汽車底盤輕量化材料和工藝分析

朱曉薇

摘要：輕型汽車結(jié)構(gòu)是汽車行業(yè)關(guān)注的問題。輕質(zhì)底盤不僅有助于降低燃油消耗，而且還顯著提高了整車的舒適性。實現(xiàn)底盤的輕量化，包括輕合金、鋁和鎂合金、先進的高強度鋼材料、塑料、熱壓、液壓成形工藝和空心結(jié)構(gòu)件。

關(guān)鍵詞：汽車底盤;輕量化;材料：工藝

前言

目前，汽車已經(jīng)成為客運的重要交通工具，給人們帶來舒適的同時，也帶來了能源和環(huán)境危機。因此，汽車制造商目前正在探索減少廢氣排放的方法。汽車的油耗直接取決于汽車的重量。汽車底盤的重量占汽車總重量的30%以上。如果底盤系統(tǒng)很輕，不僅可以降低汽車的油耗，還可以提高駕駛的舒適性。

一、汽車底盤輕量化技術(shù)開展的方式

底盤的大部分部件都是安全部件，因此每個部件的質(zhì)量要求都很高。在輕量化底盤中，必須對這些部件的結(jié)構(gòu)、材料和工藝進行優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計。車身底盤結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化主要包括底盤尺寸、形狀和空心部件空間以及零件的整體構(gòu)造，底盤空心部件的結(jié)構(gòu)材料主要成分有兩種：氧化鋁合金或氧化鎂合金，以此來取代一些傳統(tǒng)的復(fù)合鋼結(jié)構(gòu)材料，達到大大減輕車身重量的使用目的;另一方面，使用比車身底盤傳統(tǒng)復(fù)合鋼板使用強度更高的復(fù)合鋼材，以大大提高車身底盤的使用功能性，減少傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的零件數(shù)量，并實現(xiàn)重量減輕的總體印象。應(yīng)盡可能多地使用新型汽車底盤并在熱成型和汽車液壓在熱成型的制造過程中進行優(yōu)化，以大大減輕汽車底盤內(nèi)部零件的使用重量。

二、汽車輕量化與節(jié)能減排的關(guān)系

車輛的重量減輕與車輛阻力的降低和能耗的降低密切相關(guān)。鋁協(xié)會指出，車輛重量減少10%可降低燃油消耗量，當(dāng)然，車輛燃油消耗量減少產(chǎn)生的排放量也會減少。減輕車輛重量不僅是高效節(jié)能的一項重要措施，也是促進環(huán)境保護的一項措施。底盤作為汽車的重要部件，也是減輕重量的研究中心。

三、汽車底盤零件輕量化的具體措施

汽車底盤約占總重量的30%。為了減輕汽車的總重量，達到節(jié)能減排的目的，我們需要從汽車底盤的輕量化入手。汽車底盤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，輕材料的使用和技術(shù)的改進，減輕了底盤各部分的重量，包括底盤、前下體、轉(zhuǎn)向節(jié)、扭梁、穩(wěn)定器等。

1、副車架輕量化

汽車底盤上的支架基板是用于連接和固定汽車懸架控制系統(tǒng)、發(fā)動機和汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要部件。支架剛度和機械強度必須充分滿足要求。支架基板的人工成形主要用途是用于熱軋成型鋼板的焊接沖壓和人工焊接。由于汽車底盤支架承載時的重量較大，車架的整體模塊化結(jié)構(gòu)性能必須達到較高。選擇鋼板時，鋼板厚度必須控制在2mm至3mm之間。為了減輕基板的重量并實現(xiàn)底盤的重量，大多數(shù)國家將在基板的生產(chǎn)中使用液壓成形和輕合金材料，以在不影響車架質(zhì)量的情況下降低基板的總重量。

液壓成形采用低碳鋼或高強度低合金鋼，傳力介質(zhì)為液體材料，工件用桿加工?；蹇赏ㄟ^液壓成形顯著改善阻尼效果，其可減少約30%，這不僅重量輕，還可有效減少底盤中使用的零件數(shù)量。便于組裝工藝和焊接工藝的冷凝，有效控制生產(chǎn)成本。目前，它廣泛應(yīng)用于國外車輛的生產(chǎn)中。鋁合金材料可塑性好，材料密度低，耐腐蝕性強，車架的光效可達40%左右。

2、前下擺臂輕量化

傳統(tǒng)汽車底盤前下擺臂的主要工藝為沖壓車間，所用材料主要為fb590＼safh440等高強度鋼。這些鋼的厚度一般大于3mm，屈服強度必須達到300mpa。在焊接這些鋼材時，主要的焊接工藝是二氧化碳和氬保護焊。為了實現(xiàn)前下翼臂的重量，已接管了單個鋼板的沖壓和鍛造工藝。同時，在材料選擇中使用了比常規(guī)鋼強度更高的材料，如fb780或cp800，該材料的產(chǎn)量可達到600MPa。此外，需要對結(jié)構(gòu)零件進行優(yōu)化，以將傳統(tǒng)的雙板轉(zhuǎn)換為鈑金，并且材料厚度可能保持不變或略有增加，這種成型方法可以減少生產(chǎn)過程并降低生產(chǎn)成本。目前有很多低振臂的輕型車型，包括日本車小柯和玄儀;美國汽車嘉年華、歐洲汽車通行證等。

材料特點鋁合金本身特點具有耐熱可塑性強、密度低的優(yōu)點。僅就這種材料的總重量而言，它將比其他傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)鋼制汽車零件和金屬材料輕了大約30%。然而，由于優(yōu)質(zhì)鋁合金制造化學(xué)品成本相對較高，一般端和低端高級車型不會繼續(xù)使用優(yōu)質(zhì)鋁合金材料來嚴(yán)格控制制造成本，但大多數(shù)中端和高端高級車型將繼續(xù)使用優(yōu)質(zhì)鋁合金鋼制材料。為了能夠滿足前翼和下翼臂的最大強度，采用經(jīng)過鍛造后的鋁合金。

3、轉(zhuǎn)向節(jié)輕量化

鍛造合金或鍛造鎳鑄鐵是汽車底盤轉(zhuǎn)向接頭的主要工藝。最常用的材料主要是40Cr。方便轉(zhuǎn)向接頭的最重要方法也是使用鋁合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼材料。通常，光亮效果為40%。鋁合金化總成本不高，因此在中高端車輛和低端車輛中廣泛使用。

4、扭力梁輕量化

通常，在一些低端動力車型的前輪后軸后面都會使用額定扭力托架。大多數(shù)電動扭轉(zhuǎn)柱的載體大都是通過電動沖壓機與鋼板焊接形成的，鋼板作為材料的載體厚度一般大約為4至7mm。為了充分滿足各種車輛的運動剛度控制要求，必須在每個扭力柱橫梁內(nèi)全部安裝扭力穩(wěn)定器，為了同時便于控制扭力梁，可以考慮使用完全封閉的雙向可變扭力橫梁。這種類型的扭轉(zhuǎn)梁通常承擔(dān)熱成型、液壓成型和鋼管屏蔽的過程。雖然程序不同，但無法與形式區(qū)分。鋼管厚度一般控制在3mm左右。與鋼板形成的扭轉(zhuǎn)梁相比，照明后管束重量可減少約15%。

5、穩(wěn)定桿輕量化

在傳統(tǒng)的汽車工藝中，橫向穩(wěn)定桿是由實心結(jié)構(gòu)制成的。在生產(chǎn)過程中，彈簧桿必須加熱然后彎曲。主要材料為55crv或60Si2Mn鋼筋。在這種情況下，周圍零件的外殼被占用，這一問題必須在設(shè)計過程中加以考慮。與傳統(tǒng)的固定穩(wěn)定步驟相比，空心穩(wěn)定桿的生產(chǎn)工藝有很大不同。熱成型技術(shù)不能用于生產(chǎn)和改造，但管道必須在室溫下彎曲。

結(jié)束語

隨著當(dāng)前我國節(jié)能汽車行業(yè)的快速健康發(fā)展和汽車市場競爭力和環(huán)境壓力的不斷變化增大，汽車產(chǎn)品制造商和企業(yè)不斷積極探索進行汽車產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)創(chuàng)新。環(huán)保能源汽車節(jié)能輕質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)對于確保汽車自身生態(tài)環(huán)境的良好節(jié)能保護及汽車性能上的提升及對對于汽車安全性和駕駛的舒適性都同樣可以對其起到很大的技術(shù)促進作用。

參考文獻

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