鋁合金材料在新能源汽車底盤零件的應用

一、鋁合金在汽車上的應用

據了解，超600個鋁制零部件用于車身、底盤、動力和傳動等系統。各國/地區汽車用鋁量均呈現快速增長，北美、中國最為顯著。鋁主要用于車身結構件、輪轂、車身覆蓋件、傳動系統、缸體缸蓋；用鋁量C級及以上遠多于A、B級車。

國內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級及以上車型。

國內汽車用鋁上鋁鑄件比例高于歐美。2018年，汽車用鋁380萬噸（鑄件290萬噸）。→ 2030：910萬噸。新能源汽車發展推動用鋁量增加，且使板材、擠壓材比例增加明顯。

底盤結構、作用和用鋁現狀鐘鼓指出，底盤件鋁化輕量化效果明顯，對車輛性能提升顯著。國外鋁化率較高，國內遠低于國外，主要應用于高 檔的自主品牌汽車及純電動轎車，但滲透率僅為10%左右。轉向節產品在底盤件中滲透率最高，技術難度最高的零件為副車架，產品成品率較低，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。結構件非常注重輕量化效率，更輕零件結構的設計、更高性能材料開發、更高的生產效率及成品率為今后的主要趨勢。

二、高強韌鑄造鋁合金材料開發

A356.2+傳統熔鑄工藝存在的問題：（1）屈服強度不能滿足設計要求，延伸率不能穩定≥9%（2）共晶硅變質程度低，易出現粗大針片狀，嚴重影響力學性能，特別是延伸率（3）a-Al未細化，呈明顯的樹枝晶，影響強度和延伸率（4）熱處理后的組織中 共晶硅呈蠕蟲狀，球化效果不好，對合金強度和延伸率都有影響。

三、高強韌鑄造鋁合金在轉向節上的應用

轉向節的作用及性能要求

汽車轉向系統的主要結構和受力部件，形狀極其復雜。支撐車體重量，承受轉向力矩和剎車時的制動力矩，工作環境惡劣，是重要安全部件。對組織性能、機械性能和外形尺寸要求極為嚴格。

鋁合金轉向節主要采用鑄造工藝成形，約占90%

設計要求及結構特點 零件結構特點：功能區，應滿足零件與各連接件間的安裝，如通過標準螺栓、球頭等連接；干涉性要求，零件與周邊件間應滿足最 小間隙要求；強度要求，應通過受力分析，明確零件上的關鍵受力部位；為后續零件質量檢查提供依據。工藝性要求，零件應滿足低壓鑄造工藝要求。

零件性能要求：靜強度、耐久、安全性。

四、高強韌鑄造鋁合金在副車架上的應用

副車架的作用及性能要求

汽車底盤上的一個結構件，用于連接懸架裝置和車身。用來支撐車橋和懸掛的總成支架，承載發動機和車軸的特殊功能結構件。部分零件還承擔著碰撞潰縮變形的作用。其輕量化開發可有效降低“簧下質量”，從而改善能源效率，增加續航里程，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現30~50%的輕量化，減重效果效果 顯著。 

材料及成形工藝現狀

副車架的設計要求及結構特點

結構要求：

1、副車架與車體通過四點剛性安裝；2、設有轉向器、穩定桿、控制臂、懸置安裝位置；

3、與周邊間隙滿足總布置要求；

4、根據碰撞及空間布置設有潰縮結構

零件性能要求：板塊靜強度、耐久、安全性、NVH。

鋁合金副車架三維模型

長安副車架的設計要求及結構特點

結構特點：

1、與車體通過剛性連接；

2、主體結構為“口”型結構，左、右前縱梁、后梁為低壓鑄造，前橫梁為擠壓鋁；

3、設有前、后兩個懸置安裝支座；

4、根據碰撞及空間布置設有潰縮結構。

鑄造后梁件結構特點：低壓鑄造后梁鑄件，鑄件厚度約為5mm，鑄件為大尺寸薄壁復雜零件，主體加強筋及腹板厚度均為4.5-6mm，起安裝作用的凸臺位置尺寸較厚。