صناعة السيارات تستخدم صب المغنيسيوم على نطاق واسع. القوة الدافعة الأساسية تأتي من التداخل المتعدد من الطلب خفيف الوزن، ومزايا الأداء وتوجه السياسة.الأسباب المحددة هي كما يلي:
1خفيفة الوزن وتقليل الوزن، تحسين كفاءة الوقود والقدرة على التحمل
ميزة الكثافة: الكثافة من سبائك المغنيسيوم هو فقط حوالي 1.8g/cm3، والتي هي 2/3 من سبائك 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 من سبائك الألومنيوم إلى سبائك المغنيسيوم ، يمكن تقليل وزن محور عجلة واحدة بنحو 30٪ ~ 50٪.
توفير الوقود: لكل 100 كيلوغرام من انخفاض وزن المركبة، يمكن أن يقلل استهلاك الوقود لكل 100 كيلومتر من 0.3 إلى 0.5 لتر؛a 10٪ تخفيض الوزن can increase the cruising range by 5٪~ 8٪.
الضغط السياسي: العديد من البلدان حول العالم تنفذ لوائح صارمة لإنبعاثات الكربون (مثل متوسط هدف انبعاثات الكربون في الاتحاد الأوروبي من 95g CO2/km للسيارات الجديدة في 2025) ،و أصبح خفيف الوزن مسارًا رئيسيًا لصناع السيارات للامتثال للوائح.
2أداء شامل ممتاز لتلبية احتياجات ظروف العمل المعقدة
قوة محددة عالية: قوة سبائك المغنيسيوم قريبة من قوة سبائك الألومنيوم، ولكنها أخف وزناً ومناسبة لتصنيع أجزاء هيكلية تحمل الحمل (مثل أجزاء الهيكل).
امتصاص الصدمة وتقليل الضوضاء: أداء التخفيف من سبائك المغنيسيوم هو أفضل من سبائك الألومنيوم،الذي يمكن أن يقلل من الاهتزاز والضوضاء أثناء قيادة المركبة (مثل الجهاز).
تبديد الحرارة الجيد: التوصيل الحراري من سبيكة المغنيسيوم حوالي 150 ~ 180W / ((m・K) ، والذي مناسب لقطع الطلب الحراري العالي حول المحرك (مثل غطاء رأس الأسطوانة).
الحماية الكهرومغناطيسية: سبيكة المغنيسيوم لها تأثير جيد على الموجات الكهرومغناطيسية وهي مناسبة لتركيبات المعدات الإلكترونية الموجودة في المركبات.
3عملية ناضجة، مناسبة لإنتاج واسع النطاق
عالية كفاءة القذف الميت: سبائك المغنيسيوم لديه سائلة جيدة في حالة الصهر، ويمكن أن تحقق التشكيل مرة واحدة من أجزاء هيكلية معقدة من خلال عملية القذف الميت عالية الضغط،مع دورة إنتاج قصيرة (يمكن التحكم في وقت إنتاج قطعة واحدة في غضون 30 ثانية إلى 2 دقائق).
مرونة التصميم: يمكن أن يدعم القالب الجدار الرقيق (حد أدنى سمك الجدار 0.5mm) ، القالب المتكامل (مثل دمج وحدات وظيفية متعددة) ،الحد من عدد الأجزاء وتكاليف التجميع.
4. حماية البيئة ومزايا إعادة التدوير
قابلة لإعادة التدوير: معدل الاسترداد من سبائك المغنيسيوم يتجاوز 90٪، ويمكن استخدام النفايات الصب مباشرة لتكاثر بعد الصهر،الذي يلبي متطلبات التنمية المستدامة لصناعة السيارات.
إنتاج طاقة منخفضة: مقارنة مع سبائك الألومنيوم، فإن درجة حرارة انصهار سبائك المغنيسيوم أقل (حوالي 650 درجة مئوية مقابل سبائك الألومنيوم 700 ~ 750 درجة مئوية) ، ويتم تقليل استهلاك الطاقة بنحو 15 ~ 20٪.
ما هي أجزاء التطبيق النموذجية للصب المغنيسيوم في صناعة السيارات؟
وقد توسعت تطبيقات صب المغنيسيوم في مجال السيارات من أجزاء غير تحمل الحمل إلى مكونات هيكلية رئيسية.
1نظام الطاقة
علبة التروس: استبدال سبائك الألومنيوم أو الحديد الجيري، تقليل الوزن بنحو 30٪،وتحسين كفاءة تبديد الحرارة (مثل حالة صندوق معدات سبائك المغنيسيوم من شركة سيارة ألمانية).
غطاء رأس أسطوانة المحرك: يغطي الجزء العلوي من المحرك، ويقلل من الاهتزاز والضوضاء، ويتحمل الزيت ودرجة الحرارة العالية (درجة الحرارة العاملة ≤150 درجة مئوية).
منزلة القلادة: تستخدم للناقلات اليدوية، وتتطلب قوة عالية واستقرار قياسي.
2. الهيكل و نظام التعليق
عقدة القيادة: تربط العجلة ونظام التعليق، وتحتاج إلى تحمل أحمال معقدة.يمكن أن تقلل مفصل القيادة المعدنية من المغنيسيوم من الوزن بنسبة تزيد عن 50٪ مقارنة مع أجزاء الفولاذ (مثل حالة سيارة كهربائية أمريكية).
دعامة التعليق: تدعم المسامير، الينابيع وغيرها من المكونات لتحسين استقرار التعامل.
العجلات: تستخدم الطرازات الراقية (مثل السيارات الرياضية وسيارات الدفع الرباعي الفاخرة) عجلات من سبيكة المغنيسيوم، والتي هي خفيفة الوزن وعالية الصلابة.بعض عجلات السباق حتى استخدام سباق المغنيسيوم-ليثيوم سبائك (الكثافة منخفضة إلى 1.2 غرام/سم 3).
3. جسم و نظام داخلي
إطار لوحة الأدوات: كدعم أساسي للداخل، فإنه يتطلب انخفاض التشوه وسهولة التجميع.يمكن أن يدمج الإطار المغنيسيوم سبائك وحدات وظيفية مثل منافذ تكييف الهواء وأقواس أكياس الهواء.
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، تقليل الوزن بنحو 20%، وتحسين النسيج من خلال معالجة السطح (مثل الغسيل الكهربائي).
4مكونات رئيسية أخرى
قشرة البطارية: القشرة الخارجية لبطارية مركبات الطاقة الجديدة تتطلب وزن خفيفمقاومة التأثير والدرع الكهرومغناطيسي (مثل بطارية المغنيسيوم من سيارة كهربائية محلية)، والتي هي 40% أخف وزنا من سبائك الألومنيوم).
غطاء نهاية المحرك: يستخدم لتشغيل المحرك، يحتاج إلى أخذ في الاعتبار كل من تبديد الحرارة والقوة الهيكلية.
دعامة الدواسة: الهيكل الداعم لدواسة الفرامل والدواسة المتسارعة يتطلب صلابة عالية وسلامة.
الاتجاهات المستقبلية: من "البدل 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)، فإن تطبيق صب المغنيسيوم في مجال السيارات سوف يتوسع إلى مكونات عالية الإجهاد (مثل الأطر الفرعية ، وأشعة الهيكل) والأجزاء الهيكلية المتكاملة الكبيرة.حاولت شركة عالمية للسيارات استخدام سبائك المغنيسيوم لتصنيع إطارات المركبات، والذي يقلل الوزن بأكثر من 60% مقارنة بأطر الفولاذ التقليدية.
تحت موجة خفيفة الوزن، صب المغنيسيوم أصبحت واحدة من المواد الأساسية ل "الكربونية المنخفضة" و "التحول الكهربائي" من صناعة السيارات.
صناعة السيارات تستخدم صب المغنيسيوم على نطاق واسع. القوة الدافعة الأساسية تأتي من التداخل المتعدد من الطلب خفيف الوزن، ومزايا الأداء وتوجه السياسة.الأسباب المحددة هي كما يلي:
1خفيفة الوزن وتقليل الوزن، تحسين كفاءة الوقود والقدرة على التحمل
ميزة الكثافة: الكثافة من سبائك المغنيسيوم هو فقط حوالي 1.8g/cm3، والتي هي 2/3 من سبائك 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 من سبائك الألومنيوم إلى سبائك المغنيسيوم ، يمكن تقليل وزن محور عجلة واحدة بنحو 30٪ ~ 50٪.
توفير الوقود: لكل 100 كيلوغرام من انخفاض وزن المركبة، يمكن أن يقلل استهلاك الوقود لكل 100 كيلومتر من 0.3 إلى 0.5 لتر؛a 10٪ تخفيض الوزن can increase the cruising range by 5٪~ 8٪.
الضغط السياسي: العديد من البلدان حول العالم تنفذ لوائح صارمة لإنبعاثات الكربون (مثل متوسط هدف انبعاثات الكربون في الاتحاد الأوروبي من 95g CO2/km للسيارات الجديدة في 2025) ،و أصبح خفيف الوزن مسارًا رئيسيًا لصناع السيارات للامتثال للوائح.
2أداء شامل ممتاز لتلبية احتياجات ظروف العمل المعقدة
قوة محددة عالية: قوة سبائك المغنيسيوم قريبة من قوة سبائك الألومنيوم، ولكنها أخف وزناً ومناسبة لتصنيع أجزاء هيكلية تحمل الحمل (مثل أجزاء الهيكل).
امتصاص الصدمة وتقليل الضوضاء: أداء التخفيف من سبائك المغنيسيوم هو أفضل من سبائك الألومنيوم،الذي يمكن أن يقلل من الاهتزاز والضوضاء أثناء قيادة المركبة (مثل الجهاز).
تبديد الحرارة الجيد: التوصيل الحراري من سبيكة المغنيسيوم حوالي 150 ~ 180W / ((m・K) ، والذي مناسب لقطع الطلب الحراري العالي حول المحرك (مثل غطاء رأس الأسطوانة).
الحماية الكهرومغناطيسية: سبيكة المغنيسيوم لها تأثير جيد على الموجات الكهرومغناطيسية وهي مناسبة لتركيبات المعدات الإلكترونية الموجودة في المركبات.
3عملية ناضجة، مناسبة لإنتاج واسع النطاق
عالية كفاءة القذف الميت: سبائك المغنيسيوم لديه سائلة جيدة في حالة الصهر، ويمكن أن تحقق التشكيل مرة واحدة من أجزاء هيكلية معقدة من خلال عملية القذف الميت عالية الضغط،مع دورة إنتاج قصيرة (يمكن التحكم في وقت إنتاج قطعة واحدة في غضون 30 ثانية إلى 2 دقائق).
مرونة التصميم: يمكن أن يدعم القالب الجدار الرقيق (حد أدنى سمك الجدار 0.5mm) ، القالب المتكامل (مثل دمج وحدات وظيفية متعددة) ،الحد من عدد الأجزاء وتكاليف التجميع.
4. حماية البيئة ومزايا إعادة التدوير
قابلة لإعادة التدوير: معدل الاسترداد من سبائك المغنيسيوم يتجاوز 90٪، ويمكن استخدام النفايات الصب مباشرة لتكاثر بعد الصهر،الذي يلبي متطلبات التنمية المستدامة لصناعة السيارات.
إنتاج طاقة منخفضة: مقارنة مع سبائك الألومنيوم، فإن درجة حرارة انصهار سبائك المغنيسيوم أقل (حوالي 650 درجة مئوية مقابل سبائك الألومنيوم 700 ~ 750 درجة مئوية) ، ويتم تقليل استهلاك الطاقة بنحو 15 ~ 20٪.
ما هي أجزاء التطبيق النموذجية للصب المغنيسيوم في صناعة السيارات؟
وقد توسعت تطبيقات صب المغنيسيوم في مجال السيارات من أجزاء غير تحمل الحمل إلى مكونات هيكلية رئيسية.
1نظام الطاقة
علبة التروس: استبدال سبائك الألومنيوم أو الحديد الجيري، تقليل الوزن بنحو 30٪،وتحسين كفاءة تبديد الحرارة (مثل حالة صندوق معدات سبائك المغنيسيوم من شركة سيارة ألمانية).
غطاء رأس أسطوانة المحرك: يغطي الجزء العلوي من المحرك، ويقلل من الاهتزاز والضوضاء، ويتحمل الزيت ودرجة الحرارة العالية (درجة الحرارة العاملة ≤150 درجة مئوية).
منزلة القلادة: تستخدم للناقلات اليدوية، وتتطلب قوة عالية واستقرار قياسي.
2. الهيكل و نظام التعليق
عقدة القيادة: تربط العجلة ونظام التعليق، وتحتاج إلى تحمل أحمال معقدة.يمكن أن تقلل مفصل القيادة المعدنية من المغنيسيوم من الوزن بنسبة تزيد عن 50٪ مقارنة مع أجزاء الفولاذ (مثل حالة سيارة كهربائية أمريكية).
دعامة التعليق: تدعم المسامير، الينابيع وغيرها من المكونات لتحسين استقرار التعامل.
العجلات: تستخدم الطرازات الراقية (مثل السيارات الرياضية وسيارات الدفع الرباعي الفاخرة) عجلات من سبيكة المغنيسيوم، والتي هي خفيفة الوزن وعالية الصلابة.بعض عجلات السباق حتى استخدام سباق المغنيسيوم-ليثيوم سبائك (الكثافة منخفضة إلى 1.2 غرام/سم 3).
3. جسم و نظام داخلي
إطار لوحة الأدوات: كدعم أساسي للداخل، فإنه يتطلب انخفاض التشوه وسهولة التجميع.يمكن أن يدمج الإطار المغنيسيوم سبائك وحدات وظيفية مثل منافذ تكييف الهواء وأقواس أكياس الهواء.
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، تقليل الوزن بنحو 20%، وتحسين النسيج من خلال معالجة السطح (مثل الغسيل الكهربائي).
4مكونات رئيسية أخرى
قشرة البطارية: القشرة الخارجية لبطارية مركبات الطاقة الجديدة تتطلب وزن خفيفمقاومة التأثير والدرع الكهرومغناطيسي (مثل بطارية المغنيسيوم من سيارة كهربائية محلية)، والتي هي 40% أخف وزنا من سبائك الألومنيوم).
غطاء نهاية المحرك: يستخدم لتشغيل المحرك، يحتاج إلى أخذ في الاعتبار كل من تبديد الحرارة والقوة الهيكلية.
دعامة الدواسة: الهيكل الداعم لدواسة الفرامل والدواسة المتسارعة يتطلب صلابة عالية وسلامة.
الاتجاهات المستقبلية: من "البدل 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)، فإن تطبيق صب المغنيسيوم في مجال السيارات سوف يتوسع إلى مكونات عالية الإجهاد (مثل الأطر الفرعية ، وأشعة الهيكل) والأجزاء الهيكلية المتكاملة الكبيرة.حاولت شركة عالمية للسيارات استخدام سبائك المغنيسيوم لتصنيع إطارات المركبات، والذي يقلل الوزن بأكثر من 60% مقارنة بأطر الفولاذ التقليدية.
تحت موجة خفيفة الوزن، صب المغنيسيوم أصبحت واحدة من المواد الأساسية ل "الكربونية المنخفضة" و "التحول الكهربائي" من صناعة السيارات.
