铝镁合金应用、一体化压铸……行业大咖聚首合肥，把汽车轻量化讲明白了！

2023年，中国汽车销量首次超过3000万辆，其中，安徽省的汽车产量达249.1万辆，位居全国第二。全球超9000万辆的汽车产量，中国占据了其中的1/3。此外，2023年，新能源汽车持续快速增长，销量达949.5万辆，占全球新能源汽车的60%，同时成为第一汽车出口大国。

 

随着全球对环境保护和能源效率的日益重视，汽车轻量化已成为汽车行业发展的重要趋势。在这样的大背景下，中国汽车产业也在不断加快转型升级的步伐，积极推动汽车轻量化有色铸造技术的研发与应用。

 

在此背景下，5月22-24日，备受瞩目的第三届中国国际汽车轻量化铝镁应用大会在安徽合肥圆满举办。本次大会由中华压铸网携手安徽省汽车工程学会联合主办，共吸引了产业链上下游的近千名代表参与，涵盖主机厂和零部件企业、有色铸造（压铸）企业、设备及材料端供应商、行业协会、院校以及汽车行业主流媒体等，规模远超前两届。大会主题：“聚——铝镁，创——未来”，参会代表们纷纷就汽车轻量化技术的未来发展、产业链协同、以及政策环境等议题在现场展开热烈讨论。安徽合肥工大原汽车工程学院院长方锡邦教授、比亚迪弗迪动力魏国总经理等人也出席了该会议。

 

 

值得一提的是，豪华的嘉宾阵容也成为本次大会的一大亮点，由中国工程院院士、重庆市科协主席、国际镁学主席潘复生领衔，更有专程从德国赶来的轻量化专家以及主机厂研发专家、铸造（压铸）行业精英等。他们分享的报告内容丰富、技术前沿，并提出了诸多创新性的解决方案，为参会者呈现了一场知识与创新的盛宴。

 

中国工程院院士、重庆市科协主席、国际镁学主席潘复生

 

汽车轻量化2.0：镁合金替代

 

镁是地球上储量最丰富的资源之一，我国镁矿资源占全球的70%以上，可以说，镁合金是中国能够100%自给的金属，也是我国最具战略优势的金属材料之一，多位院士曾表示镁资源“取之不尽、用之不竭”。

 

除了资源丰富，镁合金还具有适合大批量生产、耐久性好、尺寸稳定性高、力学性能好以及装配更简单、模具寿命更长等诸多优势，最重要的是，镁合金的轻量化优势契合了当下节能减碳的大趋势。合肥工业大学教授张炳力在演讲中表示，镁合金是比铝合金更轻的材料，轻量化效果更明显，并且具有良好的成型性能和导热性能，理论上用铝合金的地方都可以用镁合金代替。

 

合肥工业大学教授张炳力

 

“镁合金是目前最有效也是最环保的轻量化材料之一。”潘复生院士表示道。据他介绍，目前已有数百种镁合金汽车零部件被开发出来，其中有几十种汽车镁合金部件已经得到成功应用，例如汽车中的壳体类零部件、方向盘骨架、转向柱、仪表盘骨架等。“使用镁合金单车可减轻100公斤的重量。”镁瑞丁亚太技术中心主任毛明智在其演讲报告中指出。

 

镁瑞丁亚太技术中心主任毛明智

 

“目前国产汽车单车平均镁合金用量在3-5kg，北美市场单车平均镁合金用量在15kg，根据中国《节能与新能源汽车技术路线图》，我国2030年的目标单车镁合金用量为45kg。”宁波海天智胜金属成型设备有限公司副总经理洪剑文分享了镁合金在汽车领域应用的现状。

 

宁波海天智胜金属成型设备有限公司副总经理洪剑文

 

然而，传统的镁合金铸造工艺中，所用到的保护气体对大气是有污染的，有没有一种更低碳环保的镁合金成型技术呢？镁合金注射成型工艺不乏为一项更低碳环保、安全可控的工艺，并且能大幅提升材料利用率。

 

据洪剑文介绍，注射成型工艺生产的镁合金在智能驾舱、三点类壳体、车身结构件领域有诸多应用。“在驾驶台屏幕背板中，特斯拉、宝马、奔驰、奥迪等指定采用注射成型工艺生产单屏、双屏、三联屏等，国产品牌中的蔚小理，其大部分外观件要求的屏幕背板也都采用了该工艺。”他介绍道。

 

随着一体化超大镁合金铸造技术取得重大突破，该技术成为全球汽车工业的重点发展方向。加上镁合金表面耐腐蚀技术拥有重大进展，以及其本身具有的良好的屏蔽电磁辐射的性能、减震性能等，除了在汽车行业，其在航空、高铁、储能材料等领域也有着诸多应用。潘复生院士表示，镁产业不仅要服务制造业，在某些领域要敢于引领制造业的发展。

 

铝合金铸造的优势与难点

 

虽然镁合金的应用前景非常有潜力，但目前在产业化的过程中仍有诸多瓶颈。例如，镁合金材料价格波动大，材料品类不够丰富，以及成型工艺的品类不够丰富、对于镁合金生产的安全管控还缺乏认知，这些因素都在一定程度上制约了镁合金铸造的产业化发展之路，需要业内人士进一步探索。在当下，铝合金的应用在汽车轻量化领域正发挥着不可或缺的作用。

 

铝合金是一种轻质化的材料，主要应用于发动机气缸体、气缸盖、进气歧管、活塞、变速箱壳体、轮毂等，具有较高的强度和刚性，易于加工，可通过铸造、锻造、挤压等工艺制造出复杂的形状和高精度的部件。此外，其还具有良好的抗腐蚀性能，可在各种环境下长期保持表面光洁和性能稳定，并且易于回收，目前回收率不低于85%。

 

安徽万安汽车零部件有限公司副总经理张昊表示，汽车的轻量化对于减排、节能有着重要作用，汽车每降低自重100kg，全生命周期内减排可达800kg，可节省汽油3吨，对于电动车来说续航里程可增加25kg。随后，他又解释了“簧下质量”的概念，“簧下1斤，簧上10斤”，充分表明了汽车底盘的轻量化对于整车轻量化的重要作用。随着各类铝合金工艺的创新和不断优化，推动了汽车底盘轻量化的快速发展。

 

安徽万安汽车零部件有限公司副总经理张昊

 

“相对于高压铸造而言，低压铸造可以实现零件的空心结构，封闭截面是最优的结构形式。”张昊分享道。对于底盘结构件而言，空心铸件的轻量化效果远大于实心铸件。此外，相比大型压铸机，铝合金低压铸造技术所需的设备和材料成本相对较低，经过T6处理的铝合金能实现较高的强度。“一体化压铸也可以根据实际的产品需求用低压去做，降低成本。”他继续分享道。

 

但低压铸造铝合金也存在一些挑战：例如，易出现缩孔、气孔浇不足等缺陷，对模具结构及铸造仿真提出了极高的要求。热处理带来零件尺寸变形的问题，以及冷热态转换会影响零件生产节拍。通过计算机仿真辅助，结合现场实际，可以准确捕捉充型及冷却过程中的关键参数，提高合格率。通过对热处理过程关键参数的控制以及合理的工艺设计，可以控制零件变形。

 

大型一体化免热处理压铸铝合金材料的开发和应用在推动铝合金材料在汽车领域的进一步应用有着重要的作用。立中合金集团首席材料科学家熊守美教授分享了清华大学和一汽铸造有限公司联合开发的铸态高真空压铸结构件铝合金材料，以及清华-立中系列的免热处理压铸铝合金，可以满足大型一体化后地板、前机舱以及电池壳体的结构件的设计与开发需求。

 

立中合金集团首席材料科学家熊守美教授

 

一体化压铸带来的启示

 

轻量化主要分为结构轻量化、材料轻量化以及工艺轻量化：结构轻量化是轻量化设计的一个重要手段，通过创新的结构设计，可以减少零部件的数量，优化结构，从而实现轻量化；此外，铝合金、镁合金、高强度钢、碳纤维、工程塑料等材料都有轻量化的作用，例如铝合金在前碰撞横梁、发动机舱盖、钢铝混合车身等零部件中有重要应用；在工艺轻量化方面，目前广泛应用的有激光焊接技术、液压成形技术、高强度钢热成型技术、一体化压铸等技术应用。

 

会议现场，来自蔚来汽车的压铸专家王禹彭、极氪汽车智能科技的压铸专家候东锋以及重庆长安的一体化压铸工艺总工艺师曾云波分享了自家企业在一体化压铸领域的实践以及所面临的痛点和挑战。

 

蔚来汽车的压铸专家王禹彭

 

一体化压铸可以很好地实现车身的集成化、轻量化以及平台化，例如，重庆长安的一体化压铸车身前机舱集成了73个冲压件，后地板集成了90个冲压件，极大减少车身制造工序，并且与钢制结构相比减少了20%的重量，前舱吸收效率提升50%，有效保障成员安全。

 

然而，对比传统钢制车身，一体压铸车身在成型工艺、装配方式及连接工艺方面完全不同，零件的尺寸公差和变形矫正方案需要重新摸索，一体压铸工件成型后尺寸很难矫正。压铸工艺的特性、热收缩变形、工艺流程、铸件外观等会影响一体压铸件尺寸。

 

那么，要如何提升一体压铸件的精度呢？曾云波表示，产品结构设计和铸造工艺SE分析质量直接决定了一体化压铸件的成型质量和尺寸精度，模具结构设计决定了工件的成型质量，采用模流分析软件进行应力应变分析，可以提前判断尺寸变形趋势，针对模拟结果可以在模具上进行反变形设计和修模。此外，无法通过模具反变形设计达成的尺寸问题最后可以通过矫形工艺设计解决。

 

重庆长安的一体化压铸工艺总工艺师曾云波

 

候东锋分享了极氪智能压铸工艺系统，该系统集智能生产、监控、反馈、检测、优化为一体，中控机汇总全部核心工艺参数，协同计算。结合了CAE仿真、机器自学习、图像自识别分析等多种前沿技术，实现质量与参数的关联。“依托3D设计、虚拟仿真，我们的L4级智慧压铸工厂实现了车间布局、动力管线的透明化，进行虚拟建造，实现设计符合性100%，大幅缩了短新项目的投产周期。”

 

极氪汽车智能科技的压铸专家候东锋

 

值得一提的是，来自德国的轻量化专家Mr. Jost GAERTNER以及诺瑞肯集团高级副总裁魏宝华分享了一体化压铸的全球布局、海外头部主机厂对于该技术的应用以及欧洲铸造设备及技术对于轻量化的助力。“每一公斤的零部件的轻量化都非常重要。”魏宝华如是说道。此外，德国SW、诺玛科、马帕刀具都分享了其技术对于汽车轻量化领域的推动作用。

 

德国的轻量化专家Mr. Jost GAERTNER

 

诺瑞肯集团高级副总裁魏宝华

 

大会期间，代表们还参观了蔚来汽车 F2 工厂、立中集团安徽生产基地、安徽鑫林模具、安徽优尼科以及安徽鸿劲工厂等，深入了解了汽车轻量化领域的实际应用与先进成果。
 
此次活动的成功举办，为汽车轻量化铝镁应用领域搭建了广泛的交流与合作平台，促进了行业内信息的共享与技术的进步。它不仅展示了我国在该领域的蓬勃发展态势，也为未来汽车行业的轻量化发展指明了方向，相信将推动整个行业迈向新的高度。

 

未来，我们也期待更多业内专家与企业领袖的加入，共同推动汽车轻量化技术的发展，为构建绿色、智能、高效的汽车产业生态贡献力量。