汽车用铝合金副车架成形工艺及应用现状

王越柳 卢丽琴 王国明

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在汽车数量不断增加的当下，能源环境危机随之产生，为了顺应节能减排要求，汽车轻量化逐渐受到人们欢迎。铝合金材料好成形、密度较低，具备较强耐腐蚀性，故而在汽车车身、动力组成、底盘等方面被广泛应用。汽车能耗当中，近60%为车辆自重，随着车身重量的减少，油耗不断下降。铝合金自身特点使其多用在汽车零件生产中。副车架身为车底盘主要零件，当前在欧美国家主要使用铝合金生产副车架。

1 副车架轻量化路径

副车架作为汽车中的安全构件，可以明显提升汽车安全与舒适型，材料多为钢与铝合金。近年来，为了适应汽车轻量化发展，汽车行业中铝合金应用越来越多。但是国内铝合金副车架多需要进口，价格相对较高，为了改变这一现状，下文展开铝合金副车架研究。下图1是汽车副车架轻量化技术。对于副车架而言，传统生产工艺多是先冲压钢板变形，借助二氧化碳气体进行保护焊接，然后成形，因该项工艺较为简单，截至到目前，一直被应用在中低端车型当中。为了提高汽车品质，主机厂多使用液压成型工艺生产副车架，利用钢管液压成形材料、零件，这些结构刚度较高，所以当前国内外中这种材料逐渐在高端车型当中使用。铝合金材料借助其自身轻量化效果与成形特点，逐渐在高端主机厂副车架中应用。轻量化设计有助于实现一定的节能减排，应用内高压成形技术制成铝合金管材空心构件，可以促进结构同材料轻量化的有效整合。内高压结构副车架作为典型弯曲异性截面管件，最终成形阶段离不开预弯曲、预压、管材内高压等工序。因此，研制复杂结构副车架，有助于解决铝合金低塑性问题，促进汽车生产中铝合金高压成形技术的合理化应用。

图1 副车架轻量化技术

2 铝合金副车架成形工艺

作为主要安全结构件汽车底盘副车架，连接固定转向、悬架系统与发动机零件，这个过程对于材料刚度、强度等方面要求较高。为了使副车架重量逐渐降低，促进汽车轻量化生产，很多大型主厂机中逐渐开始应用铝合金副车架。现阶段，铝合金零部件成形工艺包含锻造、压铸、挤压、液压成形等不同阶段，下面文章将就不同成形工艺逐一进行介绍。

2.1 压铸成形

压铸成形即在某一压力下让铝合金熔体对腔体进行填充，这一工艺力学特点明显，尺寸精密，加工余量较小，因此常在铝合金零件成形工艺中使用。铝合金压铸成形需要结合副车架位置，及其对模态、刚度与强度等方面要求，生产复杂零件，确保其能满足副车架内部不同位置性能需求。对比传统钢板冲焊成形工艺，其在降低重量期间，还能减少焊接、零件数量与组装工序，便于提升零件生产效率。但铸造铝合金材料强度较低，需对结构与工艺进行合理调整，如此方能满足副车架性能需求。当前使用铝合金压铸成形副车架车型，包含大众CC、奔驰C级、大众途观等。国内广汽品牌借助高抽真空工艺研制出的铝合金副车架，已经在传祺系列中成功应用。

2.2 液压成形

液压成形工艺以液体为传力介质，利用模具即可让工件成形。液压成形工艺能缩减生产工序、零件与模具数量，对生产成本进行合理控制，提升零件强度与刚度。铝合金材料具备较低伸长率，在朝着铝管内充液加压阶段，很容易导致铝管补料不足而产生破裂，这一过程铝管难以液压成形。

2.3 工艺组合应用

（1）铸造挤压成形；壁薄与截面复杂零件多使用挤压成形方式生产，保证零件质量最佳、精度与强度较高。融合铸造与挤压成形工艺在副车架生产过程中，既可以满足副车架复杂位置设计要求，还能满足车架强度与刚度需求。铸造+挤压成形副车架多应用挤压成形工艺进行横纵梁生产；副车架应和底盘及车身等位置连接，当结构变化明显，应使用铸造成形工艺。借助MIG焊接工艺，将不同铝合金零件组合起来。

（2）铸造+挤压+液压成形；奥迪A6与Q5等型号车应用的铝合金前副车架，对横梁结构强度有很高的要求，使用挤压铝合金即可满足成形和强度要求。应用左右纵梁可以液压铝合金管，可以有效确保零件结构与强度；车身、发动机、底盘等零件连接部位使用结构复杂，这一位置可以使用压铸铝合金零件，如此即可有效满足实际施工要求。联合宝马7和5系后副车架，用挤压铝合金制成横梁；前梁主要用液压铝合金；纵梁两端与车身相连，再者，还应将支座安装在悬架系统控制臂当中，不需要再焊接衬套与接头。

3 结语

综上，当前，国外汽车主机厂中使用铝合金材料的逐渐增多，将铝合金材料用于生产汽车副车架，可以有效减少汽车重量。现阶段，铝合金副车架生产经常受到多方限制，例如结构设计开发、工艺水平等，与此同时，国内研发的车型市场目标主要为中低端市场，且零件生产期间多难以承受高成本，因此，国内研发的汽车品牌多不使用铝合金副车架。所以，国内汽车品牌中，有必要掌握铝合金副车架生产工艺与技术，不断累积生产经验，如此方能实现铝合金副车架的大面积应用。