铸造铝合金零件在重型货车底盘上的应用研究

1 前言

节能、环保早已成为当今汽车技术的发展方向，车辆质量指标对节能、环保有着重要的影响，减轻车辆质量可以有效地提升车辆的环保性能。铝合金是应用较早且技术成熟的轻量化材料，它在汽车上的用量呈持续增长的趋势。但由于成本和超载的因素，国内重型货车铝合金的用量比较少。随着我国治理超载力度的加大，客户对重型货车轻量化的需求会越来越强烈，铝合金在重型货车上的应用会越来越多。

2 阻碍铸造铝合金大规模应用的原因

铸造铝合金继承了铝元素的密度小、导电、导热、耐腐蚀、易铸造成型等特点，加入合金后提高了材料的强度、硬度。但铸造铝合金也存在许多缺点，阻碍其在重型货车上的大规模应用，原因主要有以下几方面。

a.抗承载能力较弱。与钢相比，铝的抗承载力还有一定差距，即使加入合金元素提高了材料的强度与硬度，但在汽车的一些关键受力部件上，铝合金仍然不能代替钢材。2005年奥迪公司面市的所谓全铝合金轿车，仍然装备了钢材☢底盘。

b.加工难度大。由于铝导热性能良好，铝板在焊接时需要用相当于钢板焊接时5倍的电流消耗量来熔化它，铸造出的铝合金零件不能焊接。另外，在防腐处理和喷漆工艺上，铝材都有自己的特殊要求，与众不同。

c.成本高。由于生产技术的局限性及加工流程的特殊性，每个加工流程都必须严格管控，铸造铝合金零件的成本大约是普通铸铁件的五倍以上，这给以低成本抢占市场的国内重型货车企业带来不小冲击。

3 铸造铝合金在重型货车上的应用领域

采用铸造铝合金零件对于提升整车综合性能是非常有益的，采用现代虚拟验证、模拟铸造、拓扑优化等先进设计手段，能够很好地解决阻碍ผ铸造铝合金大规模应用的问题，从而使铸造铝合金零件在重型货车上得到应用。

铸造铝合金零件在重型货车上的应用领域大致可以分为发动机、轮毂、底盘的连接及承载件三个方面。

3.1 发动机

发动机的气缸体和气缸盖均要求材料的导热性能好，抗腐蚀能力强，而铝合金在这些方面具有非常突出的优势，所以铸造铝合金零件率先在重型货车发动机上得以应用。目前国外大部分先进重型货车的发动机已经实现铝合金化，采用铝合金的部件有气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、散热器及一些附件的壳体和支架等，轻量化效果可达30%～40%[2]。全铝发动机技术已基本成熟，在许多乘用车中已有使用。

3.2 轮毂

由于铸造铝合金质量轻、强度高、散热性好、外表美观等一系列突出的优点，重型货车轮毂也开始使用铸造铝合金材料。与普通轮毂相比，铸造铝合金轮毂具有散热性好，防止轮胎过热，尺寸精度高，减少横向和纵向的振动等一系列优点。

3.3 底盘的连接及承载件

铸造铝合金零件在重型货车发动机及轮毂上的应用已经比较成熟，目前铸造铝合金零件的应用趋势正在向更广泛的领域发展，铸造铝合金零件已在重型货车底盘的连接及承载零部件上使用。

4 铸造铝合金支架的设计思路۵

分析表明，铝合金零件成本的占比主要是材料 40%～50%，铸造成本20%～40%，热处理5%～10%，机械加工20%～50%。降低零件成本主要以节省材料、优化铸造工艺、降低机加工量为主。

4.1 铝制铸件的壁厚选择

经过反复试验与比对，铸造铝合金的性能特性比钢铁材质铸件质量轻40%，铝制铸件的壁厚一般不小于9 mm时铸件性能稳定，成品率高。

4.2 集成设计

为了应对铸造铝合金零件成本高的缺点，同时发挥铝合金零件质量轻的优点，在设计零件时应尽可能将周围零件进行集成，这样既可以减轻整车质量，又可以减低零件成本。

4.3 合理使用加强筋

在需要的地方进行加强，对铸件强度影响较大的并非铸件壁厚，而是铸件的加强筋，但是对于铸件模具来说，零件上一个细小的筋就等于模具里的一条深沟，这样容易导致模具上出现小裂纹、不容易对模具进行保养、模具开裂或者报废等，对零件的质量造成影响。

5 结束语

近2อ0年来，世界☒汽车工业中铝铸件的应用在不断增加。据统计，全世界铝铸件的总产量每年大约按3%以上的速度增长，而在铝铸件的总产量中，有60%～70%的铝铸件应用于汽车制造。铝铸件在重型货车上的应用目前在国内正处于起步阶段，发展前景非常乐观，相信铸造铝合金零件的应用将会成为未来各重型货车厂家产品发展的方向。