《超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂可行性研究报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂可行性研究报告.doc（59页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第一部分 项目概述车辆轻量化发展已成为一个必然趋势，在确保车辆综合性能的前提下，增加镁合金产品在其中的比重则成为车辆轻量化的重要手段之一。轮毂作为车辆的重要运动部件，它的轻量化不仅可以提高驾乘舒适度和车辆动力学性能，而且可以节能降耗、减少废气排放。但现有镁合金轮毂制备工艺中，无论是锻造法还是铸造法，镁合金都需要在熔融状态下成形，在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，生产难度很大，制造成本过高，同时，其强度、韧性和疲劳强度还有待进一步改善，目前国外汽车制造商只限用在跑车或概念车中。本公司根据镁合金轮毂的结构特点，提出以超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂方法，将固态镁板在较低温度下进行超塑性成形，避
2、免了熔融成形的不足，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，制造镁合金轮毂强度高、韧性好，耐蚀性好，成形工艺简单，成本低，可广泛应用在普通汽车中，对促进我国汽车行业的车辆轻量化发展有着重要意义，市场前景广阔，并符合国家节能减排政策导向，属指南三（一）1（2）交通工具轻量化用铝、镁、钛轻合金材料制品及深加工产品重点支持范围。目前本项目处于中试生产阶段，涉及的关键技术已解决，相关的技术已授权了4项专利（2项发明专利），产品通过了国家机动车质量监督检验中心测试，各项指标均优于标准要求，并经重庆长安汽车股份有限公司用于车辆行驶试验，得到较为满意的答复，已达成了5000只订货意向，同时，已有多家汽车厂商与本公司
3、达成了订货意向。涉及的创新点为：创新点一：提出了一种超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂的新工艺，实现了镁合金轮毂在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，避免了镁合金在高温熔融状态下形成工艺复杂、成本高等不足，制造镁合金轮毂强度高、韧性好，耐蚀性好。创新点二：设计了一种镁合金汽车轮毂精密成形装置，采用预成形凸模和成形凸模结合在一起对轮毂条幅一次成形，无需后续再冲挤加工，解决现有镁合金轮毂在铸造过程中缩松缩孔以及冷隔、分子结晶粒粗大等的问题。创新点三：提出了一种保护镁合金轮毂的凸台齿形垫加工工艺，解决了镁合金轮毂长期与导电材料接触，易产生电位差，发生电化学腐蚀等不足，延长了轮
4、毂的寿命。59（二）管理团队1、核心团队(1)总经理：刘绍东，男，大学本科学历，公司股东，高级工程师职称。1964年毕业于慈湖学校，获得高中学历；毕业后，响应国家号召，入伍参军。19822001年，自主创业，成立了江苏荣镁轮毂有限公司，并通过努力，获得了宁波大学本科学历，并获得了高级职称。 2002年，与刘兴军组建了宁波江北区徳鑫金属制品有限公司，并且致力于镁合金、铝合金等材料的机械制造工作。2002年2010 年，公司成立后，担任公司总经理职务，负责公司产品研发、市场拓展、公司团队管理。公司管理规范，通过了ISO9001质量体系认证，并注重产学研的发展思路，先后与中国汽车工程研究院产品研发中
5、心、长安大学等科研院所开展了合作，使公司具有较高的起点，实现公司良好的发展态势，并在此期间，注重知识产权的保护，该同志先后申请了多项专利，其中4项发明专利和5项新型专利。其中，本产品超塑性挤压成形工艺制备镁合金汽车轮毂，已获得2项发明专利和2项实用新型专利。本产品的成功开发填补了国内空白，推动了交通工具轻量化的发展要求，具有显著的经济和社会效益，同时，刘绍东在撰写的论镁合金挤压汽车轮毂的研制成功论文在2009年第十二期的中国镁业刊物上获得刊登。(2)市场副总：刘兴军，男，1975年6月出生，公司股东，大学本科学历。1999年毕业于宁波工程学院学校，本科学历；2002年- 今天在公司工作，主要负
6、责国内外市场开拓、销售团队管理、现有客户维护、市场需求调查等工作；目前担任公司的销售部经理职务。该同志有近10年的市场营销经验,经过多年的尝试、探索、学习、磨练，掌握了市场经济的规律与模式，积累了系统而扎实的产品市场的营销经验，因为多年在市场第一线工作，产品市场的复杂变动，培养了他的市场敏感性和对产品营销的创新意识，这种能力在以往工作实践中得到了充分的反映，获得了公司的肯定。该同志与2006年担任本公司市场部经理，在本公司成立的几年中，通过自身的技术与销售经验的有机结合，在该同志的倡导下，公司先后成为中国企业网、国际知名网站Google（谷歌）和阿里巴巴等网络公司的会员。目前公司的产品已销售国
7、内二十多个省市，并出口到美国、印度、丹麦、新加坡、法国、日本、韩国、英国、意大利等国家和地区，形成了健全的销售网络，与该同志是密不可分的。（3）研发部经理：方朋，材料工程专业，研究生学历。2004年毕业于河南科技大学，获得材料工程方面的硕士研究生学历。2004年至2009年，主要负责“LY12铝合金赛车把手胀形工艺研究”、”，“ 镁合金AZ80轮毂的成形工艺研究”，“ 铝合金LD11及镁合金AZ91D活塞成形研究及试批量化生产”。并且将项目产品运用于实际操作，负责设计了委内瑞拉化肥运送圆管机项目（企业重点项目）；独立设计了造纸用的脱水机设备（专利产品）。取得客户满意的答复，项目得到合格的验收。
8、2009年至2010年，在宁波江北德鑫金属制品有限公司担任研发部经理岗位，负责产品研发、技术攻关、外部送检测试等工作。在本项目中负责轮毂的成形工艺研究，并协助企业负责人完成发明专利和实用新型专利的申报工作。 (4)技术副总：朴宪，韩国国籍，韩国东亚大学机械工程专业。该同志是公司聘请的高级专家，负责本公司新产品的开发及老产品的技术改造工作，目前担任公司技术副总一职。该同志技术专业性强，在公司的几年中每年都有12种新产品研发成功，其中研发成功的惰轮、自动涨紧轮轴承、轮毂轴承、离合器轴承等技术含量在国内领先水平，目前公司的多项产品国际市场竞争力强，已经在多个国家和地区得到广泛的推广，同时，在该同志的
9、带领下，使公司形成了健全的技术研发团队，在技术人员引进、新产品开发、技术人员培训、质量体系建设、内部技术、品质管理等方面都得到较大提高。(5)财务副总：周夏霞，女，大学，会计师职称。2001年毕业于宁波万里学院，本科学历；2001年 2008 年在宁波金马铜业有限公司工作，主要负责财务工作，获得先进财务核算、统计师、会计师等荣誉称号；2008年2010年在本公司工作，主要负责企业财务管理和核算、现金管理、财务人员培训等工作。现任公司的财务部经理。该同志从事近10年的财务管理工作，历任会计，财务主办，财务总监等，曾担任过多项项目的融资，投入和管理工作，积累了丰富的资金管理经验，精通工业企业会计业
10、务。已使企业实现了会计电算化管理，制定了一系列财务管理规章制度，从原材料到成品的核算，从生产成本到企业总体核算，逐步使企业达到了现代财务管理水平。积极配合项目和企业的运作，做好资金融通和调集工作，使企业保持正常运行。2、创业企业家介绍法人代表：林慈芳，女，1947年出生，本科，经济师职称，现任宁波市江北德鑫金属制品有限公司董事长。随着世贸组织的加入和国内汽配行业的迅猛发展，作为企业一把手的他，亲自外出进行市场调研、可行性分析，把目标锁定在了生产汽车汽车轮毂系列产品上，由于缺乏这方面的技术，与总经理刘邵东亲临现场进行技术攻关，在他的带动下，公司成立了新产品开发小组，分析了国内外同类产品，消化吸收
11、了国内外的先进技术，并在市级主管部门领导的大力支持下，通过公司科技人员和协作部门的共同努力，经过三年多时间的研发、试制、试销，镁合金挤压汽车轮毂研发成功，填补了一项国内空白，产品70%以上出口，为国家节约了外汇，而且还创造了外汇。在林慈芳带领下，到目前为止，公司已开发的新产品有：汽车轮毂系列、铝镁合金光伏电池接线盒系列、汽车轮毂轴承系列、汽车离合器分离系列等四大系列300多个型号，使一个小企业发展成为有一定规模的科技型企业，目前公司建立了企业技术中心，先后通过了ISO9000：2000、QS9000 和ISO/TS16949质量管理体系认证。（三）企业能力1、 企业现有人力资源配置目前公司有正
12、式在岗员工70人。专业涉及电子、自动化、机械设计等，专业配置合理，各具特长。其中大专以上科技人员 22 人，占员工总数 31.6%，直接从事研发的人员12人，占员工总数17.1 %。公司管理人员8人，生产人员42人，销售服务人员4人，财务人员2人，其它2人。公司有高级职称技术人员6名，中级职称技术人员14名。平均年龄32岁。除公司的技术力量外，还聘请了外籍技术专家，同时与中国汽车工程研究院产品研发中心、长安大学等院校建立了长期的合作关系，保证产品的持续创新。2、企业开发能力（1）研发投入 本公司每年技术研发费投入不少于企业销售收入的6%，上一年技术研发费投入为60万元，占企业销售收入的8.4%
13、。（2）研究开发成果本公司是集研发、生产、销售及服务为一体的高新技术企业，拥有技术研发中心，公司下设研发中心、生产部、质检部、营销部、技术支持部、财务部和行政部。公司拥有一支具有创业精神和团队合作精神的科技人员队伍。该队伍以青年科技人员为主，具有知识结构新，学习能力强，技术更新快，专业技术全面，专业特长突出，创新能力强等特点，并且在多年的科研生产实践过程中，积累了丰富的产品研发及产业化经验，且有较强的市场开拓能力。 本公司已经开发四大系列产品：汽车轮毂系列、铝镁合金光伏电池接线盒系列、汽车轮毂轴承系列、汽车离合器分离系列等四大系列300多个型号，并获得了9项专利。表一 专利一览表序号专利名称专
14、利号类型进展情况1镁铝合金光伏电池接线盒CN101630821发明专利公开2镁合金汽车轮毂精密成形装置及其成形工艺CN101780516A发明专利公开3保护镁合金轮毂的凸台齿形垫及其加工工艺CN101780749A发明专利公开4太阳能光伏电池接线盒的接插件CN101854043A发明专利公开5金属聚脂合成光伏电池接线盒接地装置CN201656371U实用新型公开6太阳能光伏电池接线盒的接插件CN201766084U实用新型公开7镁合金汽车轮毂精密成形装置ZL200920310140.3实用新型授权8镁铝合金光伏电池接线盒ZL200920307228.X实用新型授权9保护镁合金轮毂的凸台齿形垫Z
15、L200920310215.8实用新型授权3、企业现有生产设施条件本公司地处浙江省宁波市江北区私营工业城，交通十分便捷，公司占地面积8000多平方米，设有生产、装配等车间及配有专用磨床、超精设备、数控机床、冲床、硬度计、粗超度测量仪、抗拉性能、测力、金相试验仪等加工及检验设备。公司水、电、气配套设施齐全，建有泵站及水塔供生产用水，辅助生活用水接县供给水网，生产废水及生活废水均排入排污管网。用电依靠大电网供电，建有高压变电所，公司还自备柴油发电机备应急用。目前厂房及能源的配置完全能够满足企业，只需添加必要的加工、检测设备就能满足本项目批量生产的需求。4、企业销售能力（1） 企业经营模式本公司是一
16、家生产汽车零配件集商贸于一体的工贸型企业，实行总经理负责制度，团队组织结构如下图：公司采用两头大、中间小的经营模式，即研究开发和销售服务两头大，生产制造中间小的哑铃式经营模式。企业将主要的财力、精力投入产品的研究开发和市场的开拓与售后服务，整个生产以装配为主，除主要零部件由本企业制造组装外，绝大部分零部件委托专业生产企业生产，本企业在质量和进度上进行把关。本企业将坚持滚动发展，逐步扩大的经营规模的宗旨。在发展中将不断扩大企业资产规模，提高企业总体竞争力，通过不断的技术创新。同时认识到本公司必须通过产品的不断创新，提高产品的性能指标和质量水平，来提示企业的综合竞争力。企业在经营过程中通过加大高科
17、技含量产品的开发、提高企业的管理、提高产品的质量、人员素质及营销能力水平，并进一步与高校进行产、学、研合作，保持产品的持续创新。 （2） 市场策划能力、销售渠道企业销售部门有专门从事市场销售策划和销售的专职人员，用现代销售观念建立了一支优秀的销售团队，同时培养了一批懂技术和销售的营销人员，定期对市场状况、产品状况、竞争状况、分销状况和宏观环境状况作出分析，根据自身产品特点作出营销策略。针对国内市场，公司积极联系国内主要汽车生产厂家，为其做配套供应。市场推广主要通过四个方面进行：一是通过网站宣传推广本公司网站http:/，目前成为中国企业网、国际知名网站Google（谷歌）和阿里巴巴等网络公司的
18、会员。；二是组织一年二度的新产品研讨会；三是参加有影响的展销会；四是通过外设办事处，进行销售。在国内公司已形成二十多个地区的健全的销售网络，在国外市场上，由于公司产品性价比高，公司的产品目前主要出口到美国、印度、丹麦、新加坡、法国、日本、韩国、英国、意大利、伊朗、德国、巴基斯坦、约旦、土耳其、俄罗斯、巴拿马、马来西亚、台湾等国家和地区。5、资金管理能力（1）企业财务主管、会计的专业背景、专业证书获得情况财务主管：周夏霞，女，大学，会计师职称。2001年毕业于宁波万里学院，本科学历；2001年 2008 年在宁波金马铜业有限公司工作，主要负责财务工作，获得先进财务核算、统计师、会计师等荣誉称号；
19、2008年2010年在本公司工作，主要负责企业财务管理和核算、现金管理、财务人员培训等工作。现任公司的财务部经理。该同志先后在民营企业、股份制企业等单位从事近多年财务管理工作，历任会计、财务主办、财务总监等职务，曾担任过多次项目资金的融资、投入和管理工作，积累了丰富的资金管理经验，熟悉财务体系、财务制度建立，在成本的控制、税务筹划方面拥有丰富的实践经验，具有全盘业务处理和良好的职业判断能力，运用所学的财务知识解决财务中的实际问题。其主要业绩为：一、按照公司适应国际化目标的要求，对公司采购、生产、销售各个环节流程进行整合，制定了一套切实可行的内部管理制度，完善了公司内部控制体系。二、着力推进企业
20、全面预算管理，强化现金流量控制，推动公司业务流程变革。三、狠抓财务基础工作，切实加强财务管理，坚定不移地推行一系列改革和创新举措，拓宽融资渠道，满足企业发展。（2）企业财务管理状况及采取的相应措施为了满足公司发展需要，公司财务部门将融资作为企业发展的一种重要举措。通过将向银行贷款、吸引投资等多种方式进行资金的储备和再升值等多项活动，以满足企业战略发展需求，为公司可持续发展及战略投资提供强有力的支持平台。公司严格按照国家相关的企业财务政策进行会计工作，按会计工作原则对公司资金进行管理，建立相应的坏账准备以抵御可能面临的财务风险，保证企业在资金流量上具有较强的回笼及偿付能力。在企业产品成本控制上，
21、根据产品目标成本管理的操作程序，建立相对应的成本预测、分析和调控制度，严格进行产品成本管理。（3）应收账款、应付账款的管理策略和回收及支付能力公司按照规范的财务制度运作，对资金管理做到条理清晰、账目分明，实现了资金业务标准化、业务管理规范化、业务处理效率化、资金成本可控化和资金收益最大化。针对本企业的特点，财务管理部门制定了适宜的财务管理制度，每月都进行一次应收款和应付款的资金流动计划。对主要的销售客户和原料供应客户签有定期收款和付款的协议，确保资金流动计划的实施。这些管理策略保证了公司资金流动的安全，使公司的应收款和应付款处于良好的状态之中。制定各类资金业务管理制度和业务处理流程，统一资金分
22、析、预警和预测，统一监控各类资金业务进展和运行状况，统一对各类资金业务过程进行日常管理，提高资金管理的业务运作效率与数据质量，提高资金利用率，降低资金成本，扩大资金收益，以此来扩大企业的财务管理效率，提高企业支付能力。（4）银行贷款及偿还情况无6、其他特殊能力（1）申报了9项专利，其中4项发明专利（2）拥有市级技术研发中心（3）先后通过了ISO9000：2000、QS9000 和ISO/TS16949质量管理体系认证（四）企业发展历程 2002年9月，林慈芳组建了宁波市江北德鑫金属制品有限公司，注册资金50万元。2006年2008年研发成功了各种铝镁合金光伏电池接线盒系列、汽车轮毂轴承系列、汽
23、车离合器分离系列等系列产品，先后通过了ISO9000：2000、QS9000 和ISO/TS16949质量管理体系认证。2008年3月2010年，进行了镁合金汽车轮毂的研发，并成立了市级研发中心，在研发的过程中申请了4项专利，其中两项发明专利。2010年，镁合金汽车轮毂研发成功，并通过了国家机动车质量监督检验中心检测，各项指标均超过相关规定要求。公司成立前后变化情况总资产（万元）净资产（万元）主营业务收入（万元）净利润（万元）2002年524120-322010年88142071191第三部分 项目技术与产品实现（一）项目基本情况1、基本信息项目名称：超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂所属领
24、域：三（一）1（2）起始时间：2011年4月2013年4月2、技术来源开发方式：自主开发技术来源单位类别：有限公司技术来源单位名称：本公司产权归属及获得方式：产权属本公司所有2、 与项目相关的专利情况专利号码专利名称专利类型专利权人进展情况专利范围名称性质与项目单位关系CN101780516A镁合金汽车轮毂精密成形装置及其成形工艺发明专利刘绍东个人股东授权国内专利CN101780749A保护镁合金轮毂的凸台齿形垫及其加工工艺发明专利刘绍东个人股东公开国内专利ZL200920310215.8保护镁合金轮毂的凸台齿形垫 实用新型刘绍东个人股东授权国内专利ZL200920310140.3镁合金汽车轮
25、毂精密成形装置实用新型刘绍东个人股东授权国内专利以企业负责人刘绍东名义，有论镁合金挤压汽车轮毂的研制成功论文在2009年第十二期的中国镁业上刊登4、项目负责人及技术骨干基本情况（1）项目技术负责人姓名刘绍东身份证件号码330205194511303319学历本科所学专业机械制造及自动化目前与企业之间的关系全职毕业学校宁波大学手机13605746373e-通信地址宁波江北私营工业城新横三路西自我陈述(经历) 刘绍东，男，大学本科学历，高级工程师职称。1964年毕业于慈湖学校，获得高中学历；毕业后，响应国家号召，入伍参军。19822001年，自主创业，成立了江苏荣镁轮毂有限公司，并通过努力，获得了
26、宁波大学本科学历，并获得了高级职称。 2002年，组建了宁波江北区徳鑫金属制品有限公司，并且致力于镁合金、铝合金等材料的机械制造工作。 2002年- 2010 年，公司成立后，担任公司总经理职务，负责公司产品研发、市场拓展、公司团队管理。公司管理规范，通过了ISO9001质量体系认证，并注重产学研的发展思路，先后与中国汽车工程研究院产品研发中心、长安大学等科研院所开展了合作，使公司具有较高的起点，实现公司良好的发展态势，并在此期间，注重知识产权的保护，该同志先后申请了多项专利，其中4项发明专利和5项新型专利。其中，本产品超塑性挤压成形工艺制备镁合金汽车轮毂，已获得2项发明专利和2项实用新型专利
27、。本产品的成功开发填补了国内空白，推动了交通工具轻量化的发展要求，具有显著的经济和社会效益，同时，刘绍东在撰写的论镁合金挤压汽车轮毂的研制成功论文在2009年第十二期的中国镁业刊物上获得刊登。姓名朴宪（PARKHEON）身份证件号码SH0007990所学专业机械工程毕业学校东亚大学（韩国）学历硕士通信地址宁波江北私营工业城新横三路西e-mailG目前与企业之间的关系全职手机13065759999自我陈述朴宪，韩国国籍，韩国东亚大学机械工程专业。该先生是公司聘请的高级专家，负责本公司新产品的开发及老产品的技术改造工作，目前担任公司技术副总一职。该同志技术专业性强，在公司的几年中每年都有12种新产
28、品研发成功，其中研发成功的轮毂轴承、离合器轴承等技术含量在国内领先水平，目前公司的多项产品国际市场竞争力强，已经在多个国家和地区得到广泛的推广，同时，在该同志的带领下，使公司形成了健全的技术研发团队，在技术人员引进、新产品开发、技术人员培训、质量体系建设、内部技术、品质管理等方面都得到较大提高。姓名方朋身份证件号码411023198104025519学历硕士研究生所学专业材料工程目前与企业之间的关系全职毕业学校河南科技大学手机13081981742e-通信地址宁波江北私营工业城新横三路西自我陈述(经历)本人材料工程专业，研究生学历。2004年毕业于河南科技大学，获得材料工程方面的硕士研究生学历
29、。2004年至2009年，主要负责“LY12铝合金赛车把手胀形工艺研究”、”，“ 镁合金AZ80轮毂的成形工艺研究”，“ 铝合金LD11及镁合金AZ91D活塞成形研究及试批量化生产”。并且将项目产品运用于实际操作，负责设计了委内瑞拉化肥运送圆管机项目（企业重点项目）；独立设计了造纸用的脱水机设备（专利产品）。取得客户满意的答复，项目得到合格的验收。2009年至2010年，在江北德鑫金属制品有限公司担任研发部经理岗位，负责产品研发、技术攻关、外部送检测试等工作。在本项目中负责轮毂的成形工艺研究，并协助企业负责人完成发明专利和实用新型专利的申报工作。姓名叶新汉身份证件号码3306211974060
30、11197所学专业机械设计毕业学校宁波工程学院学历大学本科通信地址宁波江北私营工业城新横三路西e-目前与企业之间的关系全职手机13735304197自我陈述叶新汉，男，1974年6月1日出生,毕业于河南洛阳大学。1995年7月-2001年5月，绍兴县科思维特利有限公司技术部从事机械设计及生产工艺设计工作， 2001年6月-2007年3月，浙江西屋电梯股份有限公司从事技术研发工作。2008进入本公司，负责此项目的产品设计和工艺开发。（二）项目技术方案与创新点1、总体技术概述（1）项目背景近二十年来，世界汽车工业面临着越来越严峻的三大问题，即能源、污染和安全。汽车技术的发展主要是围绕着这三大问题进
31、行的，各国政府也先后制订了能源保护、废气排放、降低噪音和安全保障的法规。其中能源问题最为突出，节能成为汽车工业发展的核心问题。因此，近年来世界各大主要汽车公司从争夺汽车市场的战略考虑，在注意外形美观的同时，致力于提高汽车的经济性、降低燃油消耗的目标，以缓和能源需求的紧张状况，减轻环境污染，降低综合费用，这是现代世界汽车的发展趋势。汽车轻量化是现代汽车发展的一个趋势，不仅可以提高驾乘舒适度和车辆动力学性能，而且可以节能降耗、减少废气排放，据有关资料显示:汽车的一般部件质量每减轻1%，可节油1%;运动部件每减轻1%，可节油2%，而每节省1L燃料可减少CO2排放215g。所以车辆轻量化发展是时代发展
32、的一个必然趋势。另一方，随着车辆需求的不断增多，车辆所需的金属材料如钢铁、铝等也与日俱增，据统计，全球铁、铝等资源的储藏量只够使用100300年，而在我国，铁的储藏量不丰富，铝土矿的品质又不高，所以寻求一种新的替代材料，成了刻不容缓的事情。镁合金是现己知的最轻金属结构材料，由于其众多优点，逐渐成为车辆轻量化发展中的主要研究对象。与钢、铝相比，镁合金具有如下优越特性:镁合金密度小，只及钢铁的1/4，铝合金的2/3，应用于车辆零部件上能有效降低重量，节省能源。比强度很大，略低于比强度最高的纤维增强材料。比刚度与铝合金、钢铁基本持平，远高于工程塑料。阻尼性能好，吸震能力强，具有极佳的减震性，其减震性
33、能比铝高30倍，比钢高近60倍，用在车辆上可提高安全性和舒适性。导热性好，稍逊色于一般铝合金，是工程塑料的300倍，且温度依赖性低，可用于制造要求散热性能好的电子产品。在惰性气体保护下，镁合金的机械加工性好(制粉、切割)，适合于压铸成形而且具有薄壁铸造性能，最薄可达0.45mm。镁合金线收缩率很小，尺寸稳定，不易因环境改变而改变(相对于工程材料)。镁合金可全部回收利用，被誉为“21世纪绿色金属结构材料”。另外，镁在地球上的储量非常丰富，约占地壳总重量的2%，而中国的镁资源储量更是位居世界首位，镁产量占约世界总产量的70%。尽管镁合金轮毂具有很多优点，但是目前在汽车工业中，镁合金轮毂的应用量还远
34、远不及铝合金轮毂。除了在赛车和少量的概念车应用外，其它车型应用的很少，限制镁合金轮毂规模生产的主要因素是由于成形工艺的限制，生产成本过高，价格约比铝合金轮毂两倍。目前，镁合金轮毂的成形工艺可分为锻造法和铸造法两类。镁合金轮毂的铸造成形工艺很多，压铸是目前应用最广泛的镁合金成形方法。目前有报道的生产镁合金轮毂的方法有重力浇注、真空压铸、低压铸造等。铸造镁合金轮毂的缺陷普遍为缩松和铸造裂纹。这些缺陷的形成由凝固过程中的补缩不够和收缩应力引起。并且由于压铸设备昂贵，产品性能较差，不能满足使用要求；而锻造轮毂的晶粒流向与受力方向一致，其强度、韧性和疲劳强度均显著优于铸造轮毂。但是锻造轮毂的最大缺点是生
35、产工序多，生产成本远高于铸造轮毂，因此常用于赛车。本公司根据镁合金轮毂的结构特点，提出一种超塑性复合挤压成形制备镁合金汽车轮毂方法，将固态镁板在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，制造镁合金轮毂强度高、韧性好，耐蚀性好。同时，镁合金材料不需要熔溶成高温液态，简化成形工艺，降低成本。（2）项目的基本原理 图1-1 轮毂剖面图图1-1 为本公司生产的镁合金汽车轮毂的示意图，可见轮毂为非直壁的圆筒件，底部有风孔且具有弧度，形状复杂，轮辋部分与轮胎配合，精度要求高，轮毂壁厚较薄，孔深较大，很难一次成形；并且轮辋部分为双杯形件，需要设计合理的方法以成形出大小圆筒。本项目采用复合挤压
36、加减薄挤压方法，并设计了一套镁合金汽车轮毂精密成形装置（详见创新点中图3-2），采用复合挤压可得到厚壁大圆筒及小圆筒，然后减薄挤压大圆筒，后续工序再得到筒壁的弯曲形状。工序为：下料复合挤压大小圆筒减薄挤压翻边或者旋压轮辋机加工连皮及余料表面处理。如图1-2.图1-2 本产品挤压成形工序2、目国内外研究开发现状（1）镁合金在车辆中的应用现状据统计，到目前为止，汽车中已有60多个零部件采用了镁合金。其中仪表盘基座、座位框架、方向盘轴、发动机阀盖、变速箱壳、进气歧管、汽车车身等7个部件镁合金的使用率最高。就其使用部位性质的不同，可分为壳类和架类两类零件。壳类零件主要包括汽缸盖、离合器壳、变速器壳、滤
37、油器壳、空气滤清器壳、分动器壳、增压器壳、灯罩等。架类零件包括方向盘、仪表盘、风扇架、挡泥板架、踏板托架、转向支架、刹车支架、灯托架、座椅架、轮毂等。北美是汽车用镁量最大的地区，其次是欧洲、日本和韩国。在北美一些车型上，镁合金用量大约为5.826.3kg/辆，美国通用、福特、克莱斯勒等三大汽车公司用镁量均呈逐年增长趋势。在欧洲一些车型上，镁合金用量大约为9.320.3 kg/辆。在国内，上海汽车公司最早将镁合金应用在汽车上，目前桑塔纳轿车镁合金变速器外壳年用镁量达2O00t以上。东风汽车公司开发的轿车用非承重镁合金零件有变速箱壳、离合器壳、变速箱盖等，其中镁合金变速箱壳体质量仅为3.3kg，取
38、代了4.skg的铝合金壳体，年产量达到6万件。长安汽车公司生产的变速器、上下箱体延伸体和缸罩等7种零件己通过台架试验和道路试验，2008年已大批量装车进入市场。(2) 镁合金轮毂的发展与应用现状镁合金在汽车轮毂中的应用较其他汽车零部件晚，近年来，在跑车和概念车中得到了应用，如福特汽车公司于2000年推出的轻质概念车P2000采用了3.Ikg的压铸镁合金轮毂，比钢板冲压轮毂轻5kg;日本轻金属株式会社用充氧压铸法成批生产了AM60镁合金汽车轮毂，重量减少了15%;意大利的菲亚特(Fiat)和美国的道屋(DOw)公司合作，选用AM60A合金生产出了压铸镁合金车轮，可满足使用要求;美国通用汽车公司研
39、制的AM60B压铸车轮，有德国的在轮胎被扎穿后仍能以不高于48km/h的速度行驶，汽车不受损害。镁合金其它还BBS公司、英国的DYMAG公司、意大利的GRIMECAM公司等都有生产应用于轿车的镁合金轮毂。表1-1显示了采用镁合金轮毂的部分汽车公司及其车型汽车公司车型轮毂生产公司法拉利F355及F50法拉利自产镁合金轮毂保时捷91IGT(2001)CarreraGT(2003BBS公司生产的锻造镁合金轮毂宝马Z22宝马自产镁合金轮毂通用CorverreCDymag公司生产的铸造镁合金轮毂马白达RX-7Mazdaspeed与Rays公司合作开发的MS-01 MAG锻造镁合金轮毂目前在我国关于镁合金
40、在轮毂的报道较多，但多集中在研究机构采用有限元方法对轮毂进行研究，据我们调查发现，国内已有几个厂家进行了镁合金轮毂的研究，但由于制备工艺的限制，轮毂强度、品质和成本方面还需进一步完善，目前，还没有市场推广应用。综上所述，镁合金轮毂的应用量还远远没有赶上铝合金轮毂，除了在赛车上应用较多外，在各大汽车厂推出的概念车上也配备镁合金轮毂，但在批量生产的车型中应用却不多。制约镁合金轮毂大规模应用的原因主要是价格原因，镁合金轮毂的价格约比铝合金轮毂高1倍。造成镁合金轮毂价格高的因素包括原镁价格及成形工艺等。（3）镁合金轮毂的成形工艺研究现状目前，镁合金轮毂的成形工艺可分为锻造法和铸造法两类。镁合金轮毂的铸
41、造成形工艺很多，压铸是目前应用最广泛的镁合金成形方法。目前有报道的生产镁合金轮毂的方法有重力浇注、真空压铸、低压铸造等。铸造镁合金轮毂的缺陷普遍为缩松和铸造裂纹。这些缺陷的形成由凝固过程中的补缩不够和收缩应力引起。并且由于压铸设备昂贵，产品性能较差，不能满足使用要求；新兴的触变铸造成形，由于生产成本高，难以推广应用。而锻造轮毂的晶粒流向与受力方向一致，其强度、韧性和疲劳强度均显著优于铸造轮毂。但是锻造轮毂的最大缺点是生产工序多，生产成本远高于铸造轮毂，因此常用于赛车。国际镁协会指出，虽然铸造镁合金日前占主导地位，但经过挤压、锻造、轧制等塑性变形加工工艺加工的镁合金产品具有更高的强度、延展性和更
42、多样化的性能。因此镁合金的塑性加工技术的发展对于镁合金的大规模使用具有决定性的作用。但镁合金的室温塑性低，因此在低温下变形时，容易产生裂纹等缺陷。解决这个问题的主要方法是选择最佳的变形温度和变形速率及变形程度。本公司根据镁合金轮毂的结构特点，提出采用热挤压的方法成形轮毂形状，可以降低成形载荷，简化成形工序，获得机械性能较好的轮毂制件。3、项目主要内容及创新点（1） 项目主要研究内容及技术路线本项目主要的目的是选择最佳成形方法和成形工艺参数，使镁合金在该条件下，具有良好的塑性、流动性和较低的变形抗力，能够由铸坯直接成形出复杂形状的轮毂零件，制品不仅具有良好的综合力学性能，还能显著降低生产成本。在
43、制备工艺中，研究内容之一：塑性镁合金轮毂挤压成形工艺研究国外己采用镁合金制造汽车轮毂。其工艺有低压铸造法、重力浇铸法、以及模锻旋压法等。前两种工艺对制成的车轮分子晶粒粗大，缩松缩孔多，报废率高；后一种模锻、滚压、旋压工艺，在品质上有很大突破，制作的轮毂强度，韧性度有极大提高，但制造成本高，其工序多，模具多，而且设备要求高，生产的镁合金车轮价格高昂，只能用于赛车和高档轿车，很难进入普通汽车中应用。而国内目前较少有厂家生产镁合金轮毂，工艺技术上采用的仍是低压制造法和重力浇铸法。塑性挤压成形的方法与低压制造法和重力浇铸法相比具有无可比拟的优越性，该工艺中镁合金材料不需要熔溶成高温液态，而是将固态镁板
44、在较低温度下进行超塑性成形，使分子结晶得到细化纤维分布均匀，制品不仅具有良好的综合力学性能，还能显著降低生产成本。本公司设计了多种塑性挤压成形工艺方案，首先是反挤压加减薄挤压法，先反挤压成形厚壁轮辋即大圆筒，然后进行减薄挤压一次成形筒壁及小圆筒，后续工序再得到筒壁的弯曲形状。在实际的实验中发现，反挤压加减薄挤压方法的缺点是反挤压厚壁件的壁部高度不均匀；后来设计了复合挤压加减薄挤压方法为，并通过不断的优化改进，先进行复合挤压，限制大圆筒高度，首先得到大圆筒，不限制小圆筒高度，以防止闭式挤压的发生。再进行减薄挤压，使用限制环限制小圆筒高度，得到小杯形。重新设计中间挤压件尺寸，将复合挤压件中小杯形的
45、部分坯料预留在大杯形一侧，在复合挤压时不考虑小杯形的成形尺寸；第二步减薄挤压件小杯形尺寸设计精确，这样不仅可以防止挤压过程中采用闭式挤压，而且第一步充不满的小杯形可以在第二步工序得到。挤压变形时变形抗力小余120MPa，有利于延长模具使用寿命，成形载荷约为3000KN，所以不需要成形公称力很大的挤压设备，有利于降低生产成本及制造方法的推广。研究内容之二：镁合金轮毂防腐蚀研究用镁合金来制造汽车车轮，是汽车轮轻量化的重要途径，既节约能源消耗又减少废气排放。但是镁合金电位标准仅-2.73V，与其他导电材料长期接触，易产生电位差，发生电化学腐蚀，因此严重影响镁合金车轮在汽车上的应用。在现有关于轮毂涂层
46、的报道中，在毂部的螺栓连接孔内设有与连接孔形状一致的套管状金属镶件，螺栓连接孔和套管状金属镶件之间设有绝缘介质层，介质层可以涂敷在螺栓孔的内壁上，也可以使用绝缘介质套，在毂部安装面的外缘设凹槽或凸棱，来固定弹性介质圈，该方法对不动物件或静止状态下的物件使用介质层和介质圈，能够起到和隔绝电位差造成的电化学腐蚀作用，但作为车轮，在螺栓拧紧状况下介质层受挤压变薄，一股的介质材料难以承受多次反复的紧松挤压，为之金属套管随介质层变薄而脱落，难以长期保护镁合金轮毂的电位差，又如装配接触面，外设凸棱或凹槽来固定介质圈，车轮是动态物件又受外界聚冷聚热环境变化，特别要承受由刹车毂发热传递到安装面的高温热量，很快使介质圈膨胀松动而脱落，该技术工艺也存在一定的缺陷。本公司为了解决镁合金轮毂的电腐蚀防护方面存在的工艺、技术上的问题，提供一种保护镁合金轮毂的凸台齿形垫和方法，采用凸台齿形状或无齿形状铝合金垫，经过微弧氧化处理成不导电物体，嵌入同样经过微弧氧化成为不导电物体的镁合金轮毂预镶孔内，解决了电位差引起的电腐蚀问题。研究内容之三：研究合金不同变形条件(温度、速度和变形量)时对组织变化，以求得到最佳挤压工艺条