铝合金材料在新能源汽车底盘零件的应用

一、铝合金在汽车上的应用

据了解，超600个铝制零部件用于车身、底盘、动力和传动等系统。各国/地区汽车用铝量均呈现快速增长，北美、中国最为显著。铝主要用于车身结构件、轮毂、车身覆盖件、传动系统、缸体缸盖；用铝量C级及以上远多于A、B级车。

国内外汽车用铝种类的比较：铸件用铝占比最 大60%以上，铝板材用量占比逐年增加，尤其是C级及以上车型。

国内汽车用铝上铝铸件比例高于欧美。2018年，汽车用铝380万吨（铸件290万吨）。→ 2030：910万吨。新能源汽车发展推动用铝量增加，且使板材、挤压材比例增加明显。

底盘结构、作用和用铝现状钟鼓指出，底盘件铝化轻量化效果明显，对车辆性能提升显著。国外铝化率较高，国内远低于国外，主要应用于高 档的自主品牌汽车及纯电动轿车，但渗透率仅为10%左右。转向节产品在底盘件中渗透率最高，技术难度最高的零件为副车架，产品成品率较低，尺寸精度有待提高定，焊接接头性能以及焊接变形控制水平较低。结构件非常注重轻量化效率，更轻零件结构的设计、更高性能材料开发、更高的生产效率及成品率为今后的主要趋势。

二、高强韧铸造铝合金材料开发

A356.2+传统熔铸工艺存在的问题：（1）屈服强度不能满足设计要求，延伸率不能稳定≥9%（2）共晶硅变质程度低，易出现粗大针片状，严重影响力学性能，特别是延伸率（3）a-Al未细化，呈明显的树枝晶，影响强度和延伸率（4）热处理后的组织中 共晶硅呈蠕虫状，球化效果不好，对合金强度和延伸率都有影响。

三、高强韧铸造铝合金在转向节上的应用

转向节的作用及性能要求

汽车转向系统的主要结构和受力部件，形状极其复杂。支撑车体重量，承受转向力矩和刹车时的制动力矩，工作环境恶劣，是重要安全部件。对组织性能、机械性能和外形尺寸要求极为严格。

铝合金转向节主要采用铸造工艺成形，约占90%

设计要求及结构特点 零件结构特点：功能区，应满足零件与各连接件间的安装，如通过标准螺栓、球头等连接；干涉性要求，零件与周边件间应满足最 小间隙要求；强度要求，应通过受力分析，明确零件上的关键受力部位；为后续零件质量检查提供依据。工艺性要求，零件应满足低压铸造工艺要求。

零件性能要求：静强度、耐久、安全性。

四、高强韧铸造铝合金在副车架上的应用

副车架的作用及性能要求

汽车底盘上的一个结构件，用于连接悬架装置和车身。用来支撑车桥和悬挂的总成支架，承载发动机和车轴的特殊功能结构件。部分零件还承担着碰撞溃缩变形的作用。其轻量化开发可有效降低“簧下质量”，从而改善能源效率，增加续航里程，提高乘车舒适性。通常单件钢制副车架重量为10~25kg，采用铝制副车架能实现30~50%的轻量化，减重效果效果 显著。 

材料及成形工艺现状

副车架的设计要求及结构特点

结构要求：

1、副车架与车体通过四点刚性安装；2、设有转向器、稳定杆、控制臂、悬置安装位置；

3、与周边间隙满足总布置要求；

4、根据碰撞及空间布置设有溃缩结构

零件性能要求：板块静强度、耐久、安全性、NVH。

铝合金副车架三维模型

长安副车架的设计要求及结构特点

结构特点：

1、与车体通过刚性连接；

2、主体结构为“口”型结构，左、右前纵梁、后梁为低压铸造，前横梁为挤压铝；

3、设有前、后两个悬置安装支座；

4、根据碰撞及空间布置设有溃缩结构。

铸造后梁件结构特点：低压铸造后梁铸件，铸件厚度约为5mm，铸件为大尺寸薄壁复杂零件，主体加强筋及腹板厚度均为4.5-6mm，起安装作用的凸台位置尺寸较厚。