镁合金的摩托车应用探究

镁合金制造摩托车发动机、轮毂、减速器、后扶手及减振系统等部件，不仅能减小整车质量、提高整车加速和制动性能，还能降低行使振动、排污量、噪声及油耗，可提高驾乘舒适度，同时镁合金便于回收利用。与汽车工业使用镁合金一样，摩托车使用镁合金的历史久远。相比之下，摩托车工业应用镁合金减小质量，以达到降低油耗、减轻污染物排放的目的更为明显。同样，镁合金由于具有极佳的减振性能，在驱动部件和传动部件上应用镁合金对于提高摩托车的舒适度至关重要。

1.国外镁合金在摩托车上的应用

镁合金应用于摩托车起源于20世纪30年代的欧洲。由于欧洲人一贯崇尚运动，每年摩托车大赛很多，为了追求超凡的驾驶体验，他们采用了大量先进技术用于摩托车的生产。1938年英国伯明翰首次将镁合金运用到名叫“金星”摩托车变速器壳，随后1939年英国AJS公司推出名为“超级动力”的摩托车赛车，其曲轴箱体是用镁合金制造的。除了发动机部件仍然作为主流之外，20世纪70年代之后出现了其他的车用镁合金部件，如轮毂、制动盘、离合器外壳等。这些部件大多数由厂家根据自己的型号生产，只有轮毂、前叉夹和制动盘实现了专业化生产。从20世纪80年代开始，摩托车镁合金用量不断高涨，镁合金的应用规模更大、层次更高，应用部件多达50余种，涵盖了发动机系列、传动系列、悬架系列、框架以及各类附件。最有代表性的Ducati749～999系列材料镁合金部件包括：轮毂、前叉夹、单侧摇臂、双侧摇臂、发动机盖、离合器边盖、凸轮箱盖、摇杆箱盖、引擎后盖、调速观察板盖、内气缸盖、阀门盖、镜架、气帽等。图7-12为Ducati999摩托车。镁合金摩托车部件最精美的要数意大利的奥古斯塔（MVAgusta），做工考究、设计精美，图7-13为该公司2004年推出的F4系列1000型摩托车。

图7-12 Ducati 999摩托车

图7-13 MV Agusta F4-1000摩托车

美国的摩托车公司在全球是最多的。国外的著名摩托车制造商在美国设有分公司，带动了镁合金部件在美国的推广。如美国贝奥（Buell）公司2002年生产的“霹雳XB9R”型摩托车（见图7-14），其前灯梁、头灯壳、仪表盘以及大量电镀配件和装饰件都由镁合金制成。

日本摩托车厂商对于镁合金部件的采用完全依照欧美模式，最早也是从发动机入手，再扩展到其他部件。虽然种类不及欧洲多，但应用规模毫不逊色。其中最成功的是川崎（Kawasaki）ZX系列，几乎包括摩托车所有镁合金部件。仅ZX-6发动机就采用了镁合金气缸、机油箱面板、离合器盖、油泵盖，整个发动机减重达4kg（见图7-15）。本田公司的RC51系列（见图7-16），将镁合金用于发动机部件，包括离合器盖、气缸盖、左右曲轴箱盖，其他部件如后轮悬架、机油箱及隔板、油冷器阀门盖等都采用了镁合金。

图7-14 Buell2002 XB9R摩托车

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图7-15 Kawasaki ZX-6摩托车

2.国内镁合金在摩托车上的应用

我国摩托车工业发展迅速，提高现有摩托车的技术含量和使用性能，促进摩托车产品的更新换代和绿色环保化是必然趋势。自1997年起，我国摩托车产量首次突破1000万辆，占世界摩托车总产量的43.6%。2005年我国摩托车年需求量为1200～1300万辆，此外，非交通用摩托车，如越野、雪地、沙滩用摩托车、高尔夫场地用摩托年需求也在日益增长。但国产四冲程及二冲程摩托车约有一半不能直接满足欧洲Ⅰ号排放标准，而且振动、噪声不是很理想。重庆镁业科技股份有限公司承担了“镁合金在摩托车上的应用”“十五”国家科技攻关专题，取得了重大进展，最终形成了具有自主知识产权的核心技术体系，已成功试制了型号为LX150的“镁合金绿色概念摩托车”（见图7-17）。其中，发动机曲轴箱体、箱盖及摩托车前后轮毂、尾盖、后扶手等12个零部件用镁合金材料，特别是摩托车轮毂用镁合金制造，减小质量效果非常明显，仅轮毂就可以减少质量3kg，整辆摩托车减少质量6kg左右，从而使摩托车的CO、NO_x排放降低约70%，可达到并超过欧洲Ⅰ号排放标准。该车的研制成功引起了世界各国的极大关注，同时也为绿色环保摩托车的发展指明了方向。采用镁合金制造了发动机左右曲轴箱体、箱盖、尾盖、前后轮毂、后制动盖及后扶手等零件，开创了我国摩托车大量采用镁合金的先例，实现了材料的合理替代。该公司在成功开发绿色概念摩托车之后就大力投入镁合金摩托车部件的推广应用，至2003年底已累计生产发动机镁合金部件70万件，已装车21万余辆，取得了很好的经济效益和社会效益。图7-18是上海交通大学轻合金精密成形国家工程研究中心开发的耐热镁合金气缸套、重庆镁业生产的右曲轴箱体等摩托车零件。

图7-16 Honda RC51摩托车

图7-17 重庆生产的镁合金摩托车

图7-18 镁合金摩托车零件

a）气缸套 b）曲轴箱体

目前，摩托车行业常用的镁合金材料以铸造镁合金为主，如AM、AZ、AS系列铸造镁合金，其中以AZ91D用量最大。制约镁合金在摩托车上大量使用的最主要因素仍是技术问题。以结构件为例，由于对镁合金的特性缺乏深入的了解，镁合金件的防蚀技术未取得突破，镁合金的性能数据（尤其是工艺性能数据）缺乏，镁合金零件的设计、使用经验不足等，使镁在摩托车上的用量暂时还难与铝匹敌。但是随着上述问题的解决，镁合金在摩托车上的应用潜力很大，前景非常光明。