從輪轂產(chǎn)品熱銷哈雷、寶馬等知名主機(jī)廠，到挺進(jìn)5G供應(yīng)鏈嶄露鋒芒，再到進(jìn)軍整體機(jī)車車架，新材料的研發(fā)一直支撐著威海萬豐鎂業(yè)科技發(fā)展有限公司向上生長。如今，這位國內(nèi)鎂合金領(lǐng)域“小巨人”的“輪轂”又要奔向何處？
國家“雙碳”戰(zhàn)略背景下，輕量化成為汽車行業(yè)碳減排的焦點(diǎn)。5月19日，走進(jìn)萬豐鎂業(yè)250萬件數(shù)字輕量化高強(qiáng)鎂鋁合金機(jī)車部件生產(chǎn)基地，2條生產(chǎn)線正滿負(fù)荷生產(chǎn)，高強(qiáng)鋁銅合金新材料經(jīng)過配制、澆注、加工、測試后，源源不斷地產(chǎn)出副車架，它們將運(yùn)往哈雷、寶馬、杜卡迪等主機(jī)廠，安裝到大排量機(jī)車上，成為前后車橋的“骨架”，阻擋振動和噪音，提升駕駛舒適性。
“骨架”自然要有足夠的強(qiáng)度，而萬豐鎂業(yè)的這款副車架最薄處僅有3mm，減重效果是傳統(tǒng)產(chǎn)品的50%以上，卻依然擁有著與航空航天產(chǎn)品一樣的500MPa抗拉強(qiáng)度，直徑5mm高強(qiáng)鎂鋁合金試棒最重可以吊起1000公斤的重量。
“傳統(tǒng)副車架是用鑄鐵做的，非常重，而且部件需要焊接在一起，工序成本較高。”公司高級工程師劉旦說，2018年，哈雷提出了部件輕量化的需求，這加速了公司新材料和新工藝的研發(fā)。
強(qiáng)度要高，重量還要輕，鋁銅合金成了最佳選擇，而這款材料一直應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，并沒有在民用領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用，怎么打破“次元壁”？“之前的鋁銅合金中有貴金屬‘釩’，價(jià)格昂貴，高達(dá)150萬/噸，要想用在民用領(lǐng)域，必須找到性價(jià)比更高的元素。”研發(fā)人員們大量查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在鋁銅合金中加入稀土元素可以起到很好的強(qiáng)化效果，而10多種稀土元素哪個(gè)才是最合適的，“只有一個(gè)笨辦法，一個(gè)一個(gè)試。”
查找文獻(xiàn)、交叉試驗(yàn)、對比優(yōu)化……每一種稀土元素都被“掰碎了”，研發(fā)人員們窮盡每一種可能，推動試驗(yàn)結(jié)果上的微小改變，尋找“最優(yōu)解”。最終，經(jīng)歷過一次次失敗、一次次在夏天守著780℃的熔爐做試驗(yàn)后，他們找到了一種價(jià)格低廉但性能優(yōu)異的稀土元素來替代貴金屬“釩”，材料強(qiáng)度一致，材料成本最高下降了1萬/噸。
合適的材料找到了，接下來要攻克的就是成型工藝。“鋁合金凝固過程中會產(chǎn)生大量的晶粒，晶粒越小流動得越快，要想制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的副車架，必須保證材料有較高的流動性。”劉旦說，為此，他們研發(fā)出了含有微米級陶瓷顆粒的晶種合金，并通過模流分析，對充型及凝固過程進(jìn)行分析，獲得最佳產(chǎn)品及模具結(jié)構(gòu)，形成高強(qiáng)中空薄壁大尺寸鑄造技術(shù)。
一切的研發(fā)，都指向一個(gè)目標(biāo)——輕量化。為何對輕量化孜孜以求？據(jù)測算，傳統(tǒng)燃油車整備質(zhì)量每減少100kg，每百公里油耗可降低0.3到0.6L，二氧化碳排放可減少約6到14g/km。在環(huán)保節(jié)能和激烈的市場競爭環(huán)境下，輕量化對于節(jié)能減排意義非凡，這也是萬豐鎂業(yè)追尋輕量化的重要原因。目前，公司在材料、成型工藝、產(chǎn)品設(shè)計(jì)上加速輕量化技術(shù)發(fā)展步伐，已研制成功強(qiáng)度更高、輕便節(jié)能的碳纖維輪轂，在輕量減重的同時(shí)保證產(chǎn)品安全、提高性能。
眼下，250萬件數(shù)字輕量化高強(qiáng)鎂鋁合金機(jī)車部件生產(chǎn)基地已正式投產(chǎn)，占地約43畝，建設(shè)2.7萬平方米生產(chǎn)廠房及附屬設(shè)施，購置生產(chǎn)檢測設(shè)備100臺套，年產(chǎn)250萬件數(shù)字輕量化高強(qiáng)鎂鋁合金機(jī)車部件。
在公司輕量化技術(shù)創(chuàng)新中心，萬豐鎂業(yè)正在進(jìn)行高強(qiáng)鋁硅合金的研發(fā)，成本將比鋁銅合金更低，成型性更好，可以預(yù)見，這將進(jìn)一步助力萬豐鎂業(yè)突破競爭重圍，掌握輕量化市場主導(dǎo)權(quán)。
