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          目前汽車用儀表板橫梁通常采用鋼管和鋼板沖壓件組合焊接制造，此類鋼制儀表板橫梁總成的組成零件數(shù)量多，需要焊接組裝，不利于尺寸控制，且整體重量大，不符合輕量化理念。而根據(jù)文獻報道，采用鎂合金壓鑄的儀表板橫梁可減重50%以上，輕量化效果非常明顯。主要是因為鎂合金是目前應(yīng)用的金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的，具有密度小，比強度和比剛度高，阻尼性、切削加工性和鑄造性能好等優(yōu)點，因此鎂合金儀表板橫梁在國外汽車產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。
　　本文主要從設(shè)計選材、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能驗證等方面，簡要介紹AM60B鎂合金在奇瑞某車型的儀表板橫梁上的應(yīng)用情況。
　　鎂合金儀表板橫梁的特點
　　鎂合金儀表板橫梁與鋼制儀表板橫梁相比具有以下特點：
　?。?）輕量化  鎂合金的密度為1.78g/cm3，僅為鋼密度的1/4，減重在50%以上。
　?。?）零件集成化程度高，尺寸穩(wěn)定  與鋼制件相比，鎂合金儀表板橫梁采用整體壓鑄的生產(chǎn)工藝，可以把傳統(tǒng)鋼質(zhì)CCB的20多個零件集成為一個件。
　?。?）安裝尺寸精度高  由于采用整體壓鑄，尺寸精度很高，所有的尺寸公差都可以控制在0.5mm以內(nèi)，解決目前鋼骨架安裝過程中的干涉和異響等問題。
　?。?）設(shè)計靈活  由于采用壓鑄工藝，產(chǎn)品工藝性好，零件形狀的設(shè)計自由度大。
　?。?）綠色環(huán)保  鎂合金材料可以百分之百回收利用。
　　鎂合金的選擇
　　目前鎂合金的種類有很多，汽車工業(yè)采用較多的是AM系和AZ系合金，常用鎂合金牌號主要有AM60B和AZ91D。其中AM60B的鋁含量較低，由于隨著鋁含量的降低，材料的韌性逐漸增高，故與AZ91D相比，AM60B的韌性和塑性較好。AM60B是高純牌號，因此具有和AZ91D一樣優(yōu)良的耐蝕性能，且與A380鋁合金相比，耐蝕性更加優(yōu)秀。
　　本文所介紹的儀表板橫梁形狀復(fù)雜、體積龐大而且壁厚不均，要求承載各種儀表儀器，因此需具有較高的韌性和強度。通過綜合考慮AM60B和AZ91D的性能以及參考有關(guān)文獻資料，最終決定選用AM60B（性能見表1）作為制造儀表板橫梁的材料。
　　表1 AM60B鎂合金的化學成分和物理性能

　　CAE分析
　　儀表板橫梁上附件非常多，導(dǎo)致受力復(fù)雜，且方向不同，因此要根據(jù)不同的附件和不同的狀態(tài)進行分析。
　　根據(jù)受力情況和CAE分析要求，制作了儀表板橫梁的網(wǎng)格圖形（見圖1），進行了橫梁剛度、膝部載荷、側(cè)面沖擊載荷等六個方面的分析，得出了給定的工況下儀表板橫梁的等效應(yīng)力分布情況。結(jié)果表明：應(yīng)力集中主要出現(xiàn)在安裝儀表的一些螺栓支點，其余部位由于承受載荷程度較低，因此應(yīng)力值較小且分布均勻（見圖2）。整件的分析結(jié)果表明：AM60B鎂合金材料制造的儀表板橫梁完全滿足給定的零部件的性能要求，達到了使用條件（見表2 ）。
　　表2   儀表板橫梁CAE分析結(jié)果

　　壓鑄工藝
　　鎂合金零件早期采用金屬型重力鑄造，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于鎂合金的熔點低、密度低，大多數(shù)合金的流動性比較好，且比熱容低，容易獲得較高的冷速，因而在適中的壓力下可以獲得理想的鑄件。根據(jù)相關(guān)報道，奧迪某款車型的鎂合金儀表板橫梁，在裝有自動澆注機構(gòu)的鎖模力為24.5MN的冷室壓鑄機上成功實現(xiàn)壓鑄，因此本文介紹的鎂合金儀表板橫梁采用冷室壓鑄是完全可行的。
　　針對儀表板橫梁的結(jié)構(gòu)性能要求，結(jié)合AM60B的疲勞性能對內(nèi)在缺陷非常敏感的特點，儀表板橫梁的壓鑄工藝過程中要求壓鑄過程充型平穩(wěn)，實現(xiàn)順序凝固，避免各種鑄造缺陷的發(fā)生。這樣才能在得到缺陷少、品質(zhì)高的鑄件的同時，提高生產(chǎn)效率，也為實現(xiàn)新材料在儀表板橫梁上應(yīng)用奠定了工藝基礎(chǔ)。
　　試驗驗證
　　根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計要求分別對所開發(fā)的鎂合金儀表板橫梁進行零件性能測試、道路試驗和碰撞安全試驗。
　　1.零件性能測試
　　根據(jù)產(chǎn)品性能要求，需在三個狀態(tài)下對儀表板橫梁零件性能進行測試，分別是靜態(tài)管柱“入侵”、靜態(tài)側(cè)面負載和轉(zhuǎn)向管柱處橫梁剛度三項臺架試驗。
　　（1）靜態(tài)管柱“入侵”  試驗件固定在夾具上（模擬固定在乘客座的A柱處），并通過鋼支架固定在另一夾具上（模擬中間通道的H梁固定）。夾具盤安裝在管柱支架安裝處，其與管柱支架功能形狀一樣。試驗時，通過加載缸沿X方向加載負荷，加載點位于此夾具盤上。記錄力—變形曲線，記錄零件在失效前所能承受的最大力。
　?。?）靜態(tài)側(cè)面負載  試驗件固定在夾具上（ 模擬固定在乘客座的A柱處），并通過鋼支架固定在另一夾具上（模擬中間通道的H梁固定）。夾具盤連接到駕駛座的A柱處，并與氣缸相連。試驗時沿Y方向，通過加載缸對零件的駕駛室處的A柱施加負荷，直到零件失效。記錄力—變形曲線，記錄零件在失效前所能承受的最大力。
　　（3）轉(zhuǎn)向管柱處橫梁剛度  試驗件固定在夾具上（模擬固定在乘客座的A柱處），并通過鋼支架固定在另一夾具上（模擬中間通道的H梁固定）。夾具盤安裝在管柱支架安裝處，其與管柱支架功能形狀一樣。負荷就加在此夾具上（模擬轉(zhuǎn)向管柱）。
　　經(jīng)過上述三項試驗，試驗結(jié)果均符合標準要求（見表3）。

　表3 臺架性能試驗結(jié)果
　　2.道路試驗和碰撞試驗
　　在完成了材料和零部件臺架試驗之后，又分別對鎂合金儀表板橫梁進行了強化和綜合道路試驗以及整車碰撞試驗，道路試驗過程中沒有發(fā)現(xiàn)鎂合金儀表板橫梁發(fā)生銹蝕、開裂等失效情況，結(jié)果完全滿足產(chǎn)品的性能要求。正碰試驗和側(cè)碰試驗過程中，鎂合金儀表板橫梁起到很好的支撐作用，沒有發(fā)生變形或開裂，順利通過碰撞試驗。
　　鎂合金儀表板橫梁的零件性能測試、路試試驗和碰撞安全試驗結(jié)果均滿足標準要求，驗證了鎂合金儀表板橫梁性能完全滿足使用要求。
　　結(jié)語
　　采用AM60B鎂合金制造的儀表板橫梁完全滿足產(chǎn)品的各項性能要求，可以作為B級及以上車型儀表板橫梁的制造材料。通過AM60B鎂合金材料在儀表板橫梁上的成功應(yīng)用，不但可以達到輕量化效果，同時也為后期在其他零件上應(yīng)用提供了思路和經(jīng)驗。