壓鑄鋁合金減震器塔在輕量化車身上的應(yīng)用

闞洪貴，趙震，魯后國

壓鑄鋁合金減震器塔在輕量化車身上的應(yīng)用

闞洪貴，趙震，魯后國

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230000）

文章基于某款新能源車型，介紹了壓鑄鋁合金減震器塔在輕量化車身上的應(yīng)用。輕量化、低能耗是當(dāng)今汽車工業(yè)面臨的兩大課題，采用鋁及其合金作為汽車輕量化的首選材料，具有其他材料無法比擬的優(yōu)勢。

輕量化；車身；鋁合金；應(yīng)用

引言

鋁合金的應(yīng)用在汽車輕量化發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用。本文基于某款新能源車型，應(yīng)用鋁合金高真空壓鑄減震器塔替換原鋼制結(jié)構(gòu)，在不降低原鋼制結(jié)構(gòu)性能前提下，實(shí)現(xiàn)鋁合金高真空壓鑄件的設(shè)計(jì)及裝車應(yīng)用[1]。

1 鋁合金減震器塔方案介紹

本文基于某款新能源車型，應(yīng)用鋁合金高真空壓鑄減震器塔替換原鋼制結(jié)構(gòu)[2]，原鋼制減震器塔由10種鋼制沖壓件/機(jī)加工件通過焊接而成，實(shí)物件重量為6.58 kg，采用鋁合金高真空壓鑄工藝后，一體集成式鑄件重量為3.6 kg，減重45%，輕量化效果顯著。

圖1 鋼制與鋁合金減震器塔圖示

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 鋼鋁連接設(shè)計(jì)

減震器塔采用鋁合金材質(zhì)（AlSi10MnMg-T6），周邊件為高強(qiáng)度鋼，搭接沿用原鋼制結(jié)構(gòu)邊界。鋁合金減震器塔外側(cè)與前邊梁搭接，內(nèi)側(cè)與發(fā)動(dòng)機(jī)艙前邊梁搭接，前側(cè)與輪罩前板搭接，后側(cè)與前圍總成搭接。如下圖2所示。鋁合金減震器塔包與周邊鋼質(zhì)鈑金件通過SPR+結(jié)構(gòu)膠、FDS+結(jié)構(gòu)膠、高強(qiáng)度抽芯鉚釘+結(jié)構(gòu)膠三種連接方式[3]。

圖2 鋼鋁連接應(yīng)用部位

鋁合金減振器塔與周邊件搭接狀態(tài)、厚度組合、鉚釘型號(hào)等信息如下表1。

2.2 鋼鋁連接驗(yàn)證及應(yīng)用

本階段完成SPR+結(jié)構(gòu)膠、FDS+結(jié)構(gòu)膠、高強(qiáng)度抽芯鉚釘+結(jié)構(gòu)膠三種鋼鋁連接方式的試制驗(yàn)證，并最終完成3臺(tái)車身的試制下線。

圖3 鋼鋁連接試制過程

2.3 模態(tài)性能測試

對(duì)匹配鋁合金減振器塔的車身進(jìn)行模態(tài)測試，測試結(jié)果：（1）鋁合金減振器塔車身一階彎曲、一階扭轉(zhuǎn)略高于鋼制原結(jié)構(gòu)；（2）各階模態(tài)均高于目標(biāo)值，滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 鋼鋁搭接組合信息

連接方式序號(hào)搭接組合搭接層數(shù)搭接厚度/mm搭接斷面鉚釘型號(hào) SPR1AlSi10MnMg?T6?3.0H340LAD+ZF 45/45?1.524.5HSS5.5x6.5H5 2H340LAD+ZF 45/45?1.5AlSi10MnMg?T6-3.024.5CD5.3x9.0H4 3AlSi10MnMg?T6?3.0DC04?0.823.8C5.3x5.0H4 FDS4AlSi10MnMg?T6?3.0H340LAD+ZF45/45?1.6H340LAD+ZF 45/45?2.537.1FDS-M5x22 5AlSi10MnMg?T6?3.0H340LAD+ZF45/45?1.6H340LAD+ZF 45/45?1.836.4FDS-M5x22 抽芯鉚釘6AlSi10MnMg?T6?3.0DC06?0.823.8不銹鋼高強(qiáng)度抽芯鉚釘 7AlSi10MnMg?T6?3.0DC52D+ZF 45/45?0.8DC52D+ZF 45/45?0.734.5不銹鋼高強(qiáng)度抽芯鉚釘

2.4 裝車驗(yàn)證

本階段完成匹配鋁合金減振器塔的車身底盤件裝配，完成1臺(tái)整車下線。裝配過程中，前輪位置的中間兩個(gè)FDS釘與減震器彈簧距離偏小（僅2 mm），易造成極限位置干涉，因此將兩個(gè)FDS釘做切割處理（切割掉約4 mm）。

圖4 模態(tài)試驗(yàn)

表2 模態(tài)頻率及振型

陣型頻率/Hz目標(biāo)值 iEVA60鋼制塔包iEVA60鋁合金塔包 一階彎曲34.8446.6＞45 一階扭轉(zhuǎn)45.0447.3＞40

3 結(jié)語

本文基于某款新能源車型，應(yīng)用鋁合金高真空壓鑄減震器塔替換原鋼制結(jié)構(gòu)，通過SPR+結(jié)構(gòu)膠、FDS+結(jié)構(gòu)膠、高強(qiáng)度抽芯鉚釘+結(jié)構(gòu)膠三種方式實(shí)現(xiàn)鋼鋁連接，減震器塔實(shí)現(xiàn)減重45%，輕量化效果顯著。隨著新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，鋼鋁與復(fù)合材料混合應(yīng)用的輕量化車身結(jié)構(gòu)中將有著廣泛的應(yīng)用前景。

圖5 裝車驗(yàn)證

[1] 王鏑.輕量化工藝在車身開發(fā)中的應(yīng)用研究[J].汽車工藝與材料, 2019(01):15-19+23.

[2] 魯后國,張炳力.鋁合金壓鑄減震器塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].汽車實(shí)用技術(shù),2019(05):135-137.

[3] 黃興,楊宏,陳東,等.鋁合金車身設(shè)計(jì)中的鉚接技術(shù)[J].汽車工藝師, 2019(08):45-48.

Application of Die-casting Aluminum Alloy Shock Absorber Tower in Lightweight Vehicle Body

KAN Honggui, ZHAO Zhen, LU Houguo

（JAC Technical Center, Anhui Hefei 230000 )

Based on a certain new energy vehicle, the article introduces the application of die-cast aluminum alloy shock absorber tower to lightweight body. Lightweight and low energy consumption are two major issues facing the automotive industry today. The use of aluminum and its alloys as the preferred material for automotive lightweighting has advantages that other materials cannot match.

Lightweight;Vehicle body;Aluminum alloy;Application

U463.33+5.1

A

1671-7988(2021)23-59-03

U463.33+5.1

A

1671-7988(2021)23-59-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.023.016

闞洪貴（1983—），本科，安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心車體設(shè)計(jì)專家，主要從事車體設(shè)計(jì)和研發(fā)工作。

復(fù)雜薄壁壓鑄鋁合金零部件成形與應(yīng)用關(guān)鍵共性技術(shù)研究項(xiàng)目（2016YFB0101603）。