鋼鋁結合商用車車架輕量化技術綜述

謝成才

摘 要：自改革開放以來，我國經濟迅速發展，汽車的數量也越來越多，同時人民對汽車的質量要求也越來越高。而商用車作為汽車的一種，在日常生活中發揮著不可替代的作用，隨著技術的升級，汽車生產生商用車車架生產過程中，使用輕量化技術，并且需要采用鋼鋁結合的材料進行制造，在降低制造和維修成本的條件下，滿足商用車的要求，從而保證商用車的強度與質量，達到輕量化的目的。本文主要闡述鋼鋁結合商用車車架生產過程中所面臨的問題，以及商用車車架輕量化技術的應用。

關鍵詞：鋼鋁結合;商用車車架;輕量化技術

0 引言

目前，我國商用車保有量以及燃油消耗在全部汽車的保有量所占比重非常大，因此為了減少重型商用車的耗油量，一定要對重型商用車進行節能降耗。這時，輕量化技術所發揮的作用十分關鍵，能夠有效地解決重型商用車燃油較多、尾氣排放過多、材料消耗過多等問題。根據研究數據表明，在商用車車架上使用輕量化技術能夠在一定程度上減少原材料的消耗、減少零件的成本、增加企業的收益，從而在提高商用車實用性的同時也保護了環境。因此，在我國經濟不斷發展的同時，相關部門一定要重視發展商用車車架輕量化技術。

1 鋼鋁結合商用車車架所面臨的問題

（1）鋁和鋼物理和化學性質的巨大差異難以克服。鋁和鋼的物理性質和化學性質有著很大差異，這就給鋼鋁之間的焊接造成了巨大的困難。基于此，鋁和鋼的物理和化學性質的巨大差異難以克服，是當前對商用車車架采用鋼鋁結合材料所面對的重大難題之一。在物理性質方面，兩種材料的熱膨脹系數以及熔沸點相差甚多，導致在焊接過程中無法得到有效的控制，使得熔核無法形成。另外在化學性質方面，兩種金屬的活潑性不同，在高溫下容易形成金屬間化合物，導致鋼鋁材料的強度出現問題，并且鋼鋁之間的電位也有一定的差異，兩者之間易發生電化學反應。因此，要想在商用車車架的制造上使用鋼鋁結合的材料，必須先克服性質不同的問題。

（2）材料與零件的組合難以達到最優。將材料與零件的組合達到最優是鋼鋁結合車架結構的核心，鋼和鋁都有著自身的特點，只有在合適位置使用合適的材料才能更好的保證商用車車架在強度、剛度方面的性能，從而實現商用車車架輕量化的目的。但是材料的選擇問題，在目前汽車行業還沒有得到有效的解決，相關部門一直在探究如何科學、合理的進行材料的選擇，希望能夠在成分、比例等不同的材料組合中選擇最適合的材料，在一定程度上保證商用車車架的強度、剛度、輕量化等各種性能，從而使得汽車企業能夠減少材料成本，收獲更大的收益。

2 鋼鋁結合商用車車架的連接

（1）鋼鋁結合商用車車架的焊接工藝。鋼鋁結合商用車車架的焊接工藝主要由冷金屬過渡電弧焊接、攪拌摩擦焊接以及摩擦塞鉚焊組成。第一，實際過程操作中，在進行薄板的焊接時很容易出現變形問題，這時采用冷金屬過渡電弧焊接能夠有效避免這種現象的發生，并且這種焊接工藝是一種新型焊接方法，不僅能夠有效的降低能耗，還能夠在控制金屬變形量的同時保證焊接過程的質量問題。第二，采用傳統熔焊時經常會出現裂紋、接頭氣孔等問題，這些問題嚴重影響了焊接質量，因此為了避免這些現象的發生，攪拌摩擦焊接技術被逐漸應用。另外攪拌摩擦焊接技術能夠在一定程度上保護環境，在焊接過程中沒有輻射，操作過程也比較簡單。第三，近年來，我國經濟快速發展，一種能夠用于熱成型鋼和鋁連接的焊接工藝快速興起，即摩擦塞鉚焊技術。這種技術雖然在某些方面并不完美，但是摩擦塞鉚焊技術在實現高強度鋼鋁連接的同時，還能夠保證其剛度、強度。

（2）鋼鋁結合商用車車架的機械連接工藝。鋼鋁結合商用車車架的機械連接工藝是由自沖鉚接和螺栓連接組成的。第一，自沖鉚接是一種連接金屬板材的冷連接技術，是鋼鋁結合商用車車架的機械連接工藝之一。該技術在實際制造中發揮著非常重要的作用，能夠有效的促使很多異種材料的連接，并且還能在一定程度上避免在焊接過程中一些化學反應的發生。但是該技術也有很多的缺點，在焊接過程中很難保證接頭的強度、疲勞性能等要求，因此需要注意使用。第二，螺栓連接也是鋼鋁結合商用車車架的機械連接工藝之一，這種工藝的操作簡單，很容易掌握，對于一些要求較低的從商用車車架部件可以使用，但是對于縱橫梁的連接不能采用這種工藝，因為這種連接方式不牢固，很容易造成松動現象發生。

3 保證商用車車架輕量化的措施

（1）在商用車車架采用高強度材料。傳統的商用車車架采用普通材料，導致汽車保有量以及燃油消耗非常大，在污染環境的同時，能耗也非常大，不利于汽車行業的發展。因此為了保證商用車車架的輕量化，需要采用高強度的、重量較輕的材料，即鋼鋁材料。另外在設計的過程中要保證在合適的零件處使用合適的材料。目前汽車行業在商用車車架的結構上經常采用邊梁式梯形結構，這種結構能夠在一定程度上減少零件的復雜性以及工藝的難度。

（2）對商用車車架結構進行優化。對商用車車架結構進行優化是指在保證原有零件材料不改變以及車架剛度、強度等性能不降低的情況下，通過采優化用技術、改變零件結構形狀和尺寸等手段對商用車車架結構進行優化，從而達到車架輕量化的目的。例如：在設計的過程可以將商用車車架的雙層大梁改變為單層大梁，如果影響了車架的強度，可以在適當的位置進行局部加強。

4 結束語

綜上所述，鋼鋁結合商用車車架輕量化技術在實際應用中有著不可忽視的作用，相關部門一定要引起重視。首先，采用鋼鋁結合的材料能夠在節省大量的成本，并在達到輕量化的同時保證了商用車強度，從而使得商用車在結構優化設計方面領先于其他企業。但是我國在鋼鋁結合材料的具體使用上還存在許多問題，例如車架的縱橫梁等承載件的材質還無法采用鋼鋁結合材料，需要技術人員不斷進行技術創新以及技術探索。商用車車架采用輕量化技術，能夠充分發揮各種材料的優點，從而保證選擇材料方面與零件的最優組合，保證輕量化技術的集成化以及系統化。

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