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Carcasa de accionamiento eléctrico para vehículos de nueva energía: comparación de piezas moldeadas semisólidas de aleación de magnesio y piezas fundidas a presión de aleación de aluminio

2026,01,16

En los vehículos de nueva energía, el sistema de propulsión eléctrica es un módulo clave que afecta al peso general del vehículo y a la eficiencia energética. Debido al mayor peso del sistema de batería, el aligeramiento de la carcasa del propulsor eléctrico se ha convertido en un foco de atención para los OEM y la cadena de suministro. Actualmente, la aleación de aluminio ADC12 sigue siendo el material principal, pero con la estabilización de los costos de la aleación de magnesio y la maduración de su proceso de fabricación, se está reevaluando la viabilidad de su aplicación.

Objetos de ingeniería y rutas de proceso

Este estudio selecciona carcasas de propulsión eléctrica de vehículos de nueva energía con el mismo diseño estructural que los objetos de comparación, empleando:

Proceso de fundición a presión de aleación de aluminio ADC12 (derecha)

Proceso de moldeo por inyección semisólida de aleación de magnesio AZ91D (izquierda)

New energy vehicle electric drive housing

Ambas carcasas fueron fabricadas y probadas bajo la premisa de geometría y espesor de pared consistentes.

Los resultados de pesaje reales muestran que la carcasa de aleación de aluminio pesa aproximadamente 11,345 kg, mientras que la carcasa de aleación de magnesio pesa aproximadamente 7,975 kg. Esto representa una reducción de peso de casi el 29,7% manteniendo la consistencia estructural, lo que es directamente significativo para aligerar los sistemas de propulsión eléctrica.

Diferencias de ingeniería en las características de la microestructura

El muestreo del cuerpo de la carcasa (pared de aproximadamente 10 mm de espesor) revela diferencias significativas en la microestructura interna de los dos materiales en su estado real:

Estructura de carcasa de accionamiento eléctrico ADC12 de aleación de aluminio fundido a presión (50x, 200x, 500x)

Die-cast aluminum alloy electric drive housing structure

La microestructura típica de fundición a presión está dominada por dendritas, con distribuciones de segunda fase en forma de agujas o en bloques localmente visibles. En las zonas de paredes gruesas hay una pequeña cantidad de microporos, un fenómeno común en piezas gruesas de fundición a presión.

Estructura de carcasa de accionamiento eléctrico AZ91D de aleación de magnesio semisólida (50x, 200x, 500x)

Semi-solid magnesium alloy electric drive housing structure

La microestructura está dominada por fases sólidas primarias casi esféricas, distribuidas uniformemente en la matriz posterior a la solidificación, lo que da como resultado una alta densidad general. Gracias a las características de llenado del proceso semisólido, no se observaron porosidades de contracción evidentes ni defectos de gas en las zonas de paredes gruesas.

Desde una perspectiva de ingeniería, la microestructura uniforme y el control de defectos son cruciales para influir en el comportamiento posterior de fatiga y corrosión, que es una de las razones clave por las que las aleaciones de magnesio semisólidas han ganado atención en los componentes estructurales.

Rendimiento real de las propiedades mecánicas

En condiciones de muestreo de conchas de paredes gruesas, las propiedades mecánicas de ambos materiales disminuyeron en comparación con las muestras estándar de paredes delgadas. Este es un fenómeno común causado por las condiciones de enfriamiento en paredes gruesas.

Los resultados comparativos muestran:

Material	Límite elástico/MPa	Resistencia a la tracción/MPa	Alargamiento/%
Aleación de aluminio fundido ADC12	147.0	233.3	1.4
Aleación de magnesio semisólida A291D	143,5	212.1	2.4

Límite elástico: Las aleaciones de aluminio semisólidas AZ91D y ADC12 se encuentran en niveles similares.

Resistencia a la tracción: ADC12 tiene una ligera ventaja.

Alargamiento: la aleación de magnesio AZ91D tiene un mejor rendimiento, lo que indica que mantiene una buena plasticidad incluso en condiciones de paredes gruesas.

Desde la perspectiva de la aplicación de componentes estructurales, AZ91D, si bien garantiza requisitos básicos de resistencia, posee una mejor capacidad de deformación, lo que lo hace más ventajoso para cargas complejas y áreas de concentración de tensiones.

Comparación de ingeniería de resistencia a la corrosión

Ambos materiales de la carcasa se sometieron a pruebas de niebla salina neutra en su estado desnudo sin ningún tratamiento superficial para simular las tendencias de corrosión en entornos de servicio reales.

Los resultados de las pruebas muestran que:

La aleación de aluminio ADC12 exhibe una importante acumulación de productos de corrosión y un rápido deterioro de la superficie en un corto período.

La aleación de magnesio semisólida AZ91D mantiene una mejor integridad de la superficie en las mismas condiciones, con una tasa de desarrollo de corrosión relativamente más lenta.

Material	Tasa de corrosión (mm/año)
Aleación de aluminio fundido ADC12	0.546
Aleación de magnesio semisólida AZ91D	0.325

La tasa de corrosión promedio calculada mediante el análisis de pérdida de peso muestra que AZ91D tiene una tasa de corrosión más baja que ADC12. Este resultado indica que, bajo estructuras de paredes gruesas y microestructuras semisólidas, la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio no es necesariamente inferior a la de las aleaciones de aluminio. Por supuesto, en aplicaciones reales de producción en masa, ambos materiales generalmente se usan junto con sistemas de tratamiento de superficies para mejorar aún más la estabilidad en servicio a largo plazo.

Evaluación Integral a Nivel de Aplicación de Ingeniería

Desde una perspectiva de ingeniería de toda la vivienda:

Ventaja de peso: las aleaciones de magnesio pueden lograr una reducción de peso significativa en condiciones estructurales consistentes.

Microestructura y densidad: los procesos semisólidos ofrecen ventajas en el control de defectos en áreas de paredes gruesas.

Compatibilidad mecánica: AZ91D cumple con los requisitos estructurales en términos de propiedades de rendimiento y ductilidad.

Resistencia a la corrosión: Demuestra buena estabilidad en pruebas de material desnudo.

Esto indica que, bajo condiciones de diseño y procesos de formación adecuados, las aleaciones de magnesio tienen el potencial de ingeniería para reemplazar las aleaciones de aluminio en carcasas de propulsión eléctrica para vehículos de nueva energía.

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Autor:

Mr. xavierparts

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