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鋁合金材料在新能源汽車底盤零件的應(yīng)用

來源:www.best-scene.com      發(fā)布日期: 2024年09月06日
信息摘要:據(jù)了解,超600個(gè)鋁制零部件用于車身、底盤、動(dòng)力和傳動(dòng)等系統(tǒng)。各國/地區(qū)汽車用鋁量均呈現(xiàn)快速增長,北美、中國最為顯著。鋁主要用于車身結(jié)構(gòu)件、輪轂、車身覆蓋件、傳動(dòng)系統(tǒng)、缸體缸蓋;用鋁量C級(jí)及以上遠(yuǎn)多于A、B級(jí)車。


一、鋁合金在汽車上的應(yīng)用

據(jù)了解,超600個(gè)鋁制零部件用于車身、底盤、動(dòng)力和傳動(dòng)等系統(tǒng)。各國/地區(qū)汽車用鋁量均呈現(xiàn)快速增長,北美、中國最為顯著。鋁主要用于車身結(jié)構(gòu)件、輪轂、車身覆蓋件、傳動(dòng)系統(tǒng)、缸體缸蓋;用鋁量C級(jí)及以上遠(yuǎn)多于A、B級(jí)車。


國內(nèi)外汽車用鋁種類的比較:鑄件用鋁占比最 大60%以上,鋁板材用量占比逐年增加,尤其是C級(jí)及以上車型。

國內(nèi)汽車用鋁上鋁鑄件比例高于歐美。2018年,汽車用鋁380萬噸(鑄件290萬噸)。→ 2030:910萬噸。新能源汽車發(fā)展推動(dòng)用鋁量增加,且使板材、擠壓材比例增加明顯。


底盤結(jié)構(gòu)、作用和用鋁現(xiàn)狀鐘鼓指出,底盤件鋁化輕量化效果明顯,對(duì)車輛性能提升顯著。國外鋁化率較高,國內(nèi)遠(yuǎn)低于國外,主要應(yīng)用于高 檔的自主品牌汽車及純電動(dòng)轎車,但滲透率僅為10%左右。轉(zhuǎn)向節(jié)產(chǎn)品在底盤件中滲透率最高,技術(shù)難度最高的零件為副車架,產(chǎn)品成品率較低,尺寸精度有待提高定,焊接接頭性能以及焊接變形控制水平較低。結(jié)構(gòu)件非常注重輕量化效率,更輕零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、更高性能材料開發(fā)、更高的生產(chǎn)效率及成品率為今后的主要趨勢(shì)。


二、高強(qiáng)韌鑄造鋁合金材料開發(fā)

A356.2+傳統(tǒng)熔鑄工藝存在的問題:(1)屈服強(qiáng)度不能滿足設(shè)計(jì)要求,延伸率不能穩(wěn)定≥9%(2)共晶硅變質(zhì)程度低,易出現(xiàn)粗大針片狀,嚴(yán)重影響力學(xué)性能,特別是延伸率(3)a-Al未細(xì)化,呈明顯的樹枝晶,影響強(qiáng)度和延伸率(4)熱處理后的組織中 共晶硅呈蠕蟲狀,球化效果不好,對(duì)合金強(qiáng)度和延伸率都有影響。



三、高強(qiáng)韌鑄造鋁合金在轉(zhuǎn)向節(jié)上的應(yīng)用


轉(zhuǎn)向節(jié)的作用及性能要求

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和受力部件,形狀極其復(fù)雜。支撐車體重量,承受轉(zhuǎn)向力矩和剎車時(shí)的制動(dòng)力矩,工作環(huán)境惡劣,是重要安全部件。對(duì)組織性能、機(jī)械性能和外形尺寸要求極為嚴(yán)格。



鋁合金轉(zhuǎn)向節(jié)主要采用鑄造工藝成形,約占90%



設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn):功能區(qū),應(yīng)滿足零件與各連接件間的安裝,如通過標(biāo)準(zhǔn)螺栓、球頭等連接;干涉性要求,零件與周邊件間應(yīng)滿足最 小間隙要求;強(qiáng)度要求,應(yīng)通過受力分析,明確零件上的關(guān)鍵受力部位;為后續(xù)零件質(zhì)量檢查提供依據(jù)。工藝性要求,零件應(yīng)滿足低壓鑄造工藝要求。

零件性能要求:靜強(qiáng)度、耐久、安全性。


四、高強(qiáng)韌鑄造鋁合金在副車架上的應(yīng)用


副車架的作用及性能要求

汽車底盤上的一個(gè)結(jié)構(gòu)件,用于連接懸架裝置和車身。用來支撐車橋和懸掛的總成支架,承載發(fā)動(dòng)機(jī)和車軸的特殊功能結(jié)構(gòu)件。部分零件還承擔(dān)著碰撞潰縮變形的作用。其輕量化開發(fā)可有效降低“簧下質(zhì)量”,從而改善能源效率,增加續(xù)航里程,提高乘車舒適性。通常單件鋼制副車架重量為10~25kg,采用鋁制副車架能實(shí)現(xiàn)30~50%的輕量化,減重效果效果 顯著。 


材料及成形工藝現(xiàn)狀



副車架的設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)要求:

1、副車架與車體通過四點(diǎn)剛性安裝;2、設(shè)有轉(zhuǎn)向器、穩(wěn)定桿、控制臂、懸置安裝位置;

3、與周邊間隙滿足總布置要求;

4、根據(jù)碰撞及空間布置設(shè)有潰縮結(jié)構(gòu)


零件性能要求:板塊靜強(qiáng)度、耐久、安全性、NVH。



鋁合金副車架三維模型


長安副車架的設(shè)計(jì)要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)


結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

1、與車體通過剛性連接;

2、主體結(jié)構(gòu)為“口”型結(jié)構(gòu),左、右前縱梁、后梁為低壓鑄造,前橫梁為擠壓鋁;

3、設(shè)有前、后兩個(gè)懸置安裝支座;

4、根據(jù)碰撞及空間布置設(shè)有潰縮結(jié)構(gòu)。

鑄造后梁件結(jié)構(gòu)特點(diǎn):低壓鑄造后梁鑄件,鑄件厚度約為5mm,鑄件為大尺寸薄壁復(fù)雜零件,主體加強(qiáng)筋及腹板厚度均為4.5-6mm,起安裝作用的凸臺(tái)位置尺寸較厚。


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