目前，受到輕量化需求的影響，輕量化材料在國(guó)內(nèi)也在經(jīng)歷一次次破繭成蝶般的蛻變，車(chē)用高性能鋼板、鋁合金等已在汽車(chē)行業(yè)受到廣泛應(yīng)用。如汽車(chē)變速器殼體目前多采用鍛造鋁合金，鍛鋁擺臂、控制臂乃至轉(zhuǎn)向節(jié)等也屢見(jiàn)不鮮。我們有幸見(jiàn)證國(guó)內(nèi)輕量化技術(shù)的一次次騰飛，但不可否認(rèn)的是，在技術(shù)、材料等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，我們與歐美國(guó)家還存在很多難以跨越的鴻溝。為了探討乘用車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展以及新材料與新工藝的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，中國(guó)汽車(chē)材料網(wǎng)于2018年10月18-19日在安徽合肥召開(kāi)“2018汽車(chē)底盤(pán)新材料新工藝應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)”。將邀請(qǐng)整車(chē)廠底盤(pán)系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、底盤(pán)關(guān)鍵零部件供應(yīng)商、底盤(pán)相關(guān)新材料企業(yè)、科研院所和高校等領(lǐng)域的專(zhuān)家，將圍繞汽車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)技術(shù)趨勢(shì)、底盤(pán)輕量化解決方案、底盤(pán)新材料新工藝的發(fā)展、新能源乘用車(chē)模塊化底盤(pán)創(chuàng)新方案等熱點(diǎn)話(huà)題展開(kāi)交流。
底盤(pán)系統(tǒng)包含了懸架、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等子系統(tǒng)，在傳統(tǒng)意義上它影響著整車(chē)的舒適性、安全性與操控性。汽車(chē)底盤(pán)在未來(lái)的發(fā)展方向之一便是汽車(chē)輕量化。輕量化不是指單純降低汽車(chē)重量，更不能為了所謂的輕量化而置安全于不顧，任何以犧牲安全性能為代價(jià)做到的輕量化都是失敗的，也是必須要杜絕的。輕量化應(yīng)該是在確保汽車(chē)綜合性能指標(biāo)的前提下，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和有效手段對(duì)汽車(chē)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，或使用新材料、新工藝，盡可能減輕汽車(chē)產(chǎn)品自重，以達(dá)成減重、節(jié)能減排、提升安全性能的綜合指標(biāo)。
新結(jié)構(gòu)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)研發(fā)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，結(jié)構(gòu)分析不再局限于簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的計(jì)算 與校核，CAE/SE 等計(jì)算機(jī)輔助分析手段越來(lái)越成熟，為我們的結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)與改進(jìn)提供了有力的數(shù)據(jù)支撐，使我們的改進(jìn)不再是霧里看花，而是有據(jù)可依的，不在是僅憑借經(jīng)驗(yàn)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，我們的改進(jìn)工作能夠更加有效地切中目標(biāo)，做到我們理想的效果。如圖 1 所示結(jié)構(gòu)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，能通過(guò)分析軟件，直觀了解結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足位置，進(jìn)行重點(diǎn)改進(jìn)、加強(qiáng)。
目前，使用輕質(zhì)材料是實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)的最主要途徑之一。使用材料替代實(shí)現(xiàn)輕量化主要分為兩種情況，一種是使用密度較低的材料，比如鋁合金、鎂合金、鈦合金、塑料或多種復(fù)合材料等；另一種是使用高強(qiáng)度材料，從而減少材料用量，降低重量，比如使用高強(qiáng)度鋼材等。以鋁合金為例，鐵的密度為7.85G/cm3，而鋁的密度僅為2.7g/cm3，約為鐵密度的1/3，經(jīng)優(yōu)化對(duì)比，其減重效果可達(dá)到40%-50%。如圖2所示，某車(chē)型擺臂焊接總成重量約為 4.42kg，采用鍛鋁結(jié)構(gòu)后擺臂重量約為 2.02kg，單臺(tái)用量為2，單臺(tái)減重約為4.8kg；圖3為某車(chē)型前轉(zhuǎn)向節(jié)，原重量約為5.0kg，采用鑄鋁結(jié)構(gòu)后重量約為3.1kg，減重約1.9kg，單臺(tái)減重約為3.8kg。以上兩例鋁材質(zhì)應(yīng)用均起到明顯的減重效果。
新工藝
在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)，我們應(yīng)在保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能要求的前提下，盡量使用新的技術(shù)或工藝使結(jié)構(gòu)及零部件中空、復(fù)合，以降低產(chǎn)品重量，實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)。目前應(yīng)用最廣泛的成型技術(shù)主要有激光拼焊、內(nèi)高壓成形技術(shù)、熱壓成形、液壓成形、粉末冶金、發(fā)泡鋁成形等技術(shù)。對(duì)于特定的某一車(chē)型，在性能相同的情況下，對(duì)通過(guò)這兩種方式分別生產(chǎn)的副車(chē)架從零件總成數(shù)量、模具費(fèi)用、零件成本和零件重量等方面進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)采用管材液壓成形方式生產(chǎn)的副車(chē)架的零件數(shù)量為2個(gè)，小于沖壓件總成的8個(gè)零件；在生產(chǎn)費(fèi)用方面，采用管材液壓成形方式生產(chǎn)的副車(chē)架要比沖壓件減少60%，零件成本減少20%，而零件重量減少30%。由此可以看出，新工藝的應(yīng)用能夠在保證產(chǎn)品性能的情況下起到輕量化的作用。
