"铝材在底盘用料中的占比越高越好么?" 最近很多小伙伴在问我这个问题;
回答这个问题前,可能我们需要先了解一下铝和钢材在基本性能上的差异。
不用全面的去交代两种材料所有性能的差异,只挑如密度&屈服和拉伸强度&断裂延伸率这三个关键的参数来简单的分析一下;(如图1,材料性能图)
钢材:密度:7.9g/cm3左右、拉伸强度650Mpa左右、断裂延伸率11%左右(热态下能到13%);
铝材:密度:2.71g/cm3左右、拉伸强度310Mpa左右、断裂延伸率8%左右;
通过两种材料的机械性能对比可知:
铝材密度低(优点,可做轻量化材料),但是机械强度和断裂延伸率也低(缺点,易被机械损坏,且抗耐久疲劳性更差。说简单点就是更容易碎更容易开裂);
钢反之,缺点是密度大(不利于降重),但抗外力的冲击时,更结实不容易被损坏;
所以,单从材料机械性能来说。铝和钢各有优劣势,不能说这两种材料谁绝对的好或者坏。
那对于汽车底盘每个零部件而言,用什么材料最合适,主要得看这个零部件承载的功能和用途。
比如转向节(图2,俗称羊角),它主要作用是在一定的安全强度下连接车轮,起到力的传递的作用;
但它所在的部位很特殊(是牢牢跟车轮绑定在一起的),工程上把它叫做簧下零部件;
这一定论就把它在设计时,对重量控制的要求放到了第一位,原因有2:
1.业内外都知道,簧下增加1kg的负载带来的性能损失(操控&舒适性)能顶上簧上增加10kg的负载;
2.转向节外形对强度/耐久的设计非常友好,所以设计对轻量化的需求更突出了。
所以,对于转向节而言。铝材料再合适不过了(密度低,适合轻量化要求。)
再比如,前副车架,它的重要作用之一是:
在发生比较严重的正面碰撞时,能跟汽车前大梁一起吸收大部分碰撞能量;
而且通过定向的变形,能把前机舱内部的零部件(比如发动机)给沉到地面上,不至于撞到驾驶舱,对乘员造成伤害;
所以,要求副车架要有比较强的吸能和定向变形性能。并且如图3所示,副车架的形状导致对强度&耐久等零部件性能比较难设计;
那么,对于副车架这类零部件,就对用材的拉伸和屈服强度以及断裂延伸率要求就比较高。所以显而易见,用钢来做前副车架更合适;
但是有小伙伴又会问:用钢不是会导致副车架很重么?
其实,轻量化对于像副车架这种类型的零部件而言,还有其他的手段(强大的cae仿真和优秀的结构设计);
说白了,就是外观和结构的设计对其重量的影响也很大;
我记得某新势力的前铝副车架在满足各项性能要求的基础上做到了40kg(当然这是一个极端例子哈);
而同级别的特斯拉modely的钢副车架可能只有20kg出头;
所以,对于底盘不同的零部件,用铝还是用钢。大家应该能有个概念了吧。[嘻嘻][嘻嘻][嘻嘻]
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