自動車用マグネシウム合金スタンピング：温間成形の利点 — 軽量化された自動車ドアパネル向けの温間成形マグネシウム合金シート

要点まとめ

マグネシウム合金のスタンピングは自動車の軽量化の最前線を表しており、以下のような部品を提供します。 アルミニウムより33%軽量 と 鋼鉄より75%軽量 。標準的な冷間スタンピングでは、マグネシウムの六方最密充填（HCP）結晶構造のために失敗するが、 温間成形技術（200°C–300°C） は非ベース面すべり系を有効に活性化し、複雑な形状成形を可能にする。業界標準の合金である AZ31B は現在、電気自動車（EV）の航続距離延長を目的として、ドア内パネル、シートフレーム、クロスカービームなどに使用されている。本ガイドでは、重い鋳造品から軽量の鍛造スタンピングへ移行するために必要な重要な工程パラメータ、材料選定、および実現可能性データについて解説する。

技術的な根拠：なぜマグネシウムをスタンプ成形するのか

電気自動車の航続距離を最大化する競争において、エンジニアはアルミニウムによる容易な改良をほぼ exhausted してしまいました。次に論理的なステップはマグネシウム（Mg）の採用です。密度はわずか 1.74 g/cm³ であり、アルミニウムの 2.70 g/cm³ と比較すると、マグネシウムは利用可能な構造用金属の中で最も軽量です。鋼材部品をマグネシウムのスタンプ成形品に置き換えることで、最大75％の軽量化が可能で、アルミニウムからの置き換えでも約33％の軽量化が得られます。

単なる質量低減を超えて、マグネシウム板は優れた 減衰能 —振動や騒音を吸収する能力を持っています。ホワイトボディ（BIW）用途では、重い防音材を追加することなく、NVH（ノイズ、バイブレーション、ハーシュネス）性能を向上させることができます。カーボンファイバーとは異なり、リサイクルが困難であるのに対して、マグネシウムは完全にリサイクル可能であり、自動車OEMが遵守すべき循環経済の要請に合致します。

従来、マグネシウムの使用はダイカスト（エンジンブロック、トランスミッションケースなど）に限定されていました。しかし、打ち抜き加工（圧延材）されたマグネシウム部品は、鋳造に伴う気孔問題を排除できるため、はるかに高い機械的特性を発揮します。このため、比強度が要求される大型の薄肉構造パネルに、打ち抜き加工のマグネシウムが非常に適しています。

重要なプロセス：温間成形技術

マグネシウムをスタンピング加工する上での主な障壁はその結晶構造にあります。常温では、マグネシウムは六方最密充填（HCP）格子を持ち、滑り系（主に基底面すべり）が限られているため、脆く、変形中に割れが生じやすくなります。鋼材に用いられる標準的な冷間スタンピング法では、直ちに破損が発生します。

その解決策は ウォームフォーミング 。マグネシウム板材および金型を特定の温度域まで加熱することにより、 200°C～300°C（392°F～572°F） 熱で活性化される. 熱で活性化される. 室温では不可能であるような 複雑な幾何学を可能にします

プロセス キー パラメータ

• 温度制御: 均一な加熱が不可欠です わずか±10°Cの偏差は局所的な首の切断や骨折につながる可能性があります. ブランクとダイの両方とも通常加熱されます.
• 潤滑: 標準的な油脂は この温度で劣化します 熱耐性のある特殊な潤滑剤は,しばしばモリブデンウム二硫化物 (MoS2) またはグラファイットを含有し,黄化を防ぐために必要である.
• 成形速度: 鋼の高速スタンピングとは異なり,熱型マグネシウムはしばしば圧縮速度が遅い (例えば,数百mm/sに対して20mm/s) であり,ストレスの速度を制御し,破裂を防ぐために必要である.

材料選択:AZ31Bとシート生産

AZ31B (約 3% アルミ,1% 亜鉛) は,自動車用マグネシウムシート用材の基本合金である. 耐久性,柔らかさ,溶接性がバランスがとれている 耐性強度は通常200MPa,耐張強度は260MPaで,軽鋼やアルミニウム類と競争力があります.

マグネシウムシートを作るコストが 大きな課題でした 伝統的なロールプロセスは,複数のアニールステップが必要であるため高価です. 革新的 圧縮式平ら化 テクノロジーが生まれています この過程でマグネシウム管を外し,分割し,シートに平ら化することで,従来のロールと比較して 50%の生産コストを削減できます. このコスト削減は 高級スポーツカーではなく 大量販売車にマグネシウムスタンプを 商用化するために不可欠です

比較分析：スタンピング対ダイカスト

自動車の技術者は マグネシウム型鋳造と スタンピングを混同しています 両方とも同じ基礎金属を使用していますが,用途と性質は大きく異なります.

意思決定マトリクス： 扉の内側やフッドや屋根などの 大きい平らな構造部品に スタンプをつけます ステアリングコラムのホイッスリングやギアボックスのハウシングのような複雑なブロック部品の 鋳型を選択してください

試作から量産まで

マグネシウムスタンプへの移行には 材料の熱微妙な部分を 理解する専門的なパートナーが必要です 既存の線路で 鉄のコイルをマグネシウムに交換するほど 簡単ではありません ツールには熱膨張に対応し,プレスのパラメータは正確に制御されなければならない.

この技術を検証したい OEMやTier 1サプライヤーにとって,経験豊富な製造パートナーと協力することが不可欠です. シャオイ金属技術 自動車用スタンプの包括的なソリューションを提供しており,高速プロトタイプ製造から大量生産までのギャップを埋めています. IATF 16949 認証と 600トンまでのプレス能力により 厳格な国際基準を遵守しながら 制御アームやサブフレームなどの精密な部品を 提供できます 熱で作るプロトタイプを検証するか 生産を拡大するか 専門のエンジニアリング技術で 複雑な軽量設計の実現が 保証されています

申請と将来の見通し

マグネシウムスタンプの採用は加速しています 現在,製造用途には以下のものが含まれる.

• シートフレーム： 車両1台あたり5~8kg節約するために鋼筋フレームを交換する
• 内部ドアパネル: 熱で形成された AZ31B を使って 頑丈で軽量なキャリアを作ります
• 横軸車線: 複数の部品を 単一の磁石構造に統合する
• 屋根パネル: 重心力を低くして操作を改善します

自動車メーカーの"軽量化プレミアム"が 増加しています 電気自動車のバッテリー重量は 懸念事項であり続けています 圧縮式平坦化により マグネシウムシートコストが下がり 熱で形成されたマグネシウムが 次世代の電気プラットフォームの標準ソリューションになると予想しています

軽量 化 の 限界

マグネシウム合金スタンプはもはや 単なる研究開発の好奇心ではなく 自動車設計の未来のために 実行可能な必要技術です 熱型製成のプロセスを熟知し AZ31Bのような合金材を 適正に選べば アルミニウムの重量削減に 勝るでしょう 変化のために,加熱式ツールとプロセス制御に投資する必要があり,その報酬は,軽く,効率が高く,乗り心地の良い車両である.

よく 聞かれる 質問

1 について マグネシウムスタンピングと 鋳造の違いは?

スタンピングは 固体金属製のプロセスで 薄くて大きなパネルに理想的な形状を 形成します 例えば車のドアや屋根です 毛穴のない部品を 製造し 耐久性が高くなっています 鋳造は溶融マグネシウムを鋳型に注入する工程で エンジンブロックのような複雑な3D形状のブロックは 良くできても 空気ポケットにより構造の整合性が低下することが多い

2 について 熱で形成されるのはなぜか?

マグネシウムは六角密集結晶構造 (HCP) を有しており,室温での柔軟性を制限する. 凍結したときに割れ目が起こる 材料を200°Cから300°Cまで加熱すると,クリスタル・レットシの追加の"滑りシステム"が活性化され,金属は壊れることなく複雑な自動車部品に形成されるほど柔らかくなります.

3 について マグネシウムはアルミニウムよりどのくらい軽いですか?

マグネシウムは 33%軽く よりも 75%軽く 鋼鉄よりも軽量です。この大幅な軽量化により、電気自動車の航続距離を延ばすための最も効果的な構造用金属となっています。