鋼鋁結(jié)合商用車車架輕量化技術(shù)綜述

謝成才

摘 要：自改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，汽車的數(shù)量也越來越多，同時(shí)人民對汽車的質(zhì)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(fā)揮著不可替代的作用，隨著技術(shù)的升級，汽車生產(chǎn)生商用車車架生產(chǎn)過程中，使用輕量化技術(shù)，并且需要采用鋼鋁結(jié)合的材料進(jìn)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(qiáng)度與質(zhì)量，達(dá)到輕量化的目的。本文主要闡述鋼鋁結(jié)合商用車車架生產(chǎn)過程中所面臨的問題，以及商用車車架輕量化技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼鋁結(jié)合;商用車車架;輕量化技術(shù)

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(jìn)行節(jié)能降耗。這時(shí)，輕量化技術(shù)所發(fā)揮的作用十分關(guān)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(jù)研究數(shù)據(jù)表明，在商用車車架上使用輕量化技術(shù)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(yè)的收益，從而在提高商用車實(shí)用性的同時(shí)也保護(hù)了環(huán)境。因此，在我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，相關(guān)部門一定要重視發(fā)展商用車車架輕量化技術(shù)。

1 鋼鋁結(jié)合商用車車架所面臨的問題

（1）鋁和鋼物理和化學(xué)性質(zhì)的巨大差異難以克服。鋁和鋼的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)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(xué)性質(zhì)的巨大差異難以克服，是當(dāng)前對商用車車架采用鋼鋁結(jié)合材料所面對的重大難題之一。在物理性質(zhì)方面，兩種材料的熱膨脹系數(shù)以及熔沸點(diǎn)相差甚多，導(dǎo)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(xué)性質(zhì)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(dǎo)致鋼鋁材料的強(qiáng)度出現(xiàn)問題，并且鋼鋁之間的電位也有一定的差異，兩者之間易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。因此，要想在商用車車架的制造上使用鋼鋁結(jié)合的材料，必須先克服性質(zhì)不同的問題。

（2）材料與零件的組合難以達(dá)到最優(yōu)。將材料與零件的組合達(dá)到最優(yōu)是鋼鋁結(jié)合車架結(jié)構(gòu)的核心，鋼和鋁都有著自身的特點(diǎn)，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(qiáng)度、剛度方面的性能，從而實(shí)現(xiàn)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(yè)還沒有得到有效的解決，相關(guān)部門一直在探究如何科學(xué)、合理的進(jìn)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(qiáng)度、剛度、輕量化等各種性能，從而使得汽車企業(yè)能夠減少材料成本，收獲更大的收益。

2 鋼鋁結(jié)合商用車車架的連接

（1）鋼鋁結(jié)合商用車車架的焊接工藝。鋼鋁結(jié)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(shí)際過程操作中，在進(jìn)行薄板的焊接時(shí)很容易出現(xiàn)變形問題，這時(shí)采用冷金屬過渡電弧焊接能夠有效避免這種現(xiàn)象的發(fā)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(shí)保證焊接過程的質(zhì)量問題。第二，采用傳統(tǒng)熔焊時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)裂紋、接頭氣孔等問題，這些問題嚴(yán)重影響了焊接質(zhì)量，因此為了避免這些現(xiàn)象的發(fā)生，攪拌摩擦焊接技術(shù)被逐漸應(yīng)用。另外攪拌摩擦焊接技術(shù)能夠在一定程度上保護(hù)環(huán)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(jīng)濟(jì)快速發(fā)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(shù)。這種技術(shù)雖然在某些方面并不完美，但是摩擦塞鉚焊技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度鋼鋁連接的同時(shí)，還能夠保證其剛度、強(qiáng)度。

（2）鋼鋁結(jié)合商用車車架的機(jī)械連接工藝。鋼鋁結(jié)合商用車車架的機(jī)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(shù)，是鋼鋁結(jié)合商用車車架的機(jī)械連接工藝之一。該技術(shù)在實(shí)際制造中發(fā)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(xué)反應(yīng)的發(fā)生。但是該技術(shù)也有很多的缺點(diǎn)，在焊接過程中很難保證接頭的強(qiáng)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(jié)合商用車車架的機(jī)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?yàn)檫@種連接方式不牢固，很容易造成松動(dòng)現(xiàn)象發(fā)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(qiáng)度材料。傳統(tǒng)的商用車車架采用普通材料，導(dǎo)致汽車保有量以及燃油消耗非常大，在污染環(huán)境的同時(shí)，能耗也非常大，不利于汽車行業(yè)的發(fā)展。因此為了保證商用車車架的輕量化，需要采用高強(qiáng)度的、重量較輕的材料，即鋼鋁材料。另外在設(shè)計(jì)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(yè)在商用車車架的結(jié)構(gòu)上經(jīng)常采用邊梁式梯形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠在一定程度上減少零件的復(fù)雜性以及工藝的難度。

（2）對商用車車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。對商用車車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化是指在保證原有零件材料不改變以及車架剛度、強(qiáng)度等性能不降低的情況下，通過采優(yōu)化用技術(shù)、改變零件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸等手段對商用車車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到車架輕量化的目的。例如：在設(shè)計(jì)的過程可以將商用車車架的雙層大梁改變?yōu)閱螌哟罅海绻绊懥塑嚰艿膹?qiáng)度，可以在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行局部加強(qiáng)。

4 結(jié)束語

綜上所述，鋼鋁結(jié)合商用車車架輕量化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有著不可忽視的作用，相關(guān)部門一定要引起重視。首先，采用鋼鋁結(jié)合的材料能夠在節(jié)省大量的成本，并在達(dá)到輕量化的同時(shí)保證了商用車強(qiáng)度，從而使得商用車在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面領(lǐng)先于其他企業(yè)。但是我國在鋼鋁結(jié)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(zhì)還無法采用鋼鋁結(jié)合材料，需要技術(shù)人員不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新以及技術(shù)探索。商用車車架采用輕量化技術(shù)，能夠充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，從而保證選擇材料方面與零件的最優(yōu)組合，保證輕量化技術(shù)的集成化以及系統(tǒng)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]張健，謝禹琳.某微型電動(dòng)商用車車架輕量化優(yōu)化研究[J].機(jī)電工程，2020，37（03）：283-287.

[2]朱曉，袁劉凱，楊情操，張湯赟，李宏，劉凱.輕量化設(shè)計(jì)在輕型商用車車架上的應(yīng)用[J].上海汽車，2020（03）：28-31.

[3]李舜酩，張凱成，丁瑞，孫明杰.鋼鋁結(jié)合商用車車架輕量化技術(shù)綜述[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2019，33（10）：1-8.

[4]劉曉東.商用車傳動(dòng)軸總成輕量化關(guān)鍵技術(shù)研究[D].鄭州大學(xué)，2019.

[5]王超.重型商用汽車輕量化研究[D].長安大學(xué)，2019.