汽车底盘轻量化材料和工艺分析
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摘要:当前汽车的保有量不断地增加,汽车产业不断地壮大,为了提升竞争力,汽车厂商不断尝试技术的创新。汽车底盘轻量化是当前汽车产业共同关注的话题,通过对底盘的轻量化,能够降低车辆的重量,进而降低油耗,提升车辆的舒适度。而随着新材料和工艺的发展,越来越多的轻量化材料被研发,为实现汽车底盘轻量化奠定基础。本文主要对汽车底盘轻量化材料以及具体的工艺进行分析。
捷达车报价关键词:汽车底盘;轻量化材料;工艺分析
引言
汽车带给人类方便和舒适的同时,也带来了环境和能源的危机,如何降低汽车尾气排放成为当前汽车行业面临的重要课题。降低汽车重量可以有效降低油耗。世界铝业协会报告表明:汽车所有能耗的60%来自汽车自重,整车每减重10%,可降低油耗10%~15%。底盘系统作为汽车的重要组成部分,底盘系统重量约占汽车总重量的30%以上,底盘系统的轻量化不仅可以降低油耗,还对整车舒适性有着重要影响。本文就当前汽车底盘轻量化技术的应用作简要描述。
1汽车底盘的基本概述
通常情况下,汽车底盘主要由行驶系统、传动系统、转向系统以及制动系统四部分组成。汽车底盘行驶系统主要包括车架、车桥及悬架。待汽车接收到启动指令之后,发动机所传递出的力会经由传动装置传递至轮胎,之后在车身整体载荷以及地面摩擦力的共同作用下将带动汽车前进。汽车行驶所面对的路况各不相同,因此很难对这一因素进行合理的量化分析,路面状况也是使汽车在行驶过程中遭受额外的冲击力,需要适当的措施对其进行平衡处理,否则将影响到汽车行驶的稳定性。
2底盘零件轻量化
副车架、前下摆臂、转向节、扭力梁和稳定杆是底盘重要零件,下面以这些零件为例进行分析。
2.1副车架
副车架连接和固定悬架系统、转向系统、发动机等总成零件,对强度、刚度等性能要求十分严格。副车架传统的成形方式为热轧钢板冲压焊接成形,为满足对强度、刚度和模态等电子狗价格
性能的要求,钢板的厚度一般为2~3mm。为了降低副车架重量,国外主机厂使用液压成形技术和铝合金轻质材料实现了对副车架重量的降低。
液压成形使用低碳钢或低合金高强钢焊接钢管,利用液体作为传力介质,通过模具使工件成形的一种塑性加工技术。液压成形副车架的减震效果能达到30%左右,在实现轻量化的同时减少了零件数量,缩短了焊接和装配工序,降低了生产成本,在国内外车型中得到大量应用。
09款奥迪a6l铝合金材料具有密度小、成形性好、耐腐蚀性能优良的特点,铝合金副车架的成形工艺较多,铸造铝合金和变形铝合金都有应用。铝合金副车架成形工艺分析,多种铝合金副车架成形工艺都已得到成熟的应用。奥迪、奔驰、宝马等很多中高端品牌车型采用铝合金副车架实现车辆的轻量化,铝合金副车架轻量化效果能达到40%左右。
2.2前下摆臂
新一轮限号2021年4月前下摆臂传统成形工艺为钢板冲压焊接成形,常用材料SAPH440、Qste420、FB590等高强钢,厚度一般在3.0mm以上,材料屈服强度在300MPa以上,使用氩气+二氧化碳保护气
体焊接。轻量化前下摆臂。目前成熟的轻量化方法是单片钢板冲压成形和铝合金锻造成形。
在传统使用的高强钢基础上选用更高强度的FB780、CP800等先进高强钢材料,材料屈服强度提高到600MPa以上。对零件结构优化设计,将双片钢板冲焊成形变为单片冲压成形,材料厚度不变或稍微增加以满足零件性能要求,减少零件生产工序的同时降低零件成本。日系轩逸、逍客、奇骏,韩系朗动,美系爱唯欧、嘉年华,欧系的速腾、帕萨特等车型都已应用此种结构实现前下摆臂轻量化。
铝合金材料密度低,成形性好,与传统钢质零件相比,轻量化效果能达到30%以上,但铝合金材料成本较高,不适合在低端车型上应用,在国内外中高端车型中应用较为普遍。铝合金前下摆臂为满足零件强度要求主要选用锻造铝合金材料,以6000系变形铝合金为主,常用牌号为6061、6082等,抗拉强度可以达到350MPa以上,伸长率大于10%。
2.3转向节
转向节常用成形工艺为球墨铸铁铸造成形和合金结构钢锻造成形,常用材料分别为QT450-
10和40Cr。转向节成熟应用的轻量化方式是用铝合金材料代替钢质材料,轻量化效果可达到40%左右。铝合金转向节成形工艺。铝合金转向节有铸造成形和锻造成形两种,后转向节一般需要与多个控制臂等零件连接,结构较为复杂,锻造工艺不易于实现,通常采用铸造成形工艺;前转向节根据零件性能和结构特点可选择铸造或锻造成形工艺。铝合金转向节不仅在国内外中高端车型上得到了大量的应用,在部分中低端车型上也有应用。铝合金转向节铸造成型工艺一般采用低压铸造或重力铸造,常用材料为AlSi7Mg。锻造成形铝合金常用材料为6061或6082。
2.4扭力梁
扭力梁常用于价格较低的A级车后桥,传统扭力梁结构为钢板冲压成形,钢板厚度一般为4~7mm。为了提高车型刚度要求,一般需要在扭力梁内部增加一根稳定杆,导致扭力梁总成较高的重量。当前实现扭力梁重量降低的方法主要是使用封闭变截面管状扭力梁,变截面管状扭力梁有液压成形、钢管冲压成形和热成形扭力梁三种成形工艺,但从外观上无法区分出成形工艺,钢管厚度一般在3mm左右。与钢板成形扭力梁相比,管状扭力梁轻量化效果在15%左右,封闭的管状结构对零件强度和刚度有了很大的提高,同时省去安装稳定
杆,减少零件数量,降低零件综合生产成本。钢管冲压成形和液压成形使用热轧高强钢材料高频电阻焊接而成,常用材料为DP600、FB590、S460MC等。为提高零件强度,部分车型使用了更高强度的CP800、DP800等先进高强钢材料,但为保证焊缝质量,焊管工艺需使用激光焊接工艺。
2.5稳定杆
横向稳定杆传统采用实心稳定杆,通过将弹簧钢棒料加热后弯曲成形,常用材料为60Si2Mn、55Cr3、55CrV等结构钢棒料。为了降低零件重量,国内外很多车型采用空心稳定杆技术,轻量化效果可达到40%左右,但空心稳定杆需通过增加管外径来满足零件性能要求,可能会占用周边其他零件活动空间,设计时需要进行优化分析。与传统实心横向稳定杆生产工艺不同,空心稳定杆不采用加热成型工艺,而是在常温下弯曲成形,为保证横向稳定杆内壁强度和性能,需对管内壁进行喷丸处理。空心稳定杆使用材料有无缝钢管和焊管两种,无缝钢管常用材料有35CrMo、42CrMo等结构钢材料,焊管常用材料有34MnB5、20MnB5、22MnB5、26Mn5等材料。因对原材料的性能要求和质量稳定性要求较高,稳定杆材料主要依赖进口。
3装甲材料的选择
俗话说烂车先烂底,汽车底盘经历过风霜雨雪的考验,接受了沙石撞击的摧残,它在一定程度上会受到腐蚀和损坏。因此,安装底盘装甲成了很多车主保护汽车底盘的措施。在本文中,已经介绍了汽车底盘装甲是什么,而面对市场中繁多的底盘装甲品牌,究竟底盘装甲选什么牌子好?首先得看一下底盘装甲的分类。
3.1底盘装甲的分类
它是最早期的防锈产品,唯一可取的就是便宜,但是,沥青在干了以后会产生龟裂,有很多裂缝,藏在裂缝里的水,会造成“电池效应”,使车底盘的锈蚀更加厉害,对车的危害会更大。所以,最好就不要用含沥青成分的底盘防锈胶做底盘装甲。油性(溶剂性)底盘防锈胶这类产品都含有对人体有害的有毒物质(用来做稀释剂的溶剂,如甲苯),会破坏环境和损害人体健康。所以在一些环保要求严格的欧美国家已很少有人用了。另外,油性(溶剂性)产品的胶层很硬,稍微弯曲一下,胶层就会开裂,缺少弹性,在底盘隔音这方面效果较差。由于它的稀释剂为水,不含有毒物质,所以又称水溶性底盘防锈胶,为环保型底盘防锈胶,现时在欧美国家大多是选用这类产品。水溶性底盘防锈胶附着力强、胶层弹性
较好,底盘隔音效果显著,是做底盘装甲的首选材料。
新速腾怎么看油耗3.2底盘装甲材料什么牌子好
目前市面上底盘装甲材料的主要还是洋品牌居多,其他多数是水性或沥青型。德国汉高的底盘装甲在行业里是名气最具影响力的,奔驰、宝马原厂指定配套产品,国内75%的轿车生产厂均原厂使用汉高底盘防腐材料。汉高是全球汽车专用表面处理化学品、密封胶和粘合剂的市场引领者,不仅是世界知名汽车制造公司的全球合作伙伴,而且也在车辆售后服务市场提供创新优质产品和解决方案,以满足世界各地汽车专业维修技师的需求,为亿万车辆提供持久可靠,质量等同于原厂状态的维修和保养服务。
4汽车底盘零件轻量化的具体措施
汽车底盘占总车身重的30%左右,因此要想降低汽车总重量,实现节能减排的目的,需要从汽车底盘轻量化着手。汽车底盘的构造复杂,零件结构多,需要针对不同的部位采取不同的轻量化方式。通过轻质材料的应用以及工艺的改善等,降低车底盘各零件的重量,包括副车架、前下摆臂、转向节、扭力梁、稳定杆等部位。
4.1副车架轻量化
汽车底盘副车架是对悬架系统、发动机以及转向系统等进行连接和固定的零件,要求刚度和强度都必须要满足要求。副车架的成形方式,主要为热轧钢板进行冲压焊接。利用低碳钢或者高强度的低合金钢进行液压成形,使用的传力介质为液体物质,利用模具进行工件加工。副车架通过液压成形能够大幅提升减震效果,最大可以减轻30%左右,不仅有利于轻量化,而且可以有效减少底盘中应用的零件数量。有利于对装配工序以及焊接过程的压缩,生产成本得到有效的控制,当前在国外车辆的生产中已经被广泛地应用。