光的

设计的复杂性, 发展中, 汽车部件的铸造和后期处理很像音乐的制作——需要协作, 许多熟练的专业人员的和谐努力, 但汽车行业正在开始一项新的举措. 

利纳玛高级冶金学家雷米·马丁内斯喜欢用这种比喻的方式来看待铸件, 尽管汽车正在从内燃机汽车(ICEVs)向电动汽车(ev)缓慢过渡。. 在这一演变过程中，代工厂将不断改变和磨练他们的专业知识，以满足oem不断变化的需求, or, 在某些情况下, 从长远来看，他们的业务向其他领域多元化.

但在接下来的二三十年里, ICEVs中的铸件不仅不会灭绝, 他们会继续变得更轻，表现得更好. 

今天, 电动汽车约占公路车辆的5%, 而推动它们在北美增长的采用面临着许多障碍, 这意味着它们的逐步实施可能更像是涓涓细流，而不是一些人希望看到的洪水. 

在10年或20年内，他们是否会达到50%的水平, 然后是更大的市场份额, 更多的电动汽车最终将意味着汽车行业的铸件数量减少, 期. 随着越来越多的原始设备制造商和零部件制造商加入到将大部分或全部R&未来对电动汽车的投资, 似乎ICEV暗淡的未来已成定局, 但icev的游戏还远未结束. 

“ICE车辆不会很快消失,米克·诺斯说。, 安德森全球的首席执行官兼总裁, 一家模具和铸造解决方案公司，目前95%的业务是汽车. “几年前, 媒体上有一股热血沸腾的情绪，认为到2025年我们都将电气化, 这是绝对不可能发生的. 它最终会发生吗? 是的. 这只是你认为时间范围的函数 ... 这将取决于不同的市场——欧洲和亚洲是不同的, 和美国有什么不同. 

“最终, ICE车辆并没有完全消失, 但这将是一个重大的转变. 不管你怎么切，都能减少铸件. 我们已经可以看到，电动汽车领域正在开发的新车数量庞大. 甚至在最近的九月底, 福特宣布将在美国投资110亿美元用于电池制造, 告诉你它的去向.”

尽管我确信这种改变还相对遥远, 尽管如此，为了减少对电动汽车业务的依赖，北韩正在慎重地向新领域进行多元化转型. 他说，他还相信制造业的广泛回流将点燃美国金属铸件的大幅增长.S. 在接下来的五年里. 

放松

证明了他们为生命而战, icev最近在效率上有所提高, 值得注意的是涡轮增压技术的出现，通过在燃烧中使用压缩空气，将更大的动力压缩到更小的包装中, AFS成员安德鲁·哈洛宁说, 专注于汽车行业的五月花咨询有限责任公司的所有者. 他说，事实上，发动机整体效率最高的是小型化趋势. 

涡轮增压全球销量达到4500万辆, 这是icev的重大创新, 他补充说，这个数字还会增加. “从最小的摩托车到轮船，基本上任何集成电路发动机都可以看到涡轮增压.”

icev在工程界最受关注的是轻量化. 但在电动汽车上发生的事情不会只停留在电动汽车上——相当多的电动汽车减重铸件将与电动汽车相关, 也。, 据Halonen说.  

如果不是受到企业平均燃油经济性(CAFE)等法规的约束，原始设备制造商是否会不遗余力地制造更轻的零部件?? 也许不会，Halonen说，但这种努力确实会带来一些好处. 而且，ICEVs越轻，它们就越有可能与电动汽车竞争.

好处没有. 轻量化的一大优点是明显的燃油效率，这意味着更少的污染.  业内人士, 包括北, 承认温室气体减排的全球标准只会提高, 提高燃油经济性非常重要.  

“你可以拉动的杠杆之一是车辆的重量，”他说. “还有其他技术, 如启停技术,  杂交, 以及越来越复杂的软件控制引擎, 但是重量很大. 我不确定它的确切排名, 但它必须接近最重要的事情的顶部.”

在联邦法规和税收的激励下，制造商在考虑消费者对新车的“有效载荷”时，不得不考虑权衡取舍. 也许那是加热座椅, 或者仪表盘上的大屏幕, 或者车上到处都是安全气囊, 或者更多的传感器, 哈洛宁表示. 关键是平衡重量，保持在一定的税收类别内, 所以每个铃铛一磅, 口哨或安全功能的增加意味着移除一磅别的东西, 这就是轻量化铸造的由来.  

决定,决定

轻量化的基本原理可能非常主观, 受人的个性和偏好的驱使, 制定车辆决策的层次就像众所周知的洋葱, 据Halonen说. 不过，他说，最终，这通常取决于成本，而不仅仅是重量.

“看看2020款福特探索者，”他说. “他们在减肥上花了很多钱，其中一些是铸造, 就像震波塔. 然而, 他们在2017年把前关节从铸铝关节换成了2020年的球墨铸铁关节，他们可能增加了10磅重. 对车辆. 但球墨铸铁的成本比铸铝低得多, 所以这显然是以重量为代价来节省成本.”

远非武断, 重量规格是由许多考虑因素决定的, 包括新特性的权衡. 但具有讽刺意味的是, 最新型号的电动汽车可能不会重新发明轮子, 打个比方——因为铸件的重量有时是由零件的前身设定的.

“基线是优先的组成部分，”Halonen说. “很多人都认为，原始设备制造商拥有丰富的资源，可以去评估制造产品的最佳方式. 在现实中，大多数时候情况正好相反. 如果他们要进行车辆刷新, 他们只有很短的时间来做出设计决策，以及他们将朝着哪个方向去完成设计, 获取原型, 让车辆在赛道上测试, 让他们签字, 制作工具, 然后投入生产. 整个时间线都被压缩了，他们很少有机会说出来, 这个指关节是用这个铸造出来的还是用那个锻造出来的?’’”

自然, 零件制造商接受OEM客户的订单, 尽管在如何实现最终目标的问题上存在着相互妥协. 

“让我给你举个例子，”马丁内斯说. “很多时候，我们必须与客户合作，在当地重新设计零件，因为当我们进行开发时, 我们意识到这个区域的横截面不够大, 我们在铸造过程中会有创造性的缺陷. 如果该区域对该部件不起作用, 我们通常会对其进行优化，使其更适合铸造工艺. 但是如果我们要增加体重，我们就必须找到另一个可以恢复体重的地方. 我们必须坚持使用给我们的数字. 我们必须在这个数字周围工作，我们没有灵活性.”

体重问题

制造商和铸造厂工程团队必须合作解决与减轻铸件重量相关的持续难题. 消息人士一致认为，为了解决问题，代工厂需要的不仅仅是规格和零件样品, 这意味着它们应该提供完整的功能, 包括它的机械载荷. 看到铸件周围被订购的相邻部分也是基本的. 没有这个层次的背景, 铸造工程师就像谚语所说的盲人围着大象, 每个人都能根据他们能触摸到的身体部位来描述野兽.  

设计和铸造经验是合作者所拥有的最强大的资源, 马丁内斯说, 但正确的机制和流程是必不可少的, 尤其是为了解决最大的挑战. 

“任何铸件都是一个谜，”他说. “你可以有小的铸造厂，制造极其复杂的零件使用, 例如, 投资铸件, 但他们每天可能会生产10个零件. 这是非常复杂的，因为过程很复杂，几何结构也很复杂. 现在，如果我们转向大规模生产，这不仅仅是铸造过程的问题. 以气缸盖为例-每年生产数百万个具有相同质量，相同材料和相同几何形状的缸盖,  每年数百万美元, 它涉及到很多不同的专业领域:铸造厂, 取心, 热处理, 加工, 尺寸控制, 物流及其他.”

确保每一个令人眼花缭乱的轻量化部件的完美取决于完美的机器性能, 马丁内斯是坚定的，当他指出铸造厂必须做的最关键的事情，以始终如一地履行铸造讨价还价的一方:持续的预防性维护. 

除了现有设备的正常运行时间外，许多美国公司还要求.S. 诺斯表示，铸造厂可以利用高科技投资的健康发展.

“轻量化需要更薄的壁段，这是复杂的铸件，”他说. “如果它们是结构部件, 它们必须是可热处理的铝, 这意味着它们的孔隙率必须为零, 如果是汽车行业, 它们必须是低成本的.  

“你必须有非常高水平的铸造过程控制，”他补充说. 你必须要有最新的技术来提供更好的过程控制, 更好的冷却能力, 你可以做中间的墙, 低孔隙度, heat treatable 铸造s; you get thinner and thinner walls and hollow sections. 现在, 你的重量很轻，而且你可以用铝来铸造东西，而在过去，你必须使用球墨灰铸铁——你可以用同样的成本来做到这一点.”

选择

诺斯所描述的精密程度的投资成本很高, 这使小型铸造厂处于不利地位. 但创新可以有所帮助.  

“我们正在与一些客户合作，使用成本更低的倾斜浇注机和更低成本的工具来制造相当于高压薄壁的组件,诺斯说。. “我们这里有选角设计师, 因此，我们正在帮助(客户)设计制造这些薄壁和低孔隙率要求的倾斜倾倾设备组件，这可能对降低汽车产量具有经济意义.

“... 有可能有机会永久模具重力馈送解决方案或低压，而不是非常昂贵的高压模具,他补充道. “这是我们一直在努力解决的问题.”
诺斯说，他在10月中旬参加的一个汽车会议肯定了这两个方向. “对我来说，一个重要的收获是，相对小批量的汽车将会激增. 这意味着Anderson Global将昂贵的高压压铸组件转换为低压甚至重力永久模具的能力可能变得非常重要.”

合金当然是任何关于轻量化的讨论的因素, 合金的一些新发展有可能帮助铸造制造合作伙伴实现减轻重量，但改变合金不能轻易进入. 在铸造厂引入一种新合金可能会对其运营造成严重破坏, 特别是当新铸锭中的化合物不能以任何方式与工厂中现有的金属混合时. 新, 仅仅浇铸一种不同于先前用于特定部件的合金，也可能会出现意想不到的结果. 

“当你从一种材料切换到另一种材料，或者从一种热处理到另一种热处理，因为你想改善你的轻量化部分, 大多数情况下，你会改变残余应力的状态, 特别是如果你改变热处理配方, and you cannot quantify it easily; you don’t see those stresses easily,马丁内斯说。. “测量这些压力的方法实际上是复杂、昂贵和耗时的. A new alloy can play a role in the fatigue performance and the strength of your part; and, 在某种程度上, 还有你的零件的变形——你可以制造一个有很多应力的零件，然后你开始加工这个零件，它就会在你面前变形. 所有这些小细节之间的平衡是非常复杂的.”

找到你的路线

尽管事实上有相当多关于icev的预测将与ev相关, 据Halonen说, 总有一天，当发动机铸件的需求比现在少的时候，那些在IECV领域发挥作用的铸造厂将不得不重新定义自己的电动汽车业务，或者转向其他行业，以取代任何业务消失的部分.

“我会从《彩票平台》(Shark Tank)节目中借用一句台词，那就是‘找到你的路’，”哈洛宁说. “想想你真正擅长的是什么，然后充分利用它. 当然, 你必须适应市场, 所以如果你的气缸盖做得很好那么你的客户要求的气缸盖就越来越少了, 然后带着这种能力去寻找空间. 它可能是一个发动机外壳, 空心副车架, 或者是电动皮卡的下控制臂之类的东西, 然而，与其试图成为所有人的一切, 做你真正擅长的事情，并继续磨练这项技能.”