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轻量化是节能减排的重要手段,悬架系统作为车身中的重要部分之一,也越来越呈现出轻量化的发展态势,少片簧、摆臂铝制化、新材料
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材料开发+设计优化

推进汽车悬架轻量化进程

2014/12/14

轻量化是节能减排的重要手段,悬架系统作为车身中的重要部分之一,也越来越呈现出轻量化的发展态势,少片簧、摆臂铝制化、新材料的应用等新型方案越来越多地得到了应用。

近期,在由上海嘉之道汽车咨询承办的“2014第三届中国汽车悬架系统产业发展论坛”上,专家就悬架的轻量化技术进行了深入讨论。

新材料的开发与应用无疑是实现悬架轻量化的重要手段,而铝合金以及高强度钢是如今悬架应用的热门。据上海汇众汽车制造有限公司情报主管金正青介绍,除了轻量化,铝合金拥有良好的耐腐蚀性、铸造性以及可回收利用性等多种优势,因此,其在如今汽车中的应用越来越广泛。其中,诸如变速箱壳体、车轮等部件应用铝合金已经相对成熟,而在汽车悬架系统中,铝合金的应用还具有较大的发展空间,如减震器壳体、控制臂、车轮支架、转向节都可以采用铝合金实现轻量化。预计到2020年,全球平均单车用铝量将达到180kg,而汽车悬架将成为铝合金在整车中进一步深入应用的重地。

除此之外,有不少企业已经开始尝试使用新型材料来达到悬架的轻量化目的。以悬架弹簧为例,近日,奥迪推出了一种由玻璃纤维增强聚合物(GFRP)制成的新型悬挂弹簧。与传统的钢制弹簧相比,GFRP弹簧能够减重40%。也有企业在尝试使用钛合金悬架弹簧来达到减重的目的。“高纤维材料很轻,同时拥有噪音低、不会氧化生锈等优势,但缺点是强度不高。所以很多主机厂也在犹豫,究竟要不要去发展此类材料?如果这些材料真的广泛应用在悬架弹簧上,那将是颠覆性的。”中国弹簧制造有限公司总工程师张俊说。

当然,实现悬架轻量化并不仅仅局限于材料的开发与应用,悬架结构的设计优化对于轻量化的贡献也不少。比如,悬架系统中的实心稳定杆若做成空心的,可大大降低重量。据安赛乐米塔尔亚太管理服务有限公司研发工程师马接力介绍,通过安赛乐米塔尔优化,空心稳定杆较实心稳定杆可以实现37%的减重;又如,安赛乐米塔尔通过减少悬架弹簧的线圈数、减少其直径,可使得悬架弹簧实现21%的减重。

然而,悬架结构的设计优化与材料的应用是相辅相成的,以上这些优化都需要采用高强度钢或超高强度钢来保证结构的强度。据马接力介绍,在汽车轻量化领域中,高强度钢已成为铝合金的有力竞争者。与铝合金不同的是,高强度钢本身密度并不小,但其能在达到同等强度的前提下,使部件更为薄壁化,从而达到轻量化目的。

不过,目前国内生产商只能供应强度最高达1000MPa的高拉伸强度钢材,对于强度超过1000MPa的先进高强度钢,本地设备制造厂商均依赖进口,这成了悬架系统轻量化发展的阻碍。“由于高强度钢都依赖进口,目前国内的稳定杆基本上都是实心的,很多车辆的稳定杆是又粗又笨。但空心稳定杆已经成为趋势,未来越来越多的国内整车厂将会使用空心稳定杆。”张俊说。

马接力表示,在汽车轻量化的趋势下,国内对高强度钢的需求越来越旺盛。安赛乐米塔尔集团已与中国华菱钢铁合资,在中国投产高强度钢以及超高强度钢,并瞄准汽车产业。未来,高强度钢有望不再依赖进口。(记者 阮希琼)

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