鋁合金材料在新能源汽車底盤(pán)零件的應(yīng)用

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(pán)、動(dòng)力和傳動(dòng)等系統(tǒng)。各國(guó)/地區(qū)汽車用鋁量均呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)，北美、中國(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)汽車用鋁上鋁鑄件比例高于歐美。2018年，汽車用鋁380萬(wàn)噸（鑄件290萬(wàn)噸）。→ 2030：910萬(wàn)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(pán)結(jié)構(gòu)、作用和用鋁現(xiàn)狀鐘鼓指出，底盤(pán)件鋁化輕量化效果明顯，對(duì)車輛性能提升顯著。國(guó)外鋁化率較高，國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)低于國(guó)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(pán)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(kāi)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(kāi)發(fā)

A356.2+傳統(tǒng)熔鑄工藝存在的問(wèn)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(shù)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(chóng)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(guò)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(guò)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(pán)上的一個(gè)結(jié)構(gòu)件，用于連接懸架裝置和車身。用來(lái)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(kāi)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(guò)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(zhǎng)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(guò)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。