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[原创] 铝合金在汽车底盘中的应用

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发表于 2020-7-15 21:31:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

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每天的上班路上,寒星几乎都能遇到一台雷克萨斯,在BBA烂大街的今天,这台普通的GS 之所以让人印象深刻,是因为每当途径一段颠簸路,它的车身表现总是最平稳的,似乎自带云台的行走机构。
研究了下配置,发现这车并没有诸如空气弹簧、电液减震等神器。平稳性与很多因素相关,但一个最基本的物理量就是,簧载质量/簧下质量之比。什么是这两个质量? 通俗点讲,跟随车轮上下跳动的部分都是簧下质量(相对运动),而跟车身固定的部分是簧载质量(相对静止),这二者质量之比越大,车辆舒适性越好,我想这台车簧下质量一定做得很轻。
道理工程师们都明白,但实施起来确实困难重重。因为簧下件基本都是影响车辆行驶安全的关键零部件。纯铝虽然很轻,出现也不算晚,但机械性能极弱,根本经不起折腾,轻量化不能以牺牲安全性为代价。好在天无绝人之路,随着合金技术的发展,铝合金,这种混合材料相比较纯铝,密度基本不变的情况下,机械性能成倍的提升,这才有机会大面积的应用。
今天我们就来聊一聊铝合金在汽车尤其底盘上的应用。
铝合金经历了从高贵到贫庸的过程,在近200年前,铝合金这种难以提炼的金属属于贵金属,只出现在贵族的餐具、权杖等象征身份的地方,完全脱离了其使用价值,直到电解铝工艺的发明,铝合金才算是跌落神坛。不过直到合金铝的创建之后,它才开始真正大放光彩,现在的车上的应用也逐渐已经渗透到方法面面,他们在汽车部件中以铸铝、锻铝、挤压铝型材等等形式存在着。
纯铝成分单一,但极不稳定,机械性能更是难当重任。铝合金加入了越来越多的其他金属,逐渐改变了其特性,成分也变得复杂。行业为了方便认知,制定了很多的标准,比如按其固态流动性来划分可以分为铸造铝合金(固态流动性差)和变形铝合金(固态流动性好),如下图所示。
铸造常用的四种铝合金:
(1)铝硅系合金,此类合金广泛用于制造活塞等部件。
(2)铝铜合金,主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。
(3)铝锌系合金,常用于制作模型、型板及设备支架等。
(4)铝镁合金可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件,也可作装饰材料。
变形铝合金其实就是我们通常所说的锻铝或者挤压铝,所有的锻铝件以及挤压铝型材都是变形铝合金。
按合金状态图及热处理特点可分为可热处理强化钜合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化钜合金(如:纯钜、Al-Mn、Al-Mg、Al-si系合金),可热处理强化铦合金(如:A-MgSi、A-Cu、 Al-Zn-Mg系合金)。
按合金中所含主要元素成分可分为:工业纯铝(1×××系),ACu合金(2××系),A1Mn合金(3×××系),AL-Si合金(4XXX系),ALMg合金(5×x×系), Al-Mg-Si合金(6×××系),A1ZnMg合金(7×××系),A其它元素合金(8×××系)及备用合金组(9×××系)。
这三种分类方法各有特点,有时相互交叉,相互补充。在工业生产中,大多数国家按第三种方法,即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反应合金的基本性能,也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类,如锻造铝合金常用的牌号6082.7075。
接下来,我们重点来讨论下铝合金在乘用车底盘的应用情况。
铝合金在乘用车底盘应用非常丰富,尤其一些高档车底盘件中的铝合金应用,更是到铝登峰造极的地步。用铝合金代替铸铁,其最最直接的动机就是降低车辆的簧下质量,提高其舒适性。
最经典案例,莫过于簧下质量大户:轮辋。只要是汽车就少不了轮辋,目前铝合金轮辋的成型工艺主要有①低压铸造;②旋铸;③旋压;④锻造。
控制臂、转向节、各种连杆….都是铝合金的大客户。
车辆底盘中连接悬架部件、车身的过渡部件,副车架也是铝合金应用比较多的一个案例,副车架由于其结构的复杂性,连接部件的多样性,所以多采用铝合金铸造。还包括铸铝和型材、管材焊接组合式的,如下图:
还有铸造铝合金和冲压板件、管件的焊接组合的,如下图
作为1/2的簧下质量,底盘控制臂的铝合金应用也很普遍。
但作为底盘受力及安全部件、控制臂一般采用锻造铝合金来制作,应用比较多的材料如6系列的变形铝合金,如60616082。
同样是铝合金部件,转向节则更多的采用了铸造铝合金,应用最为广泛的材料如A356-T6C62S-T6。
关于铝合金在汽车底盘的应用暂时就分享这么多了,关于底盘模块的知识和应用,我在IND4汽车人平台发布了很多相关课程和文章,大家可以持续关注,如果有想要了解的新问题,欢迎大家在文章末尾留言或者向我发起咨询。

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