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近日，國際鎂協(xié)(IMA)將2020年度IMA最佳制造工藝獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了業(yè)界首款面向量產(chǎn)開發(fā)的鍛旋鎂合金輪轂項(xiàng)目，聯(lián)合獲獎(jiǎng)單位是通用汽車、中信戴卡股份有限公司、西安理工大學(xué)、北京華北輕合金有限公司、嘉瑞國際控股有限公司。
該款鍛旋鎂合金輪轂是由通用汽車中國科學(xué)研究院牽頭，聯(lián)合中國供應(yīng)商與高校的工程師和科學(xué)家們，通過多年來產(chǎn)學(xué)研用的協(xié)作取得的開放式創(chuàng)新成果。通過該合作項(xiàng)目制成的19″×8.5″的鍛旋鎂合金輪轂重量?jī)H為9公斤左右，較相同尺寸規(guī)格的鍛旋鋁合金輪轂減重超過2公斤。
該款鎂合金輪轂的生產(chǎn)制造工藝可以方便地在現(xiàn)有的鍛旋鋁合金輪轂產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)，從而避免了額外設(shè)備資產(chǎn)投入。鍛旋工藝由第一步的初步鍛造和后續(xù)的旋壓組成。其中，旋壓加工中材料需承受較高的應(yīng)變速率與較大的變形量，因此對(duì)于材料的成型性能有著較高的要求。通過對(duì)市場(chǎng)上常用的鎂合金進(jìn)行細(xì)致評(píng)估和深入研究后，一種含有鋯元素的鎂合金(牌號(hào)ZK30)被選為了最終的量產(chǎn)材料。經(jīng)過適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整，該合金能夠在現(xiàn)有的鍛旋鋁合金的產(chǎn)線上展示出良好的成型性能，并且在最終產(chǎn)品的外輪緣處取樣獲得的典型的拉伸性能為屈服強(qiáng)度180MPa，抗拉強(qiáng)度270MPa以及15%的斷后延伸率。良好的力學(xué)性能保證該產(chǎn)品能夠通過主機(jī)廠產(chǎn)品開發(fā)和驗(yàn)證流程中所要求的嚴(yán)苛的性能測(cè)試，包括徑向疲勞，彎曲疲勞，13度沖擊以及90度沖擊試驗(yàn)等。
在該款產(chǎn)品應(yīng)用上車的過程中最為艱巨的任務(wù)是如何防止鎂合金輪轂自身在大氣環(huán)境中的腐蝕，以及它與鑄鐵剎車盤，鋼制螺栓和軸承相接觸所產(chǎn)生的電偶腐蝕。根據(jù)通用汽車的工程標(biāo)準(zhǔn)，鎂合金輪轂需要禁受住一系列嚴(yán)苛的驗(yàn)證包括銅加速腐蝕(CASS)，礫石沖擊，油漆附著力，熱沖擊以及循環(huán)腐蝕試驗(yàn)等。為了解決鎂合金輪轂潛在的腐蝕隱患，通用汽車中國科學(xué)研究院開發(fā)出了一系列專利技術(shù)，包括優(yōu)化微弧氧化涂層(MAO)的微觀結(jié)構(gòu)以及創(chuàng)新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)將鎂合金輪轂與輪轂總成內(nèi)的異種材料隔離開。該款產(chǎn)品現(xiàn)已通過了通用汽車工程標(biāo)準(zhǔn)中所要求的相關(guān)測(cè)試。值得一提的是，其在電偶腐蝕相關(guān)驗(yàn)證中的表現(xiàn)甚至略優(yōu)于常規(guī)的鍛旋鋁合金輪轂。
與此同時(shí)，通用汽車也于近日正式宣布本次獲獎(jiǎng)的鍛旋鎂合金輪轂將作為可選配置，隨著2022款CT4-V BLACKWING和CT5-V BLACKWING車型于2021年夏季在北美市場(chǎng)上市。應(yīng)用該款鍛旋鎂輪替代相同尺寸的鍛造鋁輪可以獲得大于8公斤的簧下質(zhì)量的減輕，從而增強(qiáng)燃油經(jīng)濟(jì)性以及提升操控性與整體駕駛體驗(yàn)。未來，其有望在高端轎跑上獲得更為廣泛的應(yīng)用。
通用汽車中國科學(xué)研究院執(zhí)行院長(zhǎng)王建鋒博士表示：“基于廣泛而深度的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)動(dòng)，我們實(shí)現(xiàn)了因地制宜的開放式創(chuàng)新，成功地將原本屬于賽道和改裝市場(chǎng)的小眾產(chǎn)品拓展至量產(chǎn)車型的原裝配置，樹立了汽車材料創(chuàng)新應(yīng)用的新標(biāo)桿。”
以聯(lián)合材料研究為契機(jī)，通用汽車中國科學(xué)研究院于今年9月正式啟動(dòng)博士后科研工作站，未來將深化以應(yīng)用為導(dǎo)向的基礎(chǔ)科學(xué)研究，繼續(xù)推動(dòng)中國乃至全球技術(shù)創(chuàng)新的商業(yè)化與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
國際鎂協(xié)(IMA)優(yōu)秀獎(jiǎng)評(píng)選活動(dòng)始于1962年，是為展現(xiàn)和鼓勵(lì)鎂在不同領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用的杰出范例而頒發(fā)給相關(guān)企業(yè)的年度獎(jiǎng)項(xiàng)，這一評(píng)選活動(dòng)已經(jīng)為鎂行業(yè)的參與者提供了展示創(chuàng)新產(chǎn)品和制造技術(shù)的絕佳機(jī)會(huì)，也是鎂行業(yè)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。國際鎂協(xié)每年頒發(fā)的優(yōu)秀獎(jiǎng)項(xiàng)涉及5個(gè)類別，包括汽車鑄造產(chǎn)品獎(jiǎng)、非汽車類商業(yè)鑄造獎(jiǎng)、制造工藝獎(jiǎng)、變形加工產(chǎn)品獎(jiǎng)和環(huán)境責(zé)任獎(jiǎng)。
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