近年來，汽車輕量化發(fā)展，使鎂鋁等輕合金鑄件的需求量逐年增加。自1990年以來，汽車用鎂正以年均20%的增長速度迅速發(fā)展，鎂合金已成為汽車材料技術發(fā)展的一個重要領域。壓鑄鎂合金材料以其可循環(huán)利用和少無切屑工藝的先進性，特別適合循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)能低碳及清潔生產(chǎn)要求，在汽車向輕量化發(fā)展的進程中占主導地位。各大汽車零部件制造商積極把握發(fā)展時機，紛紛投入到鎂合金汽車壓鑄件的生產(chǎn)研發(fā)中來。
雖然鎂合金耐腐蝕性差，但是對于汽車內(nèi)部構造來說，防腐不是主要考慮的問題，因此鎂合金在汽車內(nèi)部構造得到了比較廣泛的應用，尤其是在儀表盤和座椅結構中。鎂合金在座椅上應用始于1990年代的德國，主要是奔馳公司在SL Roadster中使用了鎂壓鑄生產(chǎn)的帶有三點安全帶的座椅結構。
與鎂合金在儀表盤上的應用情況相似，近幾年，采用鎂合金設計、制造的座椅也經(jīng)歷了一個明顯提高的過程?，F(xiàn)在采用鎂合金的座椅結構最薄可以達到2mm，大大減輕了重量。雖然其他材料如高強度鋼、鋁、復合材料等也得到使用，但是專家預測，鎂合金未來將會成為汽車座椅部件輕量化和具有成本效益的一個主要材料。
一、汽車座椅系統(tǒng)
汽車座椅系統(tǒng)是汽車內(nèi)飾中重要的零部件之一，可以支撐乘客坐姿，定位乘客，使乘客能夠舒適有效的控制車輛，座椅系統(tǒng)能夠保護乘客，提供駕乘舒適性，防止乘客無意識的滑移，事故發(fā)生時阻止乘客移動。
通常情況下，汽車座椅由骨架，泡沫，面套，頭枕，塑料件組成，在基本的座椅功能基礎上，可以增加加熱，通風，按摩，腿托等擴展功能。
前排座椅通常是單人座椅，根據(jù)可調(diào)節(jié)的方向，通常有4向，6向，8向甚至更復雜的座椅功能配置，根據(jù)驅動方式，又分為手動，電動座椅等。
后排座椅座框通常是一體結構,有些與車身一體?？勘辰Y構分為5-5分,4-6分,4-2-4分結構，常見的有管式結構，管板結構，板板結構。
客車座椅通常只有靠背角度可調(diào)，外側座椅的橫向移動可調(diào)，當然，很多定制化的車型，座椅配置也可以更加豐富。
乘用車汽車座椅規(guī)范依據(jù)GB 15083，GB 14167等，客車座椅骨架規(guī)范依據(jù)GB 13057等執(zhí)行，除了國標的強制性規(guī)范外，很多主機廠都有系統(tǒng)的座椅標準，比如福特的SDS，日產(chǎn)的NDS等，針對不同的主機廠，開發(fā)的要求也是不盡相同。
座椅結構
乘用車座椅運動示意
二、鎂合金在汽車座椅上的應用
隨著國家對環(huán)保要求越來越高，《節(jié)能與新能源汽車技術路線圖》的發(fā)布，汽車輕量化成為高度關注的發(fā)展方向。輕量化汽車座椅骨架也勢在必行。
鎂合金密度小，比強度高，消震性好，應用到汽車座椅，減重優(yōu)勢明顯，鎂合金結構設計靈活，可滿足不同的客戶的產(chǎn)品要求。
鎂合金應用在座椅骨架有效減輕骨架重量，有良好的強度和剛度，耐疲勞性好，集成化設計有利于減少加工過程，可以減少加工過程對環(huán)境的重復污染。
在輕量化的大趨勢下，座椅的輕量化工程師也在尋找可以減輕整椅重量的方法和材料，座椅骨架占整椅重量的絕對比重，所以減輕骨架重量是減輕座椅重量的有效方式。
鎂合金作為最輕的結構材料，也受到了客戶格外的興趣。
鎂合金應在乘用車的前后排，公交車座椅，大巴車及公交座椅骨架等都已展開鎂合金應用的開發(fā)研究。
在歐洲，阿爾法·羅密歐已開發(fā)鎂合金座椅骨架，用于減重和改善座椅的抗沖擊性，使用鎂合金壓鑄成型座椅靠背，戴姆勒·克萊斯勒在其500 SEL Roadster上應用鎂合金壓鑄座椅靠背和座框，Chevrolet Corvette C7,Hyundai Azera,Genesis coupe/Sedan已經(jīng)在應用鎂合金作為座椅的框架。
國內(nèi)的鎂合金座椅框架研究也陸續(xù)在展開，延鋒安道拓，佛吉亞等座椅公司都已經(jīng)取得了一些研究成果，并且開始在項目中批量應用。
阿爾法·羅密歐座椅
DC 500 SEL Roadster座椅
Hyundai Genesis coupe座椅
壓鑄鎂合金零件應用在前排座椅骨架，主要是將靠背和座框集成化設計。
靠背的集成化設計是將鋼制座椅靠背的上橫版，下橫版，左壁板，右壁板的沖壓及焊接總成件集成為一個壓鑄鎂合金零件，座框的集成化設計是將座框左壁板，右壁板，前座盆集成化設計，不僅減輕了產(chǎn)品的重量，而且減少了制造過程。
座椅靠背，座框（鋼材）
座椅靠背，座框（鎂合金）
鎂合金靠背相比鋼材靠背減重1.068Kg,減重比47.7%，鎂合金座框相比鋼材靠背減重1.077Kg,減重比44.2%。
除了常規(guī)乘用車的鎂合金座椅骨架之外，為滿足新能源汽車及低速電動的發(fā)展要求，市場也需求輕量化和薄型化得座椅骨架得研發(fā)。
低速電動車座椅骨架
薄型化座椅骨架
鎂合金在乘用車后排座椅中的應用已經(jīng)有一些實例，F(xiàn)ord_Explorer第三排座椅靠背就應用了壓鑄鎂合金零部件。
對于鎂合金的后排座椅骨架，國內(nèi)還處于研究探索階段，基本沒有量產(chǎn)的產(chǎn)品。除了壓鑄的座椅零件設計之外，也有用鎂合金擠壓管設計的鎂合金后排座椅骨架的研究。
Ford_Explorer鎂合金靠背
鎂合金壓鑄后排座椅骨架概念方案
鎂合金擠壓后排座椅骨架概念方案
除了座椅骨架之外，還有座椅的支撐支架也用鎂合金零部件代替以前的鋼制框架，既可以滿足座椅的高度提升需求，零部件減重51%，同時提升了座椅的模態(tài)，座椅舒適性也相應提升。
某項目座椅支撐支架
某項目座椅支撐支架
鎂合金在大巴車上和公交車上的應用研究也越來越多，近兩年來，客車主機廠及座椅廠家對鎂合金應用在也是格外關注，類似的研究開發(fā)也是越來越多，但受制于成本和風險控制的影響，只有極少的應用，大部分都停留在研究階段。
從目前的研究數(shù)據(jù)來看，大巴車的座椅骨架應用鎂合金材料，每組座椅可實現(xiàn)7.5Kg左右的減重，減重比43%左右，如果按37座的大巴車計算，每臺車可實現(xiàn)減重138Kg。
鎂合金在公交車座椅骨架上的應用，每組座椅可實現(xiàn)減重4.5Kg,減重比38.5%左右。
某公交座椅骨架
大巴車座椅骨架概念方案
鎂合金應用在座椅骨架上，可以減輕整椅的重量，剛度好，提升產(chǎn)品模態(tài)，具有良好減震性能，耐久性、高低溫循環(huán)性能也已經(jīng)被驗證通過，但是鎂合金的一些不可忽視的問題也不能輕視，鎂合金和異種金屬材料接觸的電位腐蝕問題，鎂合金材料強度和延伸率低，可選用的材料牌號很少，材料呈脆性，變形量小，產(chǎn)品成本高，基礎研究的資料缺失等問題都是制約鎂合金應用發(fā)展的短板。
三、結語
從近些年，國家倡導節(jié)能減排，汽車輕量化呼聲高漲，鎂合金以其出眾的優(yōu)勢得到了大家的廣泛關注，2018輕量化材料發(fā)展路線圖中也明確指出2030年中國單車鎂合金達到45Kg，要比目前的單車用量提升約3倍。
鎂合金材料作為輕量化的一種，要在超高強鋼，復合材料，鋁合金，炭纖維等都具有一定潛在應用的材料中脫穎而出，新材料的研究和應用，工藝穩(wěn)定性控制，表面處理技術，連接技術都需要有所突破，適度且穩(wěn)健的產(chǎn)品創(chuàng)新和工藝革新，加工方法與設備的能力提升，優(yōu)化制造加工過程和成本控制都是對鎂合金行業(yè)從業(yè)者的挑戰(zhàn)。
相信在高校研究工作者和產(chǎn)業(yè)應用者共同的努力下，鎂合金材料和產(chǎn)品技術會在一定時間取得一定突破，實現(xiàn)成本降低，在輕量化材料的競爭中取得應屬于鎂合金當仁不讓的應用范疇。