金屬之戰(zhàn)

1、專業(yè)英語譯文彭岳華汽車工程系99博譯自automotiveengineeringinternationalmay2000VOL.108NO.5車用金屬之戰(zhàn)車用金屬之戰(zhàn)工程師一直致力于改善金屬的性能和尋找更先進的制造技術(shù)力圖保持或增加金屬在車輛中的有利地位。汽車工業(yè)中各種金屬就象大家庭中的孿生姐妹一樣。其中一個能夠得到應(yīng)用，另外一個正在得到注意。不同的金屬工業(yè)之間的市場爭奪之戰(zhàn)已經(jīng)維持數(shù)年了。而且將會持續(xù)下去，因為不能避免的事實就是他們將

2、不得不共存。高強度鋼的出現(xiàn)高強度鋼的出現(xiàn)鋼通常是汽車使用材料上的重要組成部分，但是鋼鐵制造商也認識到鋼鐵如果想在工業(yè)中增加市場份額就面臨著很多挑戰(zhàn)。其中自我認可的挑戰(zhàn)是新型鋼鐵材料和涂料發(fā)展的需要，以滿足更耐用的要求，以及在減停車輛重量和防腐能力的要求。對于發(fā)動機、變速器和其他系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是結(jié)構(gòu)更緊湊、動力更強勁。部件尺寸要求減小的要求剛好與耐磨、耐用和性能方面的要求相沖突。在這個問題上鋼鐵工業(yè)人士指出鋼材是唯一適合這方面要求的材料。

3、鋼鐵工業(yè)已經(jīng)有適應(yīng)外部變化需要的能力了，要求通過減輕車輛的重量實現(xiàn)節(jié)油的壓力成為了高速鋼發(fā)展的主動力。70年代初燃油短缺使一些工程師以快節(jié)奏的步伐加入開發(fā)更小車型的隊伍中。另外一些工程師則進入實驗室研究制造材料和過程以期在不減小車輛尺寸的同時能減輕車輛的重量。高速鋼的性能使其能在汽車車身上制造更薄規(guī)格的部件，能夠在車身結(jié)構(gòu)改變較小的同時獲得強度更大、重量更輕的效果。高速鋼的強度是低碳鋼強度的五倍，一般地高速鋼的強度為210550Mpa，

4、凡是超過該強度的稱之為超強度高速鋼。和其他任何新型材料引進某個領(lǐng)域一樣，高速鋼具有的特性應(yīng)該受到特別關(guān)注。比如高速鋼能得到廣泛使用，是因為它與其他材料相比能承受較大的應(yīng)力，以及在碰撞事故等大載荷中能更快地達到峰值。該性能使得工程師能減輕汽車車身某個部件的重量，從而減小整個車身的重量。同時它也面臨著一些挑戰(zhàn)。高速鋼的延展性在汽車的設(shè)計和制造階段接將獲得更多的關(guān)注。采用高速鋼材料是一個更詳細和更仔細的過程。鋼材中的成分使該過程趨于平衡，使部

5、件結(jié)構(gòu)比較均勻。這也是高速鋼在搗磨過程中容易出現(xiàn)彈性后效的原因。大多數(shù)材料在不同程度上具有彈性后效，彈性后效的大小決定于鋼材的屈服強度和鋼材的厚度，這使高速鋼特別容易失效。汽車領(lǐng)域的工程師正致力于開發(fā)計算機模型以能更準確地預(yù)測高速鋼在制造過程中的行為。但是在控制模型的精度方面仍需要更多的經(jīng)驗。但是材料工業(yè)正在獲取這方面的經(jīng)驗。根據(jù)1999年美國金屬市場公布的報告，自從1977年汽車制造商采用高速鋼以來，高速鋼的使用量增加了162%，而各

6、種等級鋁材（鑄造、擠壓、薄膜、鋁條等）的使用量增加了143%。該報告還宣稱高速鋼已經(jīng)代替了傳統(tǒng)的碳鋼，但是鋁材在鑄造成型在很大程度上代替了鑄鐵。根據(jù)1999年的報告，一般車輛含有816千克的板狀的、條狀的和其他形式的鋼材，這占整個車輛重量的55%，該比重一直維持了十幾年。大約680千克為片形剛，其中149千克為高速鋼。該報告還說車輛中的鋁的含量一般為107千克。專業(yè)英語譯文彭岳華汽車工程系99博譯自automotiveengineeri

7、nginternationalmay2000VOL.108NO.5支撐和連接件的設(shè)計支撐和連接件的設(shè)計支撐和連接件系統(tǒng)通常應(yīng)用于價格便宜的懸架系統(tǒng)中，它在駕駛、操作和車輛精加工等方面平衡較好。與標準的懸架相比，蓮花中心采用兩種方法能將支撐和連接件的重量減輕25%。其一、采用混合的沖壓轉(zhuǎn)向節(jié)，另外一種是采用液壓成型的管形轉(zhuǎn)向節(jié)。對于D、E和PNGV等級的車輛，混合型轉(zhuǎn)向節(jié)是合適的，而管形轉(zhuǎn)向節(jié)對B和C級車輛較為合適。而蓮花中心的工程師認為

8、這兩種轉(zhuǎn)向節(jié)是為所有等級開發(fā)的。兩種轉(zhuǎn)向節(jié)的其他附件是相似的，都是采用HSS和超強度HSS?；旌限D(zhuǎn)向節(jié)是采用4.0mm厚的500Mpa的HSS材料制成的，沖壓成兩個閥門，采用激光焊接在一起。整個轉(zhuǎn)向節(jié)由該兩閥門組成，底部的支架采用4.0mm厚的250Mpa的HSS坯料制成。液壓成型的轉(zhuǎn)向節(jié)的厚度為3.45mm，材料是強度為500Mpa的HSS。此外還有一個附件—采用強度為500Mpa的HSS材料鍛造而成的。前后縱拉桿都是壁厚為2.0mm

9、的管形件，材料強度為250Mpa。彈簧是采用1300Mpa的超強度HSS材料制成的，彈簧的直徑根據(jù)車輛的等級不同在10.612.3mm范圍內(nèi)變化。該結(jié)構(gòu)的唯一特征就是轉(zhuǎn)向節(jié)是與軸承套和減振器直接焊接在一起的。在此過程中，采用激光焊接的梁直接穿過轉(zhuǎn)向節(jié)含碳量較低部分，與軸承套的下部相連。雙橫臂式懸架的設(shè)計雙橫臂式懸架的設(shè)計一般地，蓮花中心制造的雙橫臂式懸架設(shè)計的懸架是使用于跑車上性能較好的一種，質(zhì)量通常能減輕17%，而費用卻也不會增加。它

10、的結(jié)構(gòu)特點是有一個用HSS材料沖壓而成的前后臂，和與標準設(shè)計中用鑄鐵制成的立桿對應(yīng)的但用鋼材制成的立桿。蓮花中心開發(fā)了初試的布置方案和CAD截面特性。工程師采用結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化技術(shù)優(yōu)化該設(shè)計理念，使主要結(jié)構(gòu)件達到了所需的材料規(guī)格、等級和形狀要。蓮花中心有關(guān)人士認為該途徑能確保設(shè)計能達到剛度和結(jié)構(gòu)上的目標值。最初的分析表明，理論上實現(xiàn)雙橫臂式懸架的優(yōu)化途徑是一個雪茄形的管狀件。但是這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點太小，因為它被結(jié)構(gòu)制造上的復(fù)雜性抵消了。大量采用

11、CAE優(yōu)化技術(shù)使鋼制的前后臂和鍛造的轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計得到優(yōu)化。該鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)采用600Mpa的超強度HSS材料制成，前后臂用1300MPa沖壓而成，厚度為3.0mm，根據(jù)車輛等級，直徑在9.110.9mm范圍內(nèi)變化。多重鏈路懸架的設(shè)計多重鏈路懸架的設(shè)計因為多重鏈路懸架優(yōu)良的動力學和行駛特性，因此通常應(yīng)用在豪華轎車上。ULSAS多重鏈路懸架只有蓮花中心才設(shè)計的，采用鋁制標準，是唯一包含子框架的懸架。該設(shè)計方案比鋁制方案重量稍輕，但費用節(jié)省30%。