Desarrollo y producción de brazos de control de aleación de aluminio fundido por extrusión

A medida que aumenta la demanda de versatilidad de los vehículos, siguen aumentando equipos como los equipos electrónicos y los sistemas de seguridad de alta calidad, lo que da como resultado un aumento en el peso de los vehículos de pasajeros. Al mismo tiempo, los requisitos para mejorar la eficiencia del combustible y las regulaciones sobre emisiones son cada vez más estrictos en todo el mundo. Tanto la reducción del tamaño de la carrocería como la reducción de la masa corporal pueden lograr el objetivo de mejorar la eficiencia del combustible y reducir las emisiones. Reducir la masa del vehículo para lograr objetivos de eficiencia de combustible y emisiones es actualmente el medio técnico más fácil de lograr. Por lo tanto, cómo reducir la calidad del vehículo se ha convertido en uno de los puntos calientes en el desarrollo de la ingeniería actual. La aleación de aluminio tiene una serie de características como peso ligero, alta resistencia específica y buena resistencia a la corrosión, y se ha utilizado ampliamente en la fabricación de componentes de vigas y ejes delanteros. Debido a consideraciones de diseño liviano, la forma y el tamaño de las piezas a menudo se cambian para reducir la masa, y estos cambios conducirán a cambios en la resistencia y tenacidad de la pieza y pueden provocar fallas en la pieza. Por lo tanto, como componente de suspensión de aleación ligera de nuevo diseño, es muy importante dotar al material apropiado de la función adecuada y someterse a múltiples rondas de análisis de optimización de la topología estructural y simulación del proceso de conformado.

Tomando el brazo de control inferior estampado y soldado con placa de acero de un modelo producido en masa como objetivo liviano, basado en aleación de aluminio y tecnología de fundición, el brazo de control liviano se desarrolló a través de un diseño integrado para satisfacer las necesidades de peso ligero de todo el vehículo.
En la Figura 1 se muestra el brazo de control inferior estampado y soldado de un determinado tipo de placa de acero. Los principales requisitos para reemplazar los componentes originales con piezas fundidas de aleación de aluminio son los siguientes: ① El rendimiento de impacto del brazo de control de aleación de aluminio es equivalente al del componente de referencia. Requisitos de desempeño de impacto; ②En comparación con las piezas de repuesto, después de cambiar el material, el peso propio se reduce en más del 20%; ③Cumplir con los requisitos de resistencia a la corrosión del OEM, que es equivalente a la resistencia a la corrosión de las piezas de acero originales; ④Cumplir con las condiciones de instalación originales, se puede implementar un reemplazo directo. En el proceso de cambio de estructura local, está involucrada la pieza que no tiene relación de ensamblaje con otros componentes. Después del ajuste estructural, la relación de ensamblaje original de los componentes permanece sin cambios y se puede realizar un ensamblaje de reemplazo directo; ⑤El aumento de costos no excederá el 20%.

La Fig. 2 es el esquema de diseño del brazo de control de aleación de aluminio AlSi7Mg. Teniendo en cuenta las características del proceso de fundición por compresión, es imposible utilizar núcleos de arena para formar una estructura de cavidad. Se decidió cambiar el brazo de control de soldadura y estampado de placa de acero original con estructura de cavidad por una fundición de aleación de aluminio con estructura tipo "H", y aumentar la rigidez general de la fundición agregando nervaduras y nervaduras de refuerzo, para realizar una fundición de una sola vez y eliminar lo inadecuado para cambios en la estructura de fundición. La Figura 3 muestra el esquema de diseño del brazo de control de aleación de aluminio. Según el diseño original de las piezas estampadas y soldadas, el entorno de ensamblaje circundante original no se puede cambiar y la estructura y el ensamblaje de las piezas originales deben considerarse cuidadosamente. El esquema de diseño general consiste en reemplazar la placa superior, la placa inferior, la placa superior de conexión, la placa inferior de conexión, el manguito del casquillo y el soporte del amortiguador originales con un brazo de control extruido de aleación de aluminio tipo "H" de diseño integrado para formar un brazo de control integral.

Para la extrusión se utiliza una extrusora vertical. El sistema de vertido consta de una torta de material y un bebedero en forma de "Y", y un tanque de rebose se coloca encima de la pieza fundida. El orificio de montaje en la pieza fundida y el eje estructural original se forman tirando del núcleo en el lado izquierdo. Al configurar el orificio de conexión formado en la parte superior de la pieza fundida al colocar el núcleo, se puede insertar antes de abrir el molde o durante el proceso de llenado configurando la acción del cilindro de aceite, y se puede usar como aguja de extrusión para eliminar defectos de fundición. La masa de la pieza fundida del brazo de control es de 2,282 kg, la masa de la torta del brazo de control y el sistema de compuerta es de 4,250 kg, la masa del tanque de desbordamiento y el canal de escape es de 0,660 kg y la masa total es de 7,192 kg. La tasa de rendimiento del proceso es del 31,7% y la tasa de rendimiento del proceso es baja. Teniendo en cuenta que los componentes se desarrollaron para la producción de prueba y la tasa de rendimiento del proceso no se optimizó, en la producción real, se puede considerar un molde y dos piezas para mejorar la tasa de rendimiento del proceso.
(1) A través del diseño de optimización de la topología estructural, se desarrolló un brazo de control liviano de aleación de aluminio fundido basado en el brazo de control de acero original, logrando el objetivo establecido de reducción de peso del 25% y pasando la prueba OEM, no se redujo el resto del rendimiento.

(2) El desarrollo de las piezas fundidas se completó mediante el proceso de fundición por compresión y se introdujo la tecnología de extrusión local, que eliminó de manera efectiva los defectos que no podían eliminarse aumentando el tiempo de retención y la presión de refuerzo. La resistencia a la tracción fue de 293,2 MPa y el límite elástico fue de 226,48 MPa, alargamiento del 9,01 %.

(3) El diseño y las pruebas muestran que el brazo de control de estructura híbrida de acero y aluminio con fundición de aleación de aluminio como núcleo puede cumplir con los requisitos de uso del brazo de control inferior, reducir significativamente su propio peso y satisfacer las necesidades de aligeramiento de todo el vehículo.