所有部件一共需要十六条焊缝组装在一起,朂后喷上防锈漆(图2b)。总重达到3.24公斤。

能源危机与环境污染问题的日益突出,使得符合“综合性能优良、可近终形加工、可回收”材料发展方向的镁合金脱颖而出,成为本世纪朂受亲睐的一种应用材料。在目前和今后相当长的一段时期内,高效、节能的阳江镁合金压铸件仍将是镁合金的主要应用产品。由于镁的      负电性强(-2.36V SCE),在大气中的耐蚀性极差,所以在使用前必须对阳江镁合金压铸件根据具体要求进行适当的表面处理。在镁合金压铸件的生产成本中,表面处理这部分就占40%左右,因此表面处理对镁合金压铸件的生产和应用至关重要。

目前,镁合金压铸件的表面处理研究不尽相同,不象铝合金表面处理那样成熟和规范,这在一定程度上制约了镁合金压铸件的应用,本文拟对现有的镁合金压铸件的表面处理技术进行简要的归纳,并分析其关键技术问题和发展方向。

一、镁合金压铸件的表面处理技术

镁合金压铸件的表面一般需要依次进行预处理(清理、脱脂、酸洗等)、镀膜、涂装(喷漆、喷塑、镀金属等)等处理“。通常所说的镁合金压铸件的表面处理指的是镀膜这道工艺,其主要作用是在压铸件表面形成与油漆、塑料或金属附着性能好的具有耐腐蚀性的保护膜层。目前,在镁合金压铸领域中主要采用的是湿法表面处理方法。也就是,使用处理溶液进行的表面处理方法。现有的表面处理技术不尽相同,我们根据成膜条件,将镁合金压铸件的表面处理技术归纳为化学成膜和阳极氧化成膜二大类。下面分别予以介绍。

1.化学成膜

化学成膜技术主要是指镁合金压铸件通过在化学溶液中进行一定时间的接触、利用工件与化学处理液之间的化学反应在工件表面形成保护膜层的一类表面处理技术。主要包括铬化、磷化、锌置换和化学腐蚀等处理技术。

1)铬化处理

铬化处理就是工件在以铬酸或重铬酸盐等为主体的处理溶液中进行浸渍,使表面产生氧化镁、氧化铬或铬酸盐保护膜层的表面处理技术。典型的处理规范如表l所示。通常含铬离子处理液的成膜性较好,对工件的表面质量要求不高,对厚、薄工件均适用。铬化处理膜层均匀,厚度通常为0.5~3μm。可使工件的耐腐蚀性可以提高数十倍。镁合金的铬化处理研究开展得较多,较为成熟。但由于铬离于对人体和环境的副作用较大。所以其应用已在逐渐减少。

2)磷化处理

磷化处理就是工件在以磷酸或磷酸盐为主体的溶液中进行浸渍或采用喷枪进行喷淋,使表面产生完整的磷酸盐保护膜层的表面处理技术。典型的处理规范如表2所示。磷化处理液的成膜性不如铬化处理液的好,对工件的表面质量要求较高,通常不太适合于表面质量差的薄壁压铸件(壁厚小于2mm)的表面处理。磷化处理膜层的厚度较大,作为油漆底层,可使漆膜的粘附力、耐潮湿性和耐蚀能力提高几十倍至几百倍。镁合金磷化处理的研究较少,目前的应用十分有限。


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