位于上海的通用汽車(chē)中國(guó)公司前沿技術(shù)中心日前對(duì)外宣布了其鎂合金立式擠壓鑄造(VSC)機(jī)器已經(jīng)可以用于實(shí)際生產(chǎn)中，打造該機(jī)器的目的是為了研發(fā)全新的鎂合金鑄件。通用公司還提到，這款立式擠壓鑄造機(jī)器的出現(xiàn)，標(biāo)志著輕量化材料領(lǐng)域有了重大突破。

擠壓鑄造工藝中，熔融狀態(tài)下的金屬材料在最小的湍流擾動(dòng)條件下被引入鑄造模腔，然后在高壓(通常高于100兆帕)和封閉模具條件下固化成型。熔融金屬由于有效地降低了液態(tài)湍流，而且采用較高的作用壓力，能夠最大程度上降低鑄造件上氣孔的出現(xiàn)。目前汽車(chē)上使用的絕大多數(shù)鎂合金壓模鑄件都是通過(guò)冷室壓鑄工藝生產(chǎn)的，在該工藝流程中，熔融金屬鎂首先被注入噴射氣缸中，然后利用一個(gè)活塞把液態(tài)金屬以5到10米/秒的速度注射到模腔中，最后在35到140兆帕的高壓下，金屬固化形成所需的鑄造零部件。

典型的鑄造零部件包括儀表板橫梁、散熱器支架、發(fā)動(dòng)機(jī)架、座椅構(gòu)架、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、變速箱以及油底殼。圖2(a)是第一款大尺寸整體式壓模鑄造鎂合金儀表板橫梁，由通用公司在1996年應(yīng)用在全尺寸廂式貨車(chē)Savana和雪佛萊Express上。這款12.3公斤重的儀表板橫梁公稱(chēng)厚度為4毫米，在當(dāng)時(shí)是全世界最大的鎂合金壓模鑄造件，與選用鋼鐵作為原料的相同零部件相比，重量降低了32%；防撞性能和減震性能也獲得了大幅度提升；得益于部件整合在一起的設(shè)計(jì)(鎂合金產(chǎn)品含有25個(gè)部件，鋼鐵產(chǎn)品67個(gè)部件)，生產(chǎn)成本也得到了降低。最近十年日趨完善的鎂合金壓模鑄造技術(shù)幫助通用公司實(shí)現(xiàn)了更加高效的儀表板設(shè)計(jì)，現(xiàn)在能夠整合在一起的部件數(shù)量更多，降低的重量達(dá)到了40%到45%。圖2(b)展示的為別克LaCrosse上使用的鎂合金儀表板橫梁，重量6.9公斤。

雖然較高的生產(chǎn)率得到保障，但是傳統(tǒng)的鎂合金或鋁合金高壓壓模鑄造工藝存在一個(gè)很大的缺點(diǎn)，那就是高速?lài)娚淙廴诮饘龠^(guò)程生成的滯留氣會(huì)最終導(dǎo)致鑄造件的高空隙率。而擠壓鑄造除了可以最大程度上阻止湍流的出現(xiàn)，還能夠通過(guò)利用熔融金屬過(guò)熱量的絕對(duì)最小值來(lái)降低鑄造件的空隙率。熔融金屬往往需要較高的鑄造溫度，但液態(tài)金屬并不是模具填充所必須的，因?yàn)楦邏阂材茏尳饘侔l(fā)生形變，所以擠壓鑄造是一種可實(shí)現(xiàn)的鑄造工藝。大斷面部件的鑄造過(guò)程中，孔隙出現(xiàn)的概率會(huì)增大，這時(shí)在作用壓力下液態(tài)或半液態(tài)金屬?gòu)臒狳c(diǎn)注入已存在的氣孔中以防止氣泡進(jìn)一步膨脹。擁有較大凝固范圍的合金可調(diào)節(jié)性較強(qiáng)，這樣在較低的作用壓力下就能夠制造出致密鑄造件。

通用公司聲稱(chēng)通過(guò)在生產(chǎn)工藝中應(yīng)用較高的擠注壓力，立式積壓鑄造系統(tǒng)有效提高了鑄造一體化水平；更重要的是，全密封的鎂合金熔化和傳輸系統(tǒng)大幅度提高了鑄造件的性能表現(xiàn)和質(zhì)量，因?yàn)槿廴诮饘俦砻婊旧贤耆c空氣隔絕，防止了氧化物產(chǎn)生造成的合金純度下降。擠壓鑄造的另一優(yōu)勢(shì)為可以使用鑄造件代替鍛造件，從而節(jié)約成本；推廣鎂合金材料的目的不僅是為了滿(mǎn)足消費(fèi)者更低花銷(xiāo)、更高燃油經(jīng)濟(jì)性、更優(yōu)異性能的需要，更是為了更好地利用中國(guó)范圍內(nèi)材料鎂實(shí)用性高的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)的金屬鎂出口量占全球總量的80%。

金屬鎂的密度比鋁更輕，因此可以進(jìn)一步提高汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性，通用公司全新的鑄造技術(shù)讓使用鎂作為原材料加工生產(chǎn)汽車(chē)零部件變得更加方便。在汽車(chē)材料領(lǐng)域中，鎂合金是迄今為止能夠大批量生產(chǎn)的密度最低金屬材料；和鋁合金材料相比，選用鎂合金的相同尺寸零部件重量要輕30%，而早先的研究顯示：汽車(chē)的重量每降低150公斤，燃油經(jīng)濟(jì)性將提高7%。

立式擠壓鑄造機(jī)器的設(shè)計(jì)研發(fā)是由美國(guó)底特律和中國(guó)上海的通用輕量化材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)共同完成的，該機(jī)器放置在前沿技術(shù)中心內(nèi)的微型鑄造和成型實(shí)驗(yàn)室中；前沿技術(shù)中心還擁有機(jī)械試驗(yàn)設(shè)備、微結(jié)構(gòu)分析、金屬學(xué)、電化學(xué)等實(shí)驗(yàn)室，同樣致力于研發(fā)高性?xún)r(jià)比的輕量化技術(shù)。2013年5月，通用公司與泛亞汽車(chē)技術(shù)中心就憑借成功研發(fā)并大批量生產(chǎn)的鎂合金強(qiáng)化行李箱蓋獲得了2013年國(guó)際鎂協(xié)會(huì)優(yōu)秀獎(jiǎng)。

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