【汽車輕量化在線】隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和環(huán)保壓力的增大，汽車廠對于汽車輕量化的要求日益提高，對于傳統(tǒng)汽車，輕量化能明顯減少燃油消耗；對于電動車來說，輕量化能有助于提高電池續(xù)航里程；另外，底盤輕量化也提高了其他方面的整車性能。
控制臂也叫擺臂，是汽車底盤系統(tǒng)的重要零件，它的綜合力學(xué)性能對車輛的安全、操穩(wěn)等性能起著至關(guān)重要的作用。早期的控制臂多采用鑄鐵、鑄鋼或鋼板沖壓焊接制成，伴隨著材料加工技術(shù)的提高，鍛造汽車用鋁合金控制臂正逐步替代鋼制控制臂，并在國內(nèi)外中高檔車實現(xiàn)批量應(yīng)用，如日系軒逸、逍客、奇駿，韓系朗動，美系愛維歐、嘉年華，歐系的速騰、帕薩特等。鍛造汽車用鋁合金控制臂的開發(fā)流程大致為材料的選型、CAD&CAE結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析，鍛坯及模具設(shè)計，鍛造工藝制定，零件組織、性能評價，臺架試驗驗證。
材料的選型
目前鍛造汽車用鋁合金控制臂的材料多為6061和6082鋁合金，鍛坯的來源有擠壓棒材、半連續(xù)鑄造棒材、半連續(xù)鑄造異形錠，對于擠壓棒材，需要經(jīng)過切斷、輥鍛彎曲、預(yù)鍛、終鍛、熱處理等工序；對于半連續(xù)鑄造包材，在切斷前需要經(jīng)過均勻化處理；異形錠是指用半連續(xù)鑄造的方式直接制備出錠坯形狀與終端控制臂鍛造產(chǎn)品外形接近的近終形汽車用鋁合金鍛坯，錠坯經(jīng)切片后直接鍛造成型。異形錠相對于圓棒而言，工序大為縮短，但鑄造質(zhì)量控制更難一些。
CAD&CAE結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析
首先要構(gòu)建懸架多體模型，通過多體動力學(xué)載荷分解得到相關(guān)硬點的載荷輸入，然后通過對汽車用鋁合金控制臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)優(yōu)化(拓撲優(yōu)化等)以及CAE驗證(強度，模態(tài)，疲勞等)，完成滿足結(jié)構(gòu)和性能要求的鋁合金控制臂設(shè)計。如下圖所示，設(shè)計的汽車用鋁合金控制臂相對于鋼制件輕量化效果達到36.8%，減重1.2Kg。
鍛坯及模具設(shè)計
對于擠壓棒材，根據(jù)最終成型零件尺寸和體積，經(jīng)過鍛造模擬，確定所需擠壓棒材的直徑和切斷長度，然后需要經(jīng)過加熱，輥鍛，彎曲等工序制坯；對于異形錠，結(jié)合鑄造工藝和鍛造模擬，設(shè)計需要的異形錠形狀，確定異形錠的切片厚度，如下圖。根據(jù)最終零件的形狀，設(shè)計鍛造模具，有時如果零件過于復(fù)雜，一次鍛壓難以成型，或者成型后有缺陷,這時候就需要增加一次預(yù)鍛，保證成型的無缺陷。
鍛造工藝的制定
鍛造工藝包括坯料鍛造時的溫度，模具溫度，鍛造完成后的熱處理工藝，坯料溫度過高容易引起過燒，坯料溫度過低，變形阻力過大，鍛造充型困難，所以鍛造的坯料溫度要處于一個合適范圍，鍛造完成后要進行固溶和時效處理，固溶溫度和時長的選擇是保證可溶解的強化相盡可能的溶解到基體中而沒有過燒現(xiàn)象為前提，時效的溫度和時長的選擇是以強化相能均勻細小的析出而不會粗化，達到較好的強化效果為前提。
零件組織、性能評價
熱處理過后的零件要進行低倍，高倍，硬度和力學(xué)性能檢測。低倍主要是看零件的晶粒異常長大情況，就是我們常說的粗晶，如下圖，粗晶對零件的力學(xué)性能有著負面的影響，要對粗晶環(huán)尺寸或粗晶率進行控制。
高倍主要是看一些析出相的大小和分布情況，以及組織是否過燒，如下圖。并在零件的不同部位取拉伸式樣進行力學(xué)性能測試，對力學(xué)性能結(jié)果是否滿足要求進行評價。
臺架試驗驗證
為了驗證汽車用鋁合金控制臂的可靠性，要進行單體和系統(tǒng)級臺架試驗，通過零件能承受的特定載荷的循環(huán)次數(shù)來判定零件是否能達使用要求。
