汽車底盤常用金屬材料機械性能研究

李世紅

（湖北恩施職業技術學院，湖北 恩施 4450009）

常規汽車底盤主要包括傳動部件、轉向部件、行駛部件以及制動部件，上述部件中所使用的制作材料各不相同，因此其機械性能存在相對明顯的差異。具體來說，傳動部件中最主要的離合器片通常是由玻璃纖維和石墨混合金屬粉末壓制而成。轉向部件通常是由優質碳素鋼以及鑄鐵制造而成的。行使部件中的車架是由碳素鋼制成的，車橋是由灰鑄鐵制成的，個別品牌的汽車車架在制作時也會使用優質碳素鋼。而制動部件中的輪缸則由鑄鐵制成，其中的制動管路同樣由鑄鐵制成。

1 汽車底盤的基本概述

通常情況下，汽車底盤主要由行駛系統、傳動系統、轉向系統以及制動系統四部分組成。汽車底盤行駛系統主要包括車架、車橋及懸架。待汽車接收到啟動指令之后，發動機所傳遞出的力會經由傳動裝置傳遞至輪胎，之后在車身整體載荷以及地面摩擦力的共同作用下將帶動汽車前進。汽車行駛所面對的路況各不相同，因此很難對這一因素進行合理的量化分析，路面狀況也是使汽車在行駛過程中遭受到額外的沖擊力，需要適當的措施對其進行平衡處理，否則將影響到汽車行駛的穩定性。

2 汽車底盤常用金屬材料機械性能分析研究

2.1 等溫淬火球鐵材料的力學性能

在西方發達國家對其使用率超過了50%，已有企業將其應用到傳動齒輪以及汽車底盤零部件的的生產和制造中去。等溫淬火球墨鑄鐵其通過添加合金元素的方式，使鐵素體和珠光體轉化成相應結構，從而提高其整體性能。也正是得益于這種轉化，該材料在力學性能上表現格外突出，其在保持較高韌性的同時，也充分發揮出了普通鑄鐵的力學特性。

2.2 汽車底盤鋁合金材料的性能分析

現階段，鑄造鋁合金已經在汽車底盤制造領域得到了相對廣泛的應用，而另一種熱處理強化變形鋁合金的應用也逐漸得到了人們的關注。加之其鍛造余量較小，因此由此制成的鋁合金構件具有較強的耐腐蝕性，6000系列的合金主要被應用到了汽車搖臂以及底盤控制臂等核心零件的制造之中。上海交通大學的科研小組對該類材料的性能進行了研究，若在該合金中添加相關晶粒細化的元素，固溶時效后它所具備的力學性能如表1所示。

表1 力學性能

早在2006年，福特汽車公司便已經展開了對于SG112-T4Al合金的研究，該類型的合金是在鋁中添加1%Si和5%的Mg元素制造而成的。需要強調的是，它在冷卻加工前的強度僅為110MPa，比生活中最常見的鋁合金強度還要低，然而只需要對其進行月1 h的噴漆處理，其強度便能夠上升到210 MPa，強度瞬間增加了一倍并已經超過了鐵。但從成本角度分析，6000系列的鋁合金價格要高于鋼材，但使用該類型的材料之后汽車底盤重量能夠降低一半，且強度能夠保持不變，因此隨著相關技術的完善未來它的應用范圍將愈發廣泛。現階段，相關技術研發單位、汽車制造企業正在不斷強化對于6000系列合金的優化改造，相信未來會研制出更多、性能更加優化的底盤或車身用制造合金。超塑性鋁合金便是眼下相關領域內的汽車制造企業的研究熱點，以改變熱處理工藝為起點便能夠提高其使用性能。歐美等發達國家中的材料工作者已在這方面的研究中取得了階段性進展，將AI-Mg-Si合金中的Cu含量增加會影響合金的抗腐蝕性能，但合金的峰值硬度及抗拉強度則能在現有基礎上實現進一步提升。各國的汽車制造商正在從不同的需求出發展開這方面的研究工作，未來汽車底盤制造工藝將會向著更加多樣化的方向發展。

3 汽車底盤制造中金屬材料與熱處理工藝的關系分析

3.1 切削性能與熱處理預熱之間的關系

汽車底盤金屬材料的加工過程中若能夠使切削工藝與熱處理工藝實現密切配合，將能夠有效提高產品質量。實際金屬切削之中，被加工材料、切削刀具以及切削條件之間的差異會影響金屬的實際變形程度，進而讓其產生不同的光澤。預先熱處理則能夠有效應用各類鑄、鍛、焊工件在冶金環節中產生的缺陷，熱加工過程中產生的缺陷通過預先熱處理也能夠得到有效解決，最終為切削加工以及設備熱處理營造出良好的狀態。

3.2 斷裂韌性與熱處理溫度之間的關系

任何實際存在的材料都含有不同數量、不同尺寸的裂紋，這便是“斷裂力學”展開各項研究的出發點。我們可以將金屬材料的斷裂韌性理解為材料在外力作用下抵抗裂紋擴展的性能，斷裂韌性越高的金屬材料穩定性越強。可以通過使金屬材料中位錯密度下降的方法來改善其斷裂韌性。

4 結語

隨著相關技術的不斷完善，汽車底盤的制造工藝也在不斷優化。而探究相關金屬材料的機械性能則能夠為其相關生產方案、生產工藝的優化積累下寶貴的經驗。這是一項系統而且復雜的工作，需要在明確底盤性能、結構的前提下來開展這部分工作，因此仍有諸多問題需要我們重視、解決。