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截止到 2018 年,我國汽車產(chǎn)銷量已到達(dá) 2 800萬輛,如圖 1 所示。我國汽車的龐大市場需求,會使得汽車鑄件的需求大幅度增加。每輛車上大約有 15%~20%的零部件為鑄件,我國汽車鑄件年產(chǎn)量約為 2 000 萬 t。我國 ADI 年產(chǎn)量大約 20 萬 t,但作為汽車零件材料較少,歐美 ADI 產(chǎn)量的 45%都用于汽車零件。
2.1 ADI 汽車底盤懸掛件
東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司在 2011 年對汽車底盤懸掛件進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì),使用 ADI 鑄件代替?zhèn)鹘y(tǒng)鑄鋼件,從控制鐵液化學(xué)成分開始,嚴(yán)格控制鑄造與熱處理工藝,使得 ADI 鑄件力學(xué)性能穩(wěn)定達(dá)到 ASTM A897/A879M—2006《等溫淬火球墨鑄鐵》標(biāo)準(zhǔn)的 1 050-750-7 等級要求,如表 3 所示[10],通過試驗(yàn)考核,滿足設(shè)計(jì)要求。由于 ADI 特殊的輕質(zhì)高強(qiáng)度特性,減少了零件壁厚,使得零件質(zhì)量減少了 39.6%,共減輕質(zhì)量 249.96 kg,大幅度降低了生產(chǎn)成本與汽車油耗,如圖 2 所示。2.2 ADI 齒輪東風(fēng)商用車有限公司鑄造二廠采用 ADI 材料生產(chǎn)康明斯 B 系列發(fā)動機(jī)的齒輪,通過與鍛鋼制造的齒輪相比,可以有效減少成本,降低發(fā)動機(jī)的噪聲,提高發(fā)動機(jī)的質(zhì)量,同時(shí)又縮短了生產(chǎn)周期。該公司在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大了產(chǎn)品范圍,每輛車 ADI 件數(shù)量達(dá)到了 32 件。不僅減重效果好,還提高了使用安全系數(shù)。
一汽鑄造有限公司對 ADI 進(jìn)行了深入的研究,并大量使用在汽車零件中。早在上世紀(jì)七十年代,與鄭州機(jī)械研究所共同開發(fā)了 ADI 螺旋傘齒輪。與傳統(tǒng)精鑄齒輪對比,ADI 螺旋齒輪較好地通過了 20 萬 km 的試驗(yàn),且磨損較小。
2.3 ADI 曲軸曲軸的工作環(huán)境惡劣,對曲軸的材料在性能上有很高的要求,需要很高的疲勞強(qiáng)度、剛度與耐磨性。隨著柴油發(fā)動機(jī)的馬力日益增大,對曲軸、塑性、疲勞強(qiáng)度要求越來越高,一汽鑄造有限公司充分利用了 ADI 材料高強(qiáng)度、高塑性和高疲勞強(qiáng)度的特點(diǎn),開發(fā)了 ADI 曲軸[13]。ADI 曲軸比傳統(tǒng)鍛鋼材料曲軸質(zhì)量更加可靠,且使用壽命大幅增加,同時(shí)進(jìn)行了 ADI 曲軸圓角滾壓工藝實(shí)驗(yàn)。對比試驗(yàn)結(jié)果可知,對 ADI 曲軸進(jìn)行圓角滾壓工藝,可以進(jìn)一步提高曲軸的疲勞強(qiáng)度,通過對 ADI 材料采取圓角滾壓工藝,可以大幅提高曲軸的使用壽命。
2.4 ADI 鋼板彈簧板座
南京航空航天大學(xué)與南京光英爐業(yè)有限公司合作開發(fā)了 ADI 汽車鋼板彈簧板座。通過對熱處理工藝中不同等溫溫度和時(shí)間進(jìn)行對比,確定了最優(yōu)的熱處理工藝:奧氏體加熱溫度為 900℃保溫 30 min,等溫淬火溫度為 340 ℃保溫 60min,最終生產(chǎn)的鋼板彈簧板座硬度為 310~380HBS,抗拉強(qiáng)度大于 1 000 MPa,伸長率 5%。
2.5 其他 ADI 鑄件
河南歐迪艾鑄造有限公司是國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)ADI 鑄件的企業(yè),目前具備 2 萬多噸 ADI 鑄件的年生產(chǎn)能力,形成了以 ADI 汽車零部件為主導(dǎo),積極拓寬 ADI 材料其他應(yīng)用的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式。主要產(chǎn)品有重卡汽車板簧支架系列、客車獨(dú)立懸架系列及電動公交車懸架零部件等。
此外,ADI 材料可以制造汽車高強(qiáng)度與高耐磨的零件,如導(dǎo)向板、各類底盤支架、連桿、活塞、變速箱輸出軸、懸掛控制臂、差速十字軸及吊車托臂等。
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