汽车底盘轻量化材料和工艺分析

汽车 2024-11-14 08:01 浙江

图源：摄图网

当今，汽车已经成为主要的交通工具之一，在为人们带来便利的同时，也造成大量的能源消耗和环境污染。随着汽车保有量的逐渐增多，对环境和能源造成的影响越来越大，所以这就要求汽车产商需要设计出降低汽车尾气排放量的方式。

而汽车消耗油量和汽车重量有着直接的联系。根据有关调查，若是汽车重量减轻10%，则汽车的油量消耗能够减少10%-15%左右。而汽车底盘重量占总体重量的30%以上，所以通过对底盘系统实行轻量化的处理，可以有效地减少汽车油耗并提升汽车行驶过程中的舒适度。

汽车底盘轻量化技术开展的方式

汽车底盘所使用到的零件大多是安保件，所以对各种零件的质量要求都非常高。因此，在对汽车底盘采取轻量化措施的过程中，应对这部分零件结构、材料和工艺实行不断的优化与创新。其中汽车底盘结构优化主要包含：零件的尺寸、形状和空心件等相关方面的设计。

汽车底盘零件的材料主要包含：（1）使用铝合金和镁合金代替传统的钢质材料，以达到减轻重量的目的。（2）借助比传统底盘刚强度更强的钢制材料，增强底盘的功能，减少钢制结构的使用数量，实现整体质量降低的效果。在汽车底盘工艺采取优化措施过程中，需要尽最大限度使用热成形、液压形成等方式，以达到减轻底盘零件重量目的。

汽车轻量化与节能减排的关系

汽车在行驶时，由于需要克服空气和运动的阻力，所以会消耗相对较多的功率，主要包含爬坡功率、轮胎滚动功率以及加速时产生的空气阻力等。空气阻力主要与汽车迎风的实际面积和车身的具体形状有着非常直接的关系，同时与速度成正比，但是这部分存在的阻力与汽车的重量没有关系。

然而，爬坡和滚动等相关的阻力则是与汽车的重量呈现出正比的关系。因此，减轻汽车的重量，能够使车辆的阻力和能源的消耗得到降低。根据相关实践调查研究显示，如果是车辆的重量能够减少10%，那么汽车消耗油量会降低7%左右，同时排污量也会随着而减少。由此可知，降低汽车的重量不仅可以实现节能的目的，还能够达到环保的效果，所以汽车制造厂家必须要加大关于这方面的研究。

汽车零件轻量化的有效措施

汽车底盘在车辆总体重量中已经高达30%以上，所以汽车重量要想得到减轻，以达到节能减排的效果，应从汽车底盘轻量化开始实行。汽车底盘的结构非常复杂，且零件结构也很多，应根据不同的部位采取针对性的轻量化方式。通过采用轻质材料和改善工艺等，使汽车底盘各个零件的重量得到减轻，进而实现汽车零件轻量化的目的。

副车架轻量化

汽车底盘副车架是悬架系统、发动机和转向等连接和固定连接主要的零件，所以刚度和强度必须要严格按照标准要求执行。副车架成形主要是通过热轧钢板冲击焊接的模式，由于底盘需要承载的重量相对较大，所以对车架的模态性能要求很高，且在选择钢板时，其厚度应控制在2-3 mm。

而要想降低副车架的重量，达到底盘轻量化的目的，大部分国家在副车架具体生产时，主要会使用液压成形技术和合金的轻质材料，在车架质量得到确切保证的前提下，最大限度的降低副车架的整体重量。

前下摆臂轻量化

传统汽车底盘的前下摆臂工艺是冲压焊接，材料是FB590\SAPH440 等强度比较大的钢，钢制的厚度通常在3 mm 以上，屈服强度达到300 MPa，焊接方式是二氧化碳和氩气保护焊。

要想前下摆臂轻量化的目标得以实现，必须要对传统工艺进行改进或者是改变，所以目前大部分采用的工艺是：（1）单片钢板冲压。（2）锻造成形。材料是比传统材料强度更高新型材料，如FB780 或CP800 等，其屈服强度达到600 MPa。此外，结构零件优化，将传统中的双片钢板转换为单片冲压成形钢板，材料的厚度能够根据情况做出适当的调整或者保持不变，这样一种成形方式，可以达到的效果是：减少生产工序和节约成本。

转向节轻量化

汽车底盘转向采用的工艺有：（1）合金锻造；（2）球墨铸铁锻造的方式，使用的材料是40Cr。转向节轻量化是使用合金材质代替传统的钢制材料，其轻量化的作用在40%左右。合金转向节使用的工艺是丹灶和铸造，对于后传向节而言，不仅零件连接复杂系数高，而且零件数量也相对较多，因而锻造工艺难度系数很大，所以大都数情况下会采用锻造工艺。

对于前转向节的结构主要是根据零件生产和成形中，严格按照规范化的要求，合理的选择锻造或者是锻造工艺形式来完成。对于合金转向节而言，由于整体造价相对较低，所以无论是中高端汽车还是低端汽车都对其的使用非常普遍。

适应车身轻量化的涂装工艺

车身轻量化对涂装工艺的要求

要想实现汽车轻量化的目标，需要做到以下两点：（1）使用低密度的新材料替换钢铁材料。（2）汽车车身和底盘在实际制造时，应以新材料作为核心。由于新材料与传统材料在物理性能和热稳定性能方面存在较大的差异性，所以在涂装工艺上通常会有更高层次上的要求，在这样的情况下，需要使用密度相对较小的密封胶。

车身轻量化实际涂装工艺

要想实现汽车轻量化，必须要对涂装工艺方面进行改变。传统的涂装工艺所采用的方式是三涂抹两烘（3C2B）,新型的涂装工艺主要是借助先进的技术开展涂装技术。此外，塑料零部件是汽车轻量化的主要方式，所以涂装工艺必须要根据这部分材料的特性做好调整，以下是对两种低温涂装工艺进行详细说明。

1）120 摄氏度的涂装工艺

此项工艺主要应用与车身纤维增强的部分和附加件上，同时要求车体所应到的黏合剂能可以在低温状态下实现固化。此外，低温烘干的电泳涂料必须要具备良好的防腐蚀方面的特点。

2）80 摄氏度的涂装工艺

通常情况下来讲，汽车轻量化要求在成本不发生改变的情况下，有效的降低车体所具有的重量，所以热塑性塑料成为最佳的选择材料，其不仅重量轻，而且成本非常低。然而，此种材料的弊端是所具有稳定性偏低，通常是处于在100 摄氏度以下，所以这也就要求汽车生产部门应使用低温固化型涂料，即80 摄氏度固化型的喷漆。

随着汽车行业迅速不断的发展，市场竞争压力越来越大，汽车企业要想在激烈的市场竞争中得到生存并成为翘楚，不但要在技术方面进行突破与创新，而且还应根据时代发展的客观需求在理念上做出调整。

目前，绿色环保已经成为当今社会发展的主题，所以汽车应逐渐的向节能减排方向发展。而通过相关方面的研究表明，车辆的自重和耗能之间存在正比关系，因此要想减少汽车能源的消耗，应做好汽车的轻量化工作。

来源：装备维修技术

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