壓鑄鋁合金減震器塔在輕量化車身上的應用

闞洪貴，趙震，魯后國

壓鑄鋁合金減震器塔在輕量化車身上的應用

闞洪貴，趙震，魯后國

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230000）

文章基于某款新能源車型，介紹了壓鑄鋁合金減震器塔在輕量化車身上的應用。輕量化、低能耗是當今汽車工業(yè)面臨的兩大課題，采用鋁及其合金作為汽車輕量化的首選材料，具有其他材料無法比擬的優(yōu)勢。

輕量化；車身；鋁合金；應用

引言

鋁合金的應用在汽車輕量化發(fā)展進程中發(fā)揮了重要作用。本文基于某款新能源車型，應用鋁合金高真空壓鑄減震器塔替換原鋼制結構，在不降低原鋼制結構性能前提下，實現(xiàn)鋁合金高真空壓鑄件的設計及裝車應用[1]。

1 鋁合金減震器塔方案介紹

本文基于某款新能源車型，應用鋁合金高真空壓鑄減震器塔替換原鋼制結構[2]，原鋼制減震器塔由10種鋼制沖壓件/機加工件通過焊接而成，實物件重量為6.58 kg，采用鋁合金高真空壓鑄工藝后，一體集成式鑄件重量為3.6 kg，減重45%，輕量化效果顯著。

圖1 鋼制與鋁合金減震器塔圖示

2 應用實例

2.1 鋼鋁連接設計

減震器塔采用鋁合金材質（AlSi10MnMg-T6），周邊件為高強度鋼，搭接沿用原鋼制結構邊界。鋁合金減震器塔外側與前邊梁搭接，內側與發(fā)動機艙前邊梁搭接，前側與輪罩前板搭接，后側與前圍總成搭接。如下圖2所示。鋁合金減震器塔包與周邊鋼質鈑金件通過SPR+結構膠、FDS+結構膠、高強度抽芯鉚釘+結構膠三種連接方式[3]。

圖2 鋼鋁連接應用部位

鋁合金減振器塔與周邊件搭接狀態(tài)、厚度組合、鉚釘型號等信息如下表1。

2.2 鋼鋁連接驗證及應用

本階段完成SPR+結構膠、FDS+結構膠、高強度抽芯鉚釘+結構膠三種鋼鋁連接方式的試制驗證，并最終完成3臺車身的試制下線。

圖3 鋼鋁連接試制過程

2.3 模態(tài)性能測試

對匹配鋁合金減振器塔的車身進行模態(tài)測試，測試結果：（1）鋁合金減振器塔車身一階彎曲、一階扭轉略高于鋼制原結構；（2）各階模態(tài)均高于目標值，滿足設計要求。

表1 鋼鋁搭接組合信息

連接方式序號搭接組合搭接層數(shù)搭接厚度/mm搭接斷面鉚釘型號 SPR1AlSi10MnMg?T6?3.0H340LAD+ZF 45/45?1.524.5HSS5.5x6.5H5 2H340LAD+ZF 45/45?1.5AlSi10MnMg?T6-3.024.5CD5.3x9.0H4 3AlSi10MnMg?T6?3.0DC04?0.823.8C5.3x5.0H4 FDS4AlSi10MnMg?T6?3.0H340LAD+ZF45/45?1.6H340LAD+ZF 45/45?2.537.1FDS-M5x22 5AlSi10MnMg?T6?3.0H340LAD+ZF45/45?1.6H340LAD+ZF 45/45?1.836.4FDS-M5x22 抽芯鉚釘6AlSi10MnMg?T6?3.0DC06?0.823.8不銹鋼高強度抽芯鉚釘 7AlSi10MnMg?T6?3.0DC52D+ZF 45/45?0.8DC52D+ZF 45/45?0.734.5不銹鋼高強度抽芯鉚釘

2.4 裝車驗證

本階段完成匹配鋁合金減振器塔的車身底盤件裝配，完成1臺整車下線。裝配過程中，前輪位置的中間兩個FDS釘與減震器彈簧距離偏?。▋H2 mm），易造成極限位置干涉，因此將兩個FDS釘做切割處理（切割掉約4 mm）。

圖4 模態(tài)試驗

表2 模態(tài)頻率及振型

陣型頻率/Hz目標值 iEVA60鋼制塔包iEVA60鋁合金塔包 一階彎曲34.8446.6＞45 一階扭轉45.0447.3＞40

3 結語

本文基于某款新能源車型，應用鋁合金高真空壓鑄減震器塔替換原鋼制結構，通過SPR+結構膠、FDS+結構膠、高強度抽芯鉚釘+結構膠三種方式實現(xiàn)鋼鋁連接，減震器塔實現(xiàn)減重45%，輕量化效果顯著。隨著新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，鋼鋁與復合材料混合應用的輕量化車身結構中將有著廣泛的應用前景。

圖5 裝車驗證

[1] 王鏑.輕量化工藝在車身開發(fā)中的應用研究[J].汽車工藝與材料, 2019(01):15-19+23.

[2] 魯后國,張炳力.鋁合金壓鑄減震器塔結構設計研究[J].汽車實用技術,2019(05):135-137.

[3] 黃興,楊宏,陳東,等.鋁合金車身設計中的鉚接技術[J].汽車工藝師, 2019(08):45-48.

Application of Die-casting Aluminum Alloy Shock Absorber Tower in Lightweight Vehicle Body

KAN Honggui, ZHAO Zhen, LU Houguo

（JAC Technical Center, Anhui Hefei 230000 )

Based on a certain new energy vehicle, the article introduces the application of die-cast aluminum alloy shock absorber tower to lightweight body. Lightweight and low energy consumption are two major issues facing the automotive industry today. The use of aluminum and its alloys as the preferred material for automotive lightweighting has advantages that other materials cannot match.

Lightweight;Vehicle body;Aluminum alloy;Application

U463.33+5.1

A

1671-7988(2021)23-59-03

U463.33+5.1

A

1671-7988(2021)23-59-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.023.016

闞洪貴（1983—），本科，安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心車體設計專家，主要從事車體設計和研發(fā)工作。

復雜薄壁壓鑄鋁合金零部件成形與應用關鍵共性技術研究項目（2016YFB0101603）。