صناعة السيارات تستخدم صب المغنيسيوم على نطاق واسع. القوة الدافعة الأساسية تأتي من التداخل المتعدد من الطلب الخفيف، ومزايا الأداء والتوجه السياسي.الأسباب المحددة هي كما يلي:
1خفيفة الوزن وتقليل الوزن، تحسين كفاءة استهلاك الوقود
ميزة الكثافة: كثافة سبيكة المغنيسيوم هي حوالي 1.8g / cm3 فقط ، وهو 2/3 من سبيكة الألومنيوم (2.7g / cm3) و 1/4 من الصلب (7.8g / cm3).يتم تقليل الوزن بشكل كبير تحت نفس الحجم.
حالة: إذا تم استبدال محور عجلة السيارة منسبيكة الألومنيومإلىسبيكة المغنيسيوم، يمكن تخفيض وزن محور عجلة واحدة بنحو 30٪ ~ 50٪.
توفير الوقود: لكل 100 كيلوغرام من انخفاض وزن السيارة، يمكن تخفيض استهلاك الوقود لكل 100 كيلومتر بنسبة 0.3 ~ 0.5 لتر.خفض الوزن بنسبة 10٪ يمكن أن يزيد من نطاق الركوب بنسبة 5٪ ~ 8٪.
الضغوط السياسية: تنفذ العديد من البلدان في جميع أنحاء العالم لوائح صارمة للانبعاثات الكربونية (مثل متوسط هدف انبعاثات الكربون في الاتحاد الأوروبي من 95g CO2/km للسيارات الجديدة في 2025) ،والخفيفة أصبحت طريقة رئيسية لمصنعي السيارات للامتثال للوائح.
2أداء شامل ممتاز لتلبية احتياجات ظروف العمل المعقدة
قوة محددة عالية: تقترب قوة سبيكة المغنيسيوم من سبيكة الألومنيوم ، ولكنها أخف وزناً ومناسبة لتصنيع أجزاء هيكلية تحمل الحمل (مثل أجزاء الهيكل).
امتصاص الصدمات وتقليل الضوضاء: أداء التخفيف من سبيكة المغنيسيوم أفضل من سبيكة الألومنيوم ،والتي يمكن أن تقلل من الاهتزاز والضوضاء أثناء قيادة المركبة (مثل دعامة لوحة الأجهزة).
تبديد الحرارة الجيد: التوصيل الحراري لسبائك المغنيسيوم حوالي 150 ~ 180W / ((m・K) ، وهو مناسب لأجزاء ذات طلب كبير على تبديد الحرارة حول المحرك (مثل غطاء رأس الأسطوانة).
الحماية الكهرومغناطيسية: يمتلك سبيكة المغنيسيوم تأثيرًا جيدًا على الموجات الكهرومغناطيسية ومناسبة لإغلاق علب المعدات الإلكترونية المثبتة في المركبات.
3عملية ناضجة، مناسبة للإنتاج على نطاق واسع
كفاءة عالية في صب المضغ: سبيكة المغنيسيوم لديها سلاسة جيدة في الحالة المنصهرة ، ويمكن أن تحقق صب مرة واحدة من الأجزاء الهيكلية المعقدة من خلال عملية صب المضغ عالية الضغط ،مع دورة إنتاج قصيرة (يمكن التحكم في وقت إنتاج قطعة واحدة في غضون 30 ثانية إلى دقيقتين).
مرونة التصميم: يمكن للقالب دعم الجدران الرقيقة (أقل سمك جدار 0.5 ملم) ، الصب المتكامل (مثل دمج وحدات وظيفية متعددة) ،خفض عدد الأجزاء وتكاليف التجميع.
4ميزات حماية البيئة وإعادة التدوير
قابلة لإعادة التدوير: معدل استرداد سبيكة المغنيسيوم يتجاوز 90٪ ، ويمكن استخدام نفايات الصب مباشرة لإعادة إنتاجها بعد الصهر ،التي تلبي متطلبات التنمية المستدامة لصناعة السيارات.
إنتاج طاقة منخفضة: بالمقارنة مع سبيكة الألومنيوم ، فإن درجة حرارة انصهار سبيكة المغنيسيوم أقل (حوالي 650 درجة مئوية مقابل سبيكة الألومنيوم 700 ~ 750 درجة مئوية) ، ويتم تقليل استهلاك الطاقة بنحو 15٪ ~ 20٪.
ما هي أجزاء التطبيق النموذجية للصب المغنيسيوم في صناعة السيارات؟
تم توسيع تطبيق صب المغنيسيوم في مجال السيارات من الأجزاء غير تحمل الحمل إلى المكونات الهيكلية الرئيسية. فيما يلي سيناريوهات التطبيق الأساسية:
1نظام الطاقة
غطاء علبة التروس: استبدال سبيكة الألومنيوم أو الحديد الصلب، وتقليل الوزن بنحو 30٪،وتحسين كفاءة إزالة الحرارة (مثل حالة علبة التروس من سبيكة المغنيسيوم لشركة سيارات ألمانية).
غطاء رأس أسطوانة المحرك: يغطي الجزء العلوي من المحرك ، ويقلل من الاهتزاز والضوضاء ، ومقاوم للزيت ودرجة الحرارة العالية (درجة حرارة العمل ≤ 150 درجة مئوية).
غطاء المشبك: يستخدم في ناقلات التروس اليدوية، والتي تتطلب قوة عالية واستقرار الأبعاد.
2هيكل و نظام التعليق
عقدة القيادة: تربط العجلة ونظام التعليق ، وتحتاج إلى تحمل الأحمال المعقدة.يمكن أن تقلل مفصل القيادة من سبيكة المغنيسيوم من الوزن بنسبة تزيد عن 50٪ مقارنة مع أجزاء الصلب (مثل حالة سيارة كهربائية أمريكية).
دعامة التعليق: تدعم مدعومات الصدمات والريشات والمكونات الأخرى لتحسين استقرار القيادة.
العجلة: تستخدم النماذج الراقية (مثل السيارات الرياضية وسيارات الدفع الرباعي الفاخرة) عجلات من سبيكة المغنيسيوم ، وهي خفيفة الوزن وصلبة عالية.بعض عجلات السباق تستخدم حتى سبيكة المغنيسيوم والليثيوم (الكثافة منخفضة.2g/cm3).
3الهيكل والجهاز الداخلي
إطار لوحة الأجهزة: كدعم أساسي للداخل ، فإنه يتطلب تشوهًا منخفضًا وتجميعًا سهلًا.يمكن لإطار سبيكة المغنيسيوم دمج وحدات وظيفية مثل منافذ تكييف الهواء ومؤسسات الوسائد الهوائية.
إطار المقعد: يقلل إطار المقعد وآلية ضبط الوزن مع تحسين سلامة الاصطدام (مثل حالة إطار مقعد سبائك المغنيسيوم لشركة سيارات يابانية).
إطار عجلة القيادة: استبدال سبيكة الألومنيوم، وتقليل الوزن بنحو 20٪ وتحسين الملمس من خلال المعالجة السطحية (مثل الغسيل الكهربائي).
4المكونات الرئيسية الأخرى
غلاف البطارية: تتطلب الغلاف الخارجي لبطارية مركبات الطاقة الجديدة خفيفة الوزن.مقاومة الصدمة والدرع الكهرومغناطيسي (مثل بطارية سبيكة المغنيسيوم في السيارة الكهربائية المنزلية، وهو 40% أخف من سبيكة الألومنيوم).
غطاء نهاية المحرك: يستخدم لدفع المحرك ، يحتاج إلى مراعاة كل من تبديد الحرارة والقوة الهيكلية.
دعامة الدواسة: يتطلب الهيكل الداعم لدواسة الفرامل ودواسة الوقود صلابة عالية وسلامة.
الاتجاهات المستقبلية: من "الاستبدال الجزئي" إلى "تكامل النظام"
With the breakthroughs in the research and development of magnesium alloy materials (such as high-strength magnesium-rare earth alloys) and process innovations (such as semi-solid die casting and vacuum die casting)، سيتم توسيع تطبيق صب المغنيسيوم في مجال السيارات إلى المكونات عالية الإجهاد (مثل الأطر الفرعية ، أسطوانات الهيكل) والأجزاء الهيكلية المتكاملة الكبيرة.حاولت شركة صناعة السيارات الدولية استخدام سبائك المغنيسيوم لتصنيع إطارات السيارات، والذي يقلل من الوزن بنسبة تزيد عن 60٪ مقارنة بأطر الفولاذ التقليدية.
في ظل موجة خفيفة الوزن ، أصبحت صب المغنيسيوم واحدة من المواد الأساسية لتحويل "الكربون المنخفض" و "التشغيل الكهربائي" لصناعة السيارات.
صناعة السيارات تستخدم صب المغنيسيوم على نطاق واسع. القوة الدافعة الأساسية تأتي من التداخل المتعدد من الطلب الخفيف، ومزايا الأداء والتوجه السياسي.الأسباب المحددة هي كما يلي:
1خفيفة الوزن وتقليل الوزن، تحسين كفاءة استهلاك الوقود
ميزة الكثافة: كثافة سبيكة المغنيسيوم هي حوالي 1.8g / cm3 فقط ، وهو 2/3 من سبيكة الألومنيوم (2.7g / cm3) و 1/4 من الصلب (7.8g / cm3).يتم تقليل الوزن بشكل كبير تحت نفس الحجم.
حالة: إذا تم استبدال محور عجلة السيارة منسبيكة الألومنيومإلىسبيكة المغنيسيوم، يمكن تخفيض وزن محور عجلة واحدة بنحو 30٪ ~ 50٪.
توفير الوقود: لكل 100 كيلوغرام من انخفاض وزن السيارة، يمكن تخفيض استهلاك الوقود لكل 100 كيلومتر بنسبة 0.3 ~ 0.5 لتر.خفض الوزن بنسبة 10٪ يمكن أن يزيد من نطاق الركوب بنسبة 5٪ ~ 8٪.
الضغوط السياسية: تنفذ العديد من البلدان في جميع أنحاء العالم لوائح صارمة للانبعاثات الكربونية (مثل متوسط هدف انبعاثات الكربون في الاتحاد الأوروبي من 95g CO2/km للسيارات الجديدة في 2025) ،والخفيفة أصبحت طريقة رئيسية لمصنعي السيارات للامتثال للوائح.
2أداء شامل ممتاز لتلبية احتياجات ظروف العمل المعقدة
قوة محددة عالية: تقترب قوة سبيكة المغنيسيوم من سبيكة الألومنيوم ، ولكنها أخف وزناً ومناسبة لتصنيع أجزاء هيكلية تحمل الحمل (مثل أجزاء الهيكل).
امتصاص الصدمات وتقليل الضوضاء: أداء التخفيف من سبيكة المغنيسيوم أفضل من سبيكة الألومنيوم ،والتي يمكن أن تقلل من الاهتزاز والضوضاء أثناء قيادة المركبة (مثل دعامة لوحة الأجهزة).
تبديد الحرارة الجيد: التوصيل الحراري لسبائك المغنيسيوم حوالي 150 ~ 180W / ((m・K) ، وهو مناسب لأجزاء ذات طلب كبير على تبديد الحرارة حول المحرك (مثل غطاء رأس الأسطوانة).
الحماية الكهرومغناطيسية: يمتلك سبيكة المغنيسيوم تأثيرًا جيدًا على الموجات الكهرومغناطيسية ومناسبة لإغلاق علب المعدات الإلكترونية المثبتة في المركبات.
3عملية ناضجة، مناسبة للإنتاج على نطاق واسع
كفاءة عالية في صب المضغ: سبيكة المغنيسيوم لديها سلاسة جيدة في الحالة المنصهرة ، ويمكن أن تحقق صب مرة واحدة من الأجزاء الهيكلية المعقدة من خلال عملية صب المضغ عالية الضغط ،مع دورة إنتاج قصيرة (يمكن التحكم في وقت إنتاج قطعة واحدة في غضون 30 ثانية إلى دقيقتين).
مرونة التصميم: يمكن للقالب دعم الجدران الرقيقة (أقل سمك جدار 0.5 ملم) ، الصب المتكامل (مثل دمج وحدات وظيفية متعددة) ،خفض عدد الأجزاء وتكاليف التجميع.
4ميزات حماية البيئة وإعادة التدوير
قابلة لإعادة التدوير: معدل استرداد سبيكة المغنيسيوم يتجاوز 90٪ ، ويمكن استخدام نفايات الصب مباشرة لإعادة إنتاجها بعد الصهر ،التي تلبي متطلبات التنمية المستدامة لصناعة السيارات.
إنتاج طاقة منخفضة: بالمقارنة مع سبيكة الألومنيوم ، فإن درجة حرارة انصهار سبيكة المغنيسيوم أقل (حوالي 650 درجة مئوية مقابل سبيكة الألومنيوم 700 ~ 750 درجة مئوية) ، ويتم تقليل استهلاك الطاقة بنحو 15٪ ~ 20٪.
ما هي أجزاء التطبيق النموذجية للصب المغنيسيوم في صناعة السيارات؟
تم توسيع تطبيق صب المغنيسيوم في مجال السيارات من الأجزاء غير تحمل الحمل إلى المكونات الهيكلية الرئيسية. فيما يلي سيناريوهات التطبيق الأساسية:
1نظام الطاقة
غطاء علبة التروس: استبدال سبيكة الألومنيوم أو الحديد الصلب، وتقليل الوزن بنحو 30٪،وتحسين كفاءة إزالة الحرارة (مثل حالة علبة التروس من سبيكة المغنيسيوم لشركة سيارات ألمانية).
غطاء رأس أسطوانة المحرك: يغطي الجزء العلوي من المحرك ، ويقلل من الاهتزاز والضوضاء ، ومقاوم للزيت ودرجة الحرارة العالية (درجة حرارة العمل ≤ 150 درجة مئوية).
غطاء المشبك: يستخدم في ناقلات التروس اليدوية، والتي تتطلب قوة عالية واستقرار الأبعاد.
2هيكل و نظام التعليق
عقدة القيادة: تربط العجلة ونظام التعليق ، وتحتاج إلى تحمل الأحمال المعقدة.يمكن أن تقلل مفصل القيادة من سبيكة المغنيسيوم من الوزن بنسبة تزيد عن 50٪ مقارنة مع أجزاء الصلب (مثل حالة سيارة كهربائية أمريكية).
دعامة التعليق: تدعم مدعومات الصدمات والريشات والمكونات الأخرى لتحسين استقرار القيادة.
العجلة: تستخدم النماذج الراقية (مثل السيارات الرياضية وسيارات الدفع الرباعي الفاخرة) عجلات من سبيكة المغنيسيوم ، وهي خفيفة الوزن وصلبة عالية.بعض عجلات السباق تستخدم حتى سبيكة المغنيسيوم والليثيوم (الكثافة منخفضة.2g/cm3).
3الهيكل والجهاز الداخلي
إطار لوحة الأجهزة: كدعم أساسي للداخل ، فإنه يتطلب تشوهًا منخفضًا وتجميعًا سهلًا.يمكن لإطار سبيكة المغنيسيوم دمج وحدات وظيفية مثل منافذ تكييف الهواء ومؤسسات الوسائد الهوائية.
إطار المقعد: يقلل إطار المقعد وآلية ضبط الوزن مع تحسين سلامة الاصطدام (مثل حالة إطار مقعد سبائك المغنيسيوم لشركة سيارات يابانية).
إطار عجلة القيادة: استبدال سبيكة الألومنيوم، وتقليل الوزن بنحو 20٪ وتحسين الملمس من خلال المعالجة السطحية (مثل الغسيل الكهربائي).
4المكونات الرئيسية الأخرى
غلاف البطارية: تتطلب الغلاف الخارجي لبطارية مركبات الطاقة الجديدة خفيفة الوزن.مقاومة الصدمة والدرع الكهرومغناطيسي (مثل بطارية سبيكة المغنيسيوم في السيارة الكهربائية المنزلية، وهو 40% أخف من سبيكة الألومنيوم).
غطاء نهاية المحرك: يستخدم لدفع المحرك ، يحتاج إلى مراعاة كل من تبديد الحرارة والقوة الهيكلية.
دعامة الدواسة: يتطلب الهيكل الداعم لدواسة الفرامل ودواسة الوقود صلابة عالية وسلامة.
الاتجاهات المستقبلية: من "الاستبدال الجزئي" إلى "تكامل النظام"
With the breakthroughs in the research and development of magnesium alloy materials (such as high-strength magnesium-rare earth alloys) and process innovations (such as semi-solid die casting and vacuum die casting)، سيتم توسيع تطبيق صب المغنيسيوم في مجال السيارات إلى المكونات عالية الإجهاد (مثل الأطر الفرعية ، أسطوانات الهيكل) والأجزاء الهيكلية المتكاملة الكبيرة.حاولت شركة صناعة السيارات الدولية استخدام سبائك المغنيسيوم لتصنيع إطارات السيارات، والذي يقلل من الوزن بنسبة تزيد عن 60٪ مقارنة بأطر الفولاذ التقليدية.
في ظل موجة خفيفة الوزن ، أصبحت صب المغنيسيوم واحدة من المواد الأساسية لتحويل "الكربون المنخفض" و "التشغيل الكهربائي" لصناعة السيارات.
