金屬之戰(zhàn)

1、專業(yè)英語(yǔ)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(jìn)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(gè)能夠得到應(yīng)用，另外一個(gè)正在得到注意。不同的金屬工業(yè)之間的市場(chǎng)爭(zhēng)奪之戰(zhàn)已經(jīng)維持?jǐn)?shù)年了。而且將會(huì)持續(xù)下去，因?yàn)椴荒鼙苊獾氖聦?shí)就是他們將

2、不得不共存。高強(qiáng)度鋼的出現(xiàn)高強(qiáng)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(rèn)識(shí)到鋼鐵如果想在工業(yè)中增加市場(chǎng)份額就面臨著很多挑戰(zhàn)。其中自我認(rèn)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(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和其他系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是結(jié)構(gòu)更緊湊、動(dòng)力更強(qiáng)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(gè)問(wèn)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(guò)減輕車輛的重量實(shí)現(xiàn)節(jié)油的壓力成為了高速鋼發(fā)展的主動(dòng)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(kāi)發(fā)更小車型的隊(duì)伍中。另外一些工程師則進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室研究制造材料和過(guò)程以期在不減小車輛尺寸的同時(shí)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(shí)獲得強(qiáng)度更大、重量更輕的效果。高速鋼的強(qiáng)度是低碳鋼強(qiáng)度的五倍，一般地高速鋼的強(qiáng)度為210550Mpa，

4、凡是超過(guò)該強(qiáng)度的稱之為超強(qiáng)度高速鋼。和其他任何新型材料引進(jìn)某個(gè)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?yàn)樗c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(dá)到峰值。該性能使得工程師能減輕汽車車身某個(gè)部件的重量，從而減小整個(gè)車身的重量。同時(shí)它也面臨著一些挑戰(zhàn)。高速鋼的延展性在汽車的設(shè)計(jì)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(gè)更詳細(xì)和更仔細(xì)的過(guò)程。鋼材中的成分使該過(guò)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(guò)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(qiáng)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(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)模型以能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)高速鋼在制造過(guò)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(yàn)。但是材料工業(yè)正在獲取這方面的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)1999年美國(guó)金屬市場(chǎng)公布的報(bào)告，自從1977年汽車制造商采用高速鋼以來(lái)，高速鋼的使用量增加了162%，而各

6、種等級(jí)鋁材（鑄造、擠壓、薄膜、鋁條等）的使用量增加了143%。該報(bào)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(bào)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(gè)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(bào)告還說(shuō)車輛中的鋁的含量一般為107千克。專業(yè)英語(yǔ)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(jì)支撐和連接件的設(shè)計(jì)支撐和連接件系統(tǒng)通常應(yīng)用于價(jià)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)于D、E和PNGV等級(jí)的車輛，混合型轉(zhuǎn)向節(jié)是合適的，而管形轉(zhuǎn)向節(jié)對(duì)B和C級(jí)車輛較為合適。而蓮花中心的工程師認(rèn)為

8、這兩種轉(zhuǎn)向節(jié)是為所有等級(jí)開(kāi)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(qiáng)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(gè)閥門，采用激光焊接在一起。整個(gè)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(qiáng)度為500Mpa的HSS。此外還有一個(gè)附件—采用強(qiáng)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(qiáng)度為250Mpa。彈簧是采用1300Mpa的超強(qiáng)度HSS材料制成的，彈簧的直徑根據(jù)車輛的等級(jí)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(guò)程中，采用激光焊接的梁直接穿過(guò)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(jì)雙橫臂式懸架的設(shè)計(jì)一般地，蓮花中心制造的雙橫臂式懸架設(shè)計(jì)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(fèi)用卻也不會(huì)增加。它

10、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有一個(gè)用HSS材料沖壓而成的前后臂，和與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中用鑄鐵制成的立桿對(duì)應(yīng)的但用鋼材制成的立桿。蓮花中心開(kāi)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(jì)理念，使主要結(jié)構(gòu)件達(dá)到了所需的材料規(guī)格、等級(jí)和形狀要。蓮花中心有關(guān)人士認(rèn)為該途徑能確保設(shè)計(jì)能達(dá)到剛度和結(jié)構(gòu)上的目標(biāo)值。最初的分析表明，理論上實(shí)現(xiàn)雙橫臂式懸架的優(yōu)化途徑是一個(gè)雪茄形的管狀件。但是這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)太小，因?yàn)樗唤Y(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(jì)得到優(yōu)化。該鍛造轉(zhuǎn)向節(jié)采用600Mpa的超強(qiáng)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(jí)，直徑在9.110.9mm范圍內(nèi)變化。多重鏈路懸架的設(shè)計(jì)多重鏈路懸架的設(shè)計(jì)因?yàn)槎嘀劓溌窇壹軆?yōu)良的動(dòng)力學(xué)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(jì)的，采用鋁制標(biāo)準(zhǔn)，是唯一包含子框架的懸架。該設(shè)計(jì)方案比鋁制方案重量稍輕，但費(fèi)用節(jié)省30%。