汽车用铝合金副车架成形工艺及应用现状.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：陈王海（1976），男，汉族，浙江象山人，本科，中级工程师，研究方向为铸造模具，重力低压高压模具。-140-汽车用铝合金副车架成形工艺及应用现状 陈王海 郑东旭 张 莹 宁波合力科技股份有限公司，浙江 宁波 315700 摘要：摘要：汽车用铝合金副车架是汽车制造领域中的重要组成部分，在材料选择方面，铝合金的轻质高强特性使其成为汽车制造的理想选择，尤其在轻量化、燃油经济性和安全性能方面具有显著优势。成形工艺方面，压铸、锻造和挤压等先进工艺的应用为副车架制造提供了多样性和高效性。当前，铝合金副车架已广泛应用于汽车制造中，推动了整车轻量化、性能提升和制造工艺的创新。本文详细探讨了汽车用铝合金副车架的成形工艺及相关问题，旨在为汽车制造业提供有益的参考和借鉴。关键词：关键词：汽车；铝合金副车架；成形工艺；轻量化；燃油经济性 中图分类号：中图分类号：U462 0 引言 在汽车制造业的不断创新和进步中，轻量化、高效化和环保化已经成为制造商们追求的重要目标。这一转变的关键在于寻找更先进的材料，以取代传统的重量较大且对环境影响较大的材料。在这方面，铝合金凭借其出色的轻质高强特性成为了汽车制造领域备受瞩目的材料之一。特别是铝合金副车架，作为汽车底盘的关键组成部分，其在整车结构中的重要性不可忽视。副车架的设计和材料选择直接影响到汽车的操控性能、燃油效率以及整体安全性。相比于传统的材料，铝合金的轻量化特性有助于降低整车的总重量，从而提升燃油效率，减少碳排放，符合当今社会对环保可持续发展的迫切需求。随着科技的不断进步，铝合金副车架的制造技术也在不断提升。先进的制造工艺不仅确保了产品的质量，还使得生产过程更加高效，符合汽车制造业追求高效化的趋势。1 铝合金副车架的作用和意义 铝合金副车架在汽车制造中扮演着至关重要的角色，其作用和意义体现在多个方面。首先，铝合金副车架的主要功能是支撑和连接汽车底盘的各个部件，形成坚固的整体结构，从而为整车提供必要的支持和稳定性。其轻量化的特性使得整车质量减轻，为提升汽车燃油经济性和降低尾气排放做出了显著贡献。其次，铝合金副车架的高强度和优越的抗腐蚀性能使得汽车在各种复杂的行驶环境下能够更好地应对挑战，延长了汽车的使用寿命。这对于汽车制造商来说不仅降低了维护成本，也提高了汽车的可靠性，为用户提供了更为安全可靠的驾驶体验。此外，铝合金副车架的广泛应用还推动了整个汽车制造业向更加环保和可持续的方向发展。由于铝合金是可回收材料，其生产和使用过程中产生的环境影响相对较小，符合现代社会对可持续发展的追求。因此，采用铝合金副车架不仅有助于降低汽车的整体能耗，还有助于减少对有限资源的依赖，促使汽车制造业更加注重生态环境和资源的保护。综合而言，铝合金副车架通过提升汽车轻量化水平、改善汽车性能和推动环保制造等方面发挥着不可替代的作用，为汽车制造业迈向更加可持续、智能化和高效化的未来贡献着重要力量。2 汽车用铝合金副车架的材料选择 汽车用铝合金副车架的材料选择是汽车制造中至关重要的决策之一。在现代汽车工程中，通过精心挑选合适的铝合金材料，制造商能够在轻量化设计、性能优化和成本控制方面取得显著的成就。首先，合理选择铝合金的种类和合金化处理，能够满足对车架强度、硬度和耐腐蚀性的多重要求。例如，7000 系列的铝合金以其较高的强度和硬度成为理想的选择，特别适用于对结构强度要求较高的汽车部件。其次，材料的合适性还需要考虑到车架在实际使用中的工作环境和受力情况。不同的铝合金成分对于抗疲劳性、抗冲击性等方面表现出不同的特性，因此在面对多样化的行驶条件时，选择适当的铝合金材料能够最大限度地提高副车架的性能和耐久性。此外，材料选择也需要兼顾制造成本和可持续性。一些铝合金不仅具有良好中国科技期刊数据库 工业 A-141-的机械性能，而且易于加工和成形，这对于生产效率和成本控制至关重要。同时，考虑到环保因素，选择可回收利用的铝合金有助于降低资源浪费，符合当代社会对可持续发展的追求。因此，汽车制造商在铝合金副车架的材料选择过程中需要综合考虑各种因素，以确保选择的材料能够最大程度地满足汽车性能、安全性和可持续性的要求。这一科学而精准的材料选择过程为汽车行业不断追求创新和提升汽车质量提供了坚实基础。3 汽车用铝合金副车架的成形工艺 3.1 高压下形成特定形状压铸工艺 压铸作为一种先进的金属成形工艺，在汽车用铝合金副车架制造中发挥着关键作用。该工艺始于将液态铝合金在高温条件下注入特制模具中，通过高压力的作用，使得铝液充分充盈模具的各个角落，迅速冷却凝固后形成所需的特定形状。这一过程不仅具有高度自动化的特点，大大提高了生产效率，同时也保证了成品的准确性和一致性。压铸的优势之一在于能够制造复杂、细致的几何结构，使得副车架能够更好地适应汽车设计中的多样化要求。由于高压下铝合金液体的充填性能，压铸能够生产出无需二次加工的高精度零部件，降低了制造过程中的浪费，并大幅提升了材料的利用率。此外，压铸还能够实现薄壁结构和轻量化设计，使得副车架在保持足够强度的同时减轻整车质量，为汽车的燃油经济性和环保性能做出了积极贡献。由于压铸的高生产效率和灵活性，汽车制造商得以更好地应对市场需求的快速变化，提高了产品的竞争力。3.2 将铝合金加热然后在模具中进行变形的锻造工艺 锻造作为一项古老而又经典的金属成形工艺，在汽车用铝合金副车架制造中展现了卓越的优势。这一工艺首先涉及将铝合金材料加热至适宜的变形温度，使其在模具中获得所需的形状。通过施加压力和力度调控，铝合金在锻造过程中经历着塑性变形，从而形成坚固而具有精确几何形状的副车架零部件。锻造工艺的显著优势之一在于提高了铝合金副车架的机械性能。通过加热和变形，锻造能够显著提高铝合金的强度、硬度和抗疲劳性能，使得副车架能够更好地抵御复杂多变的行驶环境和受力条件。这对于高性能和高要求车型的制造尤为重要，确保了车辆在各种极端条件下的安全可靠性。此外，锻造工艺还具备较高的材料利用率和生产效率。相较于其他成形工艺，锻造能够在较短的时间内完成复杂零部件的生产，降低了生产成本，提高了制造效率。同时，锻造还能够减少废料产生，符合可持续发展的理念，为汽车制造业在环保方向上迈出实质性的一步。3.3 将铝合金材料挤压成所需的截面形状的挤压工艺 挤压工艺作为一种常见而高效的成形方法，在汽车用铝合金副车架的制造中发挥着重要的作用。这一工艺通过将铝合金材料加热至一定温度，然后在专用挤压机中施加巨大的力量，将铝合金通过模具挤压成所需的截面形状。这过程中，铝合金经历了塑性变形，形成了具有高精度和一致性的副车架零部件。挤压工艺的显著特点之一在于其高度适应性。它可以应用于生产各种截面形状，包括圆形、方形、椭圆形等，使得汽车制造商能够根据设计需求定制不同形状和尺寸的副车架部件。这种灵活性有助于满足不同车型和车系的多样化要求，提高了制造的定制化程度。与此同时，挤压工艺具有较高的生产效率。由于可以一次性完成整个截面的挤压，相比其他制造工艺，挤压工艺在大规模生产中表现出更高的效益。这有助于降低生产成本，提高制造效率，符合汽车行业对高效生产和经济性的追求。此外，挤压工艺也具备优异的材料利用率。通过减少废料的产生，挤压工艺有助于减轻对资源的压力，符合可持续发展的理念。这一特性使得挤压成为推动汽车制造业向更加环保和可持续方向发展的一项关键技术。4 铝合金副车架在汽车制造中的应用现状 4.1 铝合金副车架在轻量化方面发挥着关键作用 首先，铝合金副车架在轻量化方面扮演着至关重要的角色，成为当今汽车制造业追求高效性能和可持续发展的关键技术之一。铝合金相对较低的密度和卓越的强度使其成为理想的轻量化材料。通过采用铝合金副车架，汽车制造商能够在不牺牲结构强度的前提下显著降低整车重量，为汽车提供了更为灵活、高效的性能。轻量化的优势体现在多个方面，首当其冲的是对燃油经济性的积极影响。减轻车辆重量能够有效降低燃油消耗，提高燃油经济性，从而降低碳排放，中国科技期刊数据库 工业 A-142-符合全球对环保和可持续发展的日益增强的意识。此外，轻量化还对新能源汽车的电池续航能力产生积极影响，为电动汽车的普及和市场接受度创造了有利条件。同时，轻量化的铝合金副车架也带来了操控性和驾驶体验的改善。降低车辆质量使得汽车更为灵活，加速和刹车的响应更为迅捷，车辆的操控性能得到了显著提升。这不仅提高了驾驶者的驾驶满足感，也为车辆在紧急情况下的安全性能提供了更为积极的保障。4.2 铝合金副车架在高性能车型领域的应用 高性能车型对车架的强度和刚性提出了极高的要求，这使得铝合金副车架在这一领域得到了广泛而深刻的应用。在高性能汽车的设计中，副车架不仅仅是车辆结构的支持组件，更是决定整体性能的关键因素之一。铝合金副车架的高强度和卓越的刚性使得其能够有效抵抗高速行驶中的弯曲和扭曲力，为车辆提供了卓越的操控性和稳定性。高性能车型常常要求更为精细的悬挂调校和更高的操控灵活性，而铝合金副车架的轻质高强特性使得车辆质量得以降低，进而实现更灵敏的操控响应。此外，铝合金副车架的优异刚性还有助于降低车辆的振动和噪音水平，提升驾驶舒适性。在高性能车型中，车辆的结构必须能够在高速行驶和极端驾驶条件下保持出色的稳定性，以确保驾驶员能够充分发挥车辆性能。因此，铝合金副车架不仅在轻量化方面具备优势，更在强度、刚性和整体性能方面胜任高性能汽车的严苛要求。这使得铝合金副车架在超级跑车、运动轿车等高性能车型中成为不可或缺的关键组件，为驾驶者提供了极致的驾驶体验。4.3 铝合金副车架在新能源汽车的应用 新能源汽车的崛起正深刻地改变着汽车制造业的面貌，而铝合金副车架在这一变革中发挥着至关重要的作用。随着对传统燃油车辆的环保压力不断加大，新能源汽车，尤其是电动汽车，成为解决环境问题的主要选择。在这个背景下，铝合金副车架因其轻量高强的特性成为新能源汽车制造的理想之选。首先，电动汽车由于需要携带庞大的电池组，对整车重量控制极为关键。铝合金副车架的轻量化设计有助于降低整车质量，从而提高电动汽车的续航里程和整体性能。这种轻量化不仅有助于提升电动汽车的运动性能，也符合新能源汽车领域对高效能源利用的要求。其次，新能源汽车的市场逐渐由小规模向大规模过渡，铝合金副车架的生产技术也随之不断成熟。现代的挤压、锻造、压铸等成形工艺使得铝合金副车架的批量生产变得更为经济高效，降低了生产成本，有利于满足日益增长的新能源汽车市场需求。另外，铝合金副车架在电动汽车中的广泛应用也提高了整车的能源效率。由于副车架是车辆结构的关键组件，其轻量化设计降低了车辆的动力需求，有助于提高电池续航能力，推动电动汽车的市场接受度。因此，新能源汽车的普及推动了对轻量、高强的铝合金副车架的需求，这不仅满足了环保和能源效率的要求，也为汽车制造业迎接未来的绿色出行提供了可持续而创新的解决方案。5 结束语 在汽车制造领域，铝合金副车架的广泛应用标志着汽车工业朝着更轻、更高性能的方向迈出了坚实的一步。其轻量化效果不仅提升了汽车的燃油经济性和行驶性能，同时也在碰撞安全性方面展现了显著的优势。随着成形工艺和材料技术的不断创新，铝合金副车架的应用将继续推动汽车制造业实现更高水平的创新与可持续发展。这一趋势为未来汽车的智能、环保和安全提供了有力支持，展望未来，铝合金副车架将继续在汽车设计与制造中发挥着不可替代的作用。参考文献 1孟祥超,孙有平,何江美等.铸造铝合金汽车副车架的显微组织与力学性能J.兵器材料科学与工程,2023,46(03):22-27.2郑敏,周兴贤,金海威等.汽车铝合金中空副车架低压铸造模设计J.模具工业,2022,48(12):44-46.3石建,苏为强,孙乃一.汽车铝合金副车架低压铸造技术研发C/中国铸造协会,铸造工程杂志社.第十八届中国铸造协会年会论文集.湖北航特装备制造股份有限公司,2022:5.4陈来,王占坤,邹纯等.汽车用铝合金副车架成形工艺及应用现状J.铸造,2019,68(04):390-395.5赵炳婕.汽车铝合金副车架的开发与设计研究D.长沙:湖南大学,2019.