李建 编译

汽车装配完成之后会安装闭门器，这样汽车才能走下生产线。安装到汽车构架上的闭门器可以使用完全不同的材料，比如铝材。对于车门的减重，一定是一点一滴减下来的。在 2017 年北美国际汽车展上，Magna International 公司宣布，与美 国 能 源 部（DoE）、FCA US 和内饰专家 Grupo Antolin 合作，开发一种铝加强车门构架，要比 Chrysler200 车门的重量轻 42.5%。MagnaInternational 负责政府合作的高级经理 Tim Skszek 说，如果把 4 个车门都算在内，总重量要比 Chrysler 200轻 50kg。

此外，他还指出，制造车门的材料很容易获得，而且可以利用原有制造工艺制造，不需要明显提高生产成本，或改变汽车车体修理厂的基础设施。这种车门构架适用于 70% 的轻型汽车市场。

完胜增值成本

这个项目没到 10 个月就完成了。该项目获得美国能源部部分资金支持。能源部想要为成本效益手段提供资金，满足不断严格的美国环境及能源规定要求。

与奖励相关指导方针规定，与现行2016 生产车门（增值成本不会超过每磅 5 美元）总体上要降低 42.5% 的成本。Skszek 说，“这要比制造商所能接受的成本要高一些，但是技术评估还不熟。”

Magna 获得这个项目之后，就开始选择合作伙伴。公司在 2014 年，与美国能源部和福特公司（Ford）合作，展示了混合材料轻型汽车（MMLV）的开发技术诀窍。这种汽车的车门由挤压铝板材，高压真空镁压铸零部件和钢板，以及结构型胶黏剂、自冲铆钉、单面铆钉和螺栓制造而成。车门要比2012 款 Ford Fusion 轻 33%。

Magna Exteriors and Cosma 分公司 Magna Closures 全程参与该项目。Grupo Antolin 在轻型内饰制造方面拥有丰富的经验。因此，FCA 已经使用铝材来降低汽车的重量。2017 款Chrysler Pacifica（重为 1957kg），比 Town & Country 小 型 货 车 轻113kg。FCA 仅仅是在滑动边门上采用铝材踏板就减重约 18kg。工程师在前悬架上采用铝材转向节和铝材控制杆，并在汽车提升式门上采用轻型金属，进一步减轻重量。

评估构架选项

有了联合装配，几个合作方开始评估四种构架。Skszek 说：“我们评估了一个碳纤维增强材料设计，一个铝材冲压增强设计，一个铝镁增强设计，还有一个聚合物（用于各种技术，铸件、挤制加工和冲压用于一个车门上）。”最后的选择证明是最有效的。白车门减重占到项目总体的 45%。Skszek说：“这种设计从金属方面来看是全铝材；三种的不同的合金和三种不同的工艺。”

A 柱结构被 Skszek 称为“ 车门的结构墙角石”，是由 Cosma 公司的Aural-2 合金（AlSi10Mg）制造而成，据说能够承受 120MPa 的强度，抗拉强度为 180Mpa，延长 10%。这种结构使采用 Cosma 公司的高品质铸造高压真空压铸工艺，这是在 2012 年公司收购 BDW 技术之后获得的。

传统的高压压铸工艺一般用于制造复杂的零部件，围壁厚度为 3 ～ 8mm。这些零部件需要很少的抛光处理，因此适合于高产量制造。使用这个公益，经书溶液就可以高速注入到模具当中，腔体当中的空气就停留在铝中，形成气孔，影响零部件成品的抗拉强度和延伸率，从而限制了结构应用。此外，这些零部件的热处理能够引发更多的缺陷，比如气泡。使用 High-Q-Cast 工艺，就可以在金属溶液注入之前就形成真空，从而最大限度减小孔隙的产生，提高机械性能。成品零部件就可以进行热处理，适合用于各种结合操作。

Magna 目 前 在 英 国 Telford 建造高强度真空压铸工厂，用以支持Jaguar Land Rover 公司。工厂的生产将于 2018 年开始。Skszek 还说：“Magna 在全球拥有 5 家能够制造这种零部件的工厂。我们在过去 3 年左右的时间里发展了这种生产能力，为全球供应这些零部件。传统应用主要是在车身结构和底盘上。”

车门上部结构和铰链加固结构使对 Al 6063-T6 挤压制造而成，而 Al5182 冲压品用在 B 柱、内加固、门栓加固、内外面板、内外腰线上。据 Skszek 称，螺栓式的腰线设计师独一无二的。这种设计用于结构加固，在装配过程中，内部腰线是最后安装的，这样，车门组件就很容易安装了，腰线可以保证所有事情都各就各位。

热板及冷模压工艺

防撞梁连接着 A 柱铸件中心和车门底端，以及 B 柱，传统上是用硼钢通过 7xxx 系列铝热成形而成。Skszek 说：“热板材冷压铸工艺是由Cosma 公司在 2012 年开发，能够提高 5xxx 系列铝材和镁内板的成形。”

使用这个工艺，非石墨基润滑剂首次用于铝板材，进行干燥处理。板材就会放在两个热盘中间，以 250℃左右的温度加热，然后由机器人送到冲压模具里。模具经过加热，并在室温条件下运行。在系列生产中，这些模具将需要冷却，并保持这个温度。在传统机械肘杆式冲床上成形的速度为 160mm/s-1。在零部件完全冷却之后，就会进行冲孔及修正操作，润滑剂可以通过加压水溶液来冲洗。

Skszek 总结说：“7xxx 铝材车门横梁的使用可以减轻 1.34kg 的重量，这是相对于硼钢横梁而言的。”这些组件通过电阻凸焊工艺（有 Magna附属供应商 Arplas 开发）接合。电阻凸焊是电阻焊接的变体，电流集中在接触表面上，经过投影在 3 个接合零部件当中的 1 个上面成形。这种工艺的关键就是讲热能集中在板材的配合面上，将零部件的整体加热最小化，完成精确的接合不同的材质，这些材料的冶金和多种焊接成形同时完成。Skszek 说：“这种工艺的一个好处就是，你可以降低凸缘的宽度。通常你会需要 0.5 英尺宽，或者 12mm 凸缘的焊接点，才能接合零部件。这种工艺可以极大降低图元的宽度，达到3mm 或 4mm，这样你就能够避免外部块的形成。”

智能技术上位

使用 Magna 公 司 的 出 品 的SmartLatch 电子门闩系统，首次用于宝马 i8 混合动力跑车上 ，避免车门使用棒条体你和杠杆，形成独特的带有综合玻璃向导的车载模块。总体来说，门闩系统和成形技术能够减轻 13% 的总重量。Grupo Antolin 制造内饰组件。公司使用先进的成形工艺，比如 Trexel公司的 MuCell 微型注塑工艺，其中的聚合物能够降低 7% 的总重。车窗总成是一个薄片，包括一个外层的钠钙玻璃和一个内层的 Corning公司 Gorilla Glass，通过一层聚乙烯村缩丁醛分给出来。这种方法在总体减重当中占 12%，剩下的 13% 是通过扬声器、镜体总成、外事、铰链、密封系统和线束实现的。

Skszek 总结说：“最主要的是，与 FCA Chrysler 200 汽车相比，我们实现的汽车总重减负 42.5%，每磅重量上节约 2.5 美元，我们的目标是 5美元。”

FCA 工程团队已经证实，车门与原来装配厂相配，可以实行计算机辅助工程（CAE）耐久性、疲劳及安全测试。合作各方现在计划适用标准 OEM测试，验证这一性能。

MFC金属板材成形平台
1.官网：www.mfc-china.org
2.今日头条：金属板材成形之家
3.微信订阅号：MFC-home金属板材成形之家
4.群友通讯录：「MFC金属板材成形杂志」1.6万人通讯录
5.千聊优课：MFC-冲压联盟名家直播间