德国开发了一种低成本轻量化钢制控制臂替代铝合金
2018-05-24 00:00:00   来源:第1压铸   评论:0 点击:

德国萨尔茨盖特-曼内斯曼研究机构,以两点式控制臂为例,展示了如何使用钢材制造轻量且经济高效的底盘部件,开发出来的部件可以比原来的铝质控制臂便宜54%。     通过钢替代铝合金目的在于降低成本
  近年来,轻量化材料越来越多地占据了汽车上传统钢材应用的份额,例如高端中型市场使用锻铝控制臂。设计人员采用以铝制控制臂为对象,研究了更高强度的钢代替锻造铝的可能性。重点考虑钢结构的成本优势,与此同时确保零件适当的重量。
  为了最大限度地降低成本,试验时使用单块高强度钢板(SZBS800 / CR570Y780T-CP-GI)替代锻造合金(EN AW-6082)。 该钢板的特点是高成品率和抗拉强度以及良好的成形性。使用数值优化方法来挖掘高强度钢材料的潜力并使部件重量最小化(图1)。      Figure 1 Derivation of reference geometry based on the digitalized two-point suspension arm (? Salzgitter) 拼焊板技术也被用于控制臂
  钢制控制臂的性能以与铝制的受力状态一致,并进一步减小重量,尺寸被优化以确定最佳的板材厚度,其中板材厚度是唯一可用的变量。
  据此,选用1.6mm的板材可以满足性能要求,重量减轻20%,最终重量为500克左右(图2)。      Figure 2 Von Mises equivalent stress under a buckling load of 9.6 kN (? Salzgitter)   为了进一步减少质量,还选用了激光拼焊板的方法,通过优化,与上述钢质方案相比,由采用1.5mm和1.7mm两个厚度拼焊的方案概念重达480克,比铝制控制臂多28.5%,代表了最轻的钢结构。
  成本比较
  如图3所示三种成本估算的比较显示,钢制控制臂的价格为1.20欧元,而锻造铝控制臂的价格为2.61欧元,这意味着潜在节省高达54%。因此,与重量适度变化相比,钢材具有明显的成本优势。       Figure 3 Consideration of the costs of the steel sheet structures compared with the forged suspension arm (? Salzgitter)   现代钢铁材料的高刚性和可成形性为开发工程师提供了可靠且相对便宜的结构材料,使他们能够应对不断变化的技术挑战。可见,国外也开始关注低成本的轻量化方案。
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