汽車用鋁合金副車架成形工藝及應用現狀

王越柳 盧麗琴 王國明

1.浙江萬向系統有限公司 浙江杭州 311200

2.萬向錢潮傳動軸有限公司 浙江杭州 311200

在汽車數量不斷增加的當下，能源環境危機隨之產生，為了順應節能減排要求，汽車輕量化逐漸受到人們歡迎。鋁合金材料好成形、密度較低，具備較強耐腐蝕性，故而在汽車車身、動力組成、底盤等方面被廣泛應用。汽車能耗當中，近60%為車輛自重，隨著車身重量的減少，油耗不斷下降。鋁合金自身特點使其多用在汽車零件生產中。副車架身為車底盤主要零件，當前在歐美國家主要使用鋁合金生產副車架。

1 副車架輕量化路徑

副車架作為汽車中的安全構件，可以明顯提升汽車安全與舒適型，材料多為鋼與鋁合金。近年來，為了適應汽車輕量化發展，汽車行業中鋁合金應用越來越多。但是國內鋁合金副車架多需要進口，價格相對較高，為了改變這一現狀，下文展開鋁合金副車架研究。下圖1是汽車副車架輕量化技術。對于副車架而言，傳統生產工藝多是先沖壓鋼板變形，借助二氧化碳氣體進行保護焊接，然后成形，因該項工藝較為簡單，截至到目前，一直被應用在中低端車型當中。為了提高汽車品質，主機廠多使用液壓成型工藝生產副車架，利用鋼管液壓成形材料、零件，這些結構剛度較高，所以當前國內外中這種材料逐漸在高端車型當中使用。鋁合金材料借助其自身輕量化效果與成形特點，逐漸在高端主機廠副車架中應用。輕量化設計有助于實現一定的節能減排，應用內高壓成形技術制成鋁合金管材空心構件，可以促進結構同材料輕量化的有效整合。內高壓結構副車架作為典型彎曲異性截面管件，最終成形階段離不開預彎曲、預壓、管材內高壓等工序。因此，研制復雜結構副車架，有助于解決鋁合金低塑性問題，促進汽車生產中鋁合金高壓成形技術的合理化應用。

圖1 副車架輕量化技術

2 鋁合金副車架成形工藝

作為主要安全結構件汽車底盤副車架，連接固定轉向、懸架系統與發動機零件，這個過程對于材料剛度、強度等方面要求較高。為了使副車架重量逐漸降低，促進汽車輕量化生產，很多大型主廠機中逐漸開始應用鋁合金副車架。現階段，鋁合金零部件成形工藝包含鍛造、壓鑄、擠壓、液壓成形等不同階段，下面文章將就不同成形工藝逐一進行介紹。

2.1 壓鑄成形

壓鑄成形即在某一壓力下讓鋁合金熔體對腔體進行填充，這一工藝力學特點明顯，尺寸精密，加工余量較小，因此常在鋁合金零件成形工藝中使用。鋁合金壓鑄成形需要結合副車架位置，及其對模態、剛度與強度等方面要求，生產復雜零件，確保其能滿足副車架內部不同位置性能需求。對比傳統鋼板沖焊成形工藝，其在降低重量期間，還能減少焊接、零件數量與組裝工序，便于提升零件生產效率。但鑄造鋁合金材料強度較低，需對結構與工藝進行合理調整，如此方能滿足副車架性能需求。當前使用鋁合金壓鑄成形副車架車型，包含大眾CC、奔馳C級、大眾途觀等。國內廣汽品牌借助高抽真空工藝研制出的鋁合金副車架，已經在傳祺系列中成功應用。

2.2 液壓成形

液壓成形工藝以液體為傳力介質，利用模具即可讓工件成形。液壓成形工藝能縮減生產工序、零件與模具數量，對生產成本進行合理控制，提升零件強度與剛度。鋁合金材料具備較低伸長率，在朝著鋁管內充液加壓階段，很容易導致鋁管補料不足而產生破裂，這一過程鋁管難以液壓成形。

2.3 工藝組合應用

（1）鑄造擠壓成形；壁薄與截面復雜零件多使用擠壓成形方式生產，保證零件質量最佳、精度與強度較高。融合鑄造與擠壓成形工藝在副車架生產過程中，既可以滿足副車架復雜位置設計要求，還能滿足車架強度與剛度需求。鑄造+擠壓成形副車架多應用擠壓成形工藝進行橫縱梁生產；副車架應和底盤及車身等位置連接，當結構變化明顯，應使用鑄造成形工藝。借助MIG焊接工藝，將不同鋁合金零件組合起來。

（2）鑄造+擠壓+液壓成形；奧迪A6與Q5等型號車應用的鋁合金前副車架，對橫梁結構強度有很高的要求，使用擠壓鋁合金即可滿足成形和強度要求。應用左右縱梁可以液壓鋁合金管，可以有效確保零件結構與強度；車身、發動機、底盤等零件連接部位使用結構復雜，這一位置可以使用壓鑄鋁合金零件，如此即可有效滿足實際施工要求。聯合寶馬7和5系后副車架，用擠壓鋁合金制成橫梁；前梁主要用液壓鋁合金；縱梁兩端與車身相連，再者，還應將支座安裝在懸架系統控制臂當中，不需要再焊接襯套與接頭。

3 結語

綜上，當前，國外汽車主機廠中使用鋁合金材料的逐漸增多，將鋁合金材料用于生產汽車副車架，可以有效減少汽車重量。現階段，鋁合金副車架生產經常受到多方限制，例如結構設計開發、工藝水平等，與此同時，國內研發的車型市場目標主要為中低端市場，且零件生產期間多難以承受高成本，因此，國內研發的汽車品牌多不使用鋁合金副車架。所以，國內汽車品牌中，有必要掌握鋁合金副車架生產工藝與技術，不斷累積生產經驗，如此方能實現鋁合金副車架的大面積應用。