吉超讲底盘（第二期）——副车架到底该高压还是低压？

昨天，吉超从材料和工艺角度，分析了汽车底盘副车架，为什么不和车身压铸件一样，用真空高压铸造。（图1）
今天，咱们从结构角度再聊聊。

1、副车架是什么
这个大佬们都很清楚了，这里照顾普通车主，还是啰嗦一下。
副车架就像是车身和悬挂系统之间的桥梁，连接两者并传递力量。
作为支撑（如悬挂、动力系统）、过滤（车辆内外震动）以及加强（车架抗扭、抗弯刚性，碰撞传力路径）的多功能部件，对车辆的操控性、乘坐舒适性乃至安全性均有着重要影响。（图2）

2、一般结构设计
通常分为半框式副车架、全框式副车架；（图3）
1）半框式副车架：只有部分框架结构，优点是重量较轻，成本较低。缺点是刚性和安全性相对较弱。
2）全框式副车架：像一个完整的框架，将动力系统等重要部件包围在其中。优点是刚性强，支撑和保护效果较好。在发生碰撞时，全框式副车架也可以更好地分散冲击力，保护车内乘客的安全。缺点是重量较大，成本更高。

今天咱们主要说全框副车架。
它可以通过不同的材料和工艺，做成钢板冲压焊接结构（图4）、液压管焊接结构（图5）、铝合金铸造+型材焊接结构（图6）、铝合金整体铸造结构（图7）。

钢板冲压焊接结构，主要是热轧酸洗钢板冲压后，再进行焊接、电泳涂覆。优点是材料强度较好、更便宜，缺点是重量大（而且是相对影响操控性的簧下质量）、焊缝位置质量控制难、电泳漆破坏后易腐蚀。

液压管焊接结构，主要是管材液压成型后，再焊接而成。相对钢板冲压，截面可变，材料利用率高、轻量化效果好；缺点是制造节拍比较慢，成型难度较大（工艺窗口、回弹等），开发周期长。

铝合金铸造+型材焊接结构，我觉得更适合大尺寸副车架的生产。尺寸大了以后，一体成型难度变大，可以做出2个半框、再用铝型材焊接相连，其实比较灵活。但是焊缝位置的强度和缺陷控制，比较困难。

铝合金整体铸造结构，是现在我们理想纯电车型常用的结构。整体结构完整性强、抗弯抗扭能力好、轻量化效果好，组织比较致密、力学性能综合较好。

3、整体铸造，到底是低压还是高压
对于整体铸造铝合金副车架，一般90%以上选用的是低压铸造，而不是车身用的真空高压铸造。
除了昨天说到的，低压铸造热处理后，材料屈服强度高，更适合底盘抗冲击和疲劳需求外，整体结构刚性也是重要的一个考虑点。

我们看下面这个图，是一个低压铸造的铝合金副车架（图8）。图中包含了它的外观和剖切特征，它是有完整的空腔结构的。大家想象一下，一张A4纸，卷成U型开口和卷成O型粘起来，谁的刚性好？ 当然是O型，这种闭合截面、有腔体，在相近尺寸下，抗弯抗扭能力是更好的，结构刚性和相对强度会更高。

那如果我们做成真空高压铸造呢？也是OK的，我们看下面的图（图9），这是德国汉特曼金属铸造公司的整体高压铸造副车架。相对低压铸造，它的充型压力更大、速度更快、生产节拍更高，对于快速大批量生产比较适合。

但是，我们看下图的结构（图10）。你会发现，高压铸造没有办法形成空腔结构，它的整体刚性、相对强度就会不足。
那怎么办呢？基本上要靠在背面加上纵横交错的“筋”（就像南方密布的水网），来弥补结构不足，带来的是设计和工艺的挑战，可能影响本身想达成的效率和重量优势。而且，因为高速充型，比较难控制卷气和流动状态，不可避免带来缩松、缩孔、热结等问题，这些位置反而成为后续服役过程的疲劳源。

当然，汉特曼的方案是，在压铸工艺中，通过集成到铸造过程中的中空型材创造一个封闭的空腔。特别像塑料件的嵌件注塑，先放一个加强结构进模具，再凝固成型，这样结合起来，形成空腔、增加结构刚性和强度。有点麻烦。

4、总结
所以，回到本源，我们发现，不管是单纯的材料屈服强度，还是整体的（空腔）结构刚性，低压铸造都具备着更大的优势，而高压铸造的制造效率、结构设计方面的优势，却难以发挥出来。

副车架和车身，在同样的问题上，好像答案不一样。
这就是汽车材料和工艺选用的难点所在，性能、结构导向。
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（备注: 图源来自网络）
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