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寫信給編輯 當(dāng)全球汽車產(chǎn)業(yè)加速向 “低碳化、高效化” 轉(zhuǎn)型，輕量化已從 “可選升級(jí)” 變?yōu)?“必答題”。數(shù)據(jù)顯示，整車重量每降低 10%，燃油車燃油效率可提升 6%-8%，新能源車?yán)m(xù)航里程能增加 5%-10%，這一結(jié)論成為推動(dòng)行業(yè)技術(shù)革新的核心動(dòng)力。在這場(chǎng)輕量化革命中，發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的 “心臟”，其減重成效直接決定整車性能與環(huán)保表現(xiàn)，而缸體與缸蓋作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心承重部件，更成為輕量化研發(fā)的重中之重。
一、汽車輕量化：政策與市場(chǎng)雙驅(qū)動(dòng)的必然選擇
汽車輕量化的緊迫性源于全球環(huán)保法規(guī)的收緊與能源結(jié)構(gòu)的變革。我國(guó) “雙碳” 目標(biāo)明確要求 2030 年新能源汽車滲透率達(dá)到 50%，而傳統(tǒng)燃油車面臨國(guó)七排放標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)研壓力，減重成為降低排放的直接路徑。
二、發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化：整車性能提升的 “核心引擎”
發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車重量占比最高的核心部件，其輕量化對(duì)整車性能的提升呈 “乘數(shù)效應(yīng)”。傳統(tǒng)燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)重量占整車的 15%-20%，而通過(guò)輕量化設(shè)計(jì)減重 10%，不僅能降低自身機(jī)械損耗，更能優(yōu)化整車前后配重，提升轉(zhuǎn)向精準(zhǔn)度與操控穩(wěn)定性。
從技術(shù)原理看，發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的價(jià)值體現(xiàn)在三個(gè)維度：其一，根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律，同等牽引力下，發(fā)動(dòng)機(jī)重量越輕，整車加速性能越優(yōu)，其二，輕量化可減少運(yùn)動(dòng)部件摩擦與泵氣損失，發(fā)動(dòng)機(jī)每減輕 1kg，百公里油耗可降低 0.1-0.2L；其三，輕量化設(shè)計(jì)常伴隨材料升級(jí)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，鋁合金缸體相比傳統(tǒng)鑄鐵缸體散熱效率提升 30%，能有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理性能。
三、缸體缸蓋：發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的 “主戰(zhàn)場(chǎng)”
在發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化的實(shí)現(xiàn)路徑中，缸體與缸蓋的減重是核心突破口 —— 二者合計(jì)占發(fā)動(dòng)機(jī)總重量的 60% 以上，其材料與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化直接決定減重成效。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋多采用灰鑄鐵，密度約 7.2g/cm3，而鋁合金密度僅 2.7g/cm3，采用鋁合金替代可實(shí)現(xiàn) 30% 以上的減重效果。
鋁合金的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)不止減重：其熱膨脹系數(shù)與活塞更為匹配，能保持燃燒室密封性，使燃燒效率提升 5%-8%，進(jìn)而降低氮氧化物排放約 5%；同時(shí)鋁合金回收利用率達(dá) 90% 以上，遠(yuǎn)超鋼材的 60%，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。除材料替代外，結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)同樣成效顯著，通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化去除缸蓋冗余材料，可在保證強(qiáng)度的前提下實(shí)現(xiàn) 12%-15% 的減重。
但缸體缸蓋輕量化絕非簡(jiǎn)單的 “減重降本”，需在重量、強(qiáng)度、耐熱性間找到平衡。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，缸蓋需承受 1500℃以上的燃燒溫度與數(shù)10 MPa 的爆發(fā)壓力，因此輕量化材料必須具備優(yōu)異的力學(xué)性能與熱穩(wěn)定性。這一技術(shù)難題，正是行業(yè)研發(fā)的核心攻關(guān)方向。
四、合達(dá)鋁業(yè)：深耕缸蓋輕量化的 “隱形冠軍” 探索
作為深耕發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋領(lǐng)域三十余年的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，浙江合達(dá)鋁業(yè)也開(kāi)啟了輕量化探索之路。
“傳統(tǒng)生產(chǎn)方式必然被淘汰，輕量化是合達(dá)保持競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵?！?合達(dá)鋁業(yè)總經(jīng)理吳斌的判斷，推動(dòng)企業(yè)早在 2010 年便啟動(dòng) “機(jī)器換人” 戰(zhàn)略，通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)線減少人為誤差，為輕量化產(chǎn)品的精密制造奠定基礎(chǔ)。在技改實(shí)踐中，單條流水線實(shí)現(xiàn) “1 人頂替 6 人” 的效率提升，更重要的是，自動(dòng)化生產(chǎn)為材料升級(jí)與工藝優(yōu)化提供了穩(wěn)定的制造保障。
當(dāng)前，合達(dá)鋁業(yè)已將輕量化研發(fā)納入核心戰(zhàn)略。為實(shí)現(xiàn)這一突破，企業(yè)正從兩方面攻堅(jiān)：一方面優(yōu)化鋁合金材料配方，通過(guò)調(diào)整硅、鎂元素比例提升材料強(qiáng)度，在減重的同時(shí)滿足高溫高壓工況需求；另一方面引入有限元分析與拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，對(duì)缸蓋氣道、燃燒室等結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)，去除冗余材料的同時(shí)優(yōu)化散熱路徑。
在合達(dá)鋁業(yè)的實(shí)驗(yàn)室里，每款輕量化缸蓋都要經(jīng)歷嚴(yán)苛的性能測(cè)試：氣密性檢測(cè)泄漏量需控制在 0.5kPa/min 以內(nèi)，下沉量誤差不超過(guò) 0.03mm，確保減重不減質(zhì)。這種 “精準(zhǔn)減重” 的研發(fā)理念，正是合達(dá)鋁業(yè)能成為常柴等知名企業(yè)優(yōu)秀供應(yīng)商的核心原因。
從汽車產(chǎn)業(yè)的輕量化浪潮，到發(fā)動(dòng)機(jī)的核心技術(shù)升級(jí)，再到缸蓋的材料與結(jié)構(gòu)革新，輕量化之路道阻且長(zhǎng)。合達(dá)鋁業(yè)的探索證明，真正的輕量化不是簡(jiǎn)單的材料替換，而是基于制造經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)積累與市場(chǎng)需求的系統(tǒng)性創(chuàng)新。在這場(chǎng)關(guān)乎行業(yè)未來(lái)的轉(zhuǎn)型中，這樣的堅(jiān)守與突破，正是中國(guó)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的生動(dòng)縮影。
