[发明专利]连接和应力传递元件

说明书

技术领域

本发明属于汽车零部件领域，特别涉及接合和应力传递元件的零部件，尤其是用于汽车的悬架、转向机构和其它类似机构。

背景技术

在汽车领域对于采用可以承受高机械性和热要求的轻合金制造的构件的需求越来越多，这是对这些材料进行研究背后的主要推动力。目前的研究集中在使用具有更好性能的轻质材料以及可以制造出具有高冶金质量部件的高产率工艺。

除了质轻外，在汽车悬架元件领域内还要求高疲劳强度、高强度/延展性比例、抗冲击性和良好的可焊性。

为了使铝合金能达到这些要求，需要开发新的铝合金和复合材料并且改善和/或发展铸造过程(真空注射，液态、实心模锻……)。

关于铝合金的研究集中在对于机械性能的改善上，尽量防止随后使用热处理，对于合金在更高温度下工作的开发和改善铸造性上。Al-Cu合金、Al-Mg合金和过共晶Al-Si合金的使用正是为了达到这些目的。

传统的悬架连接件的制造是对部件主体部分的钢进行锻造和机加工以及接下来与球窝接头或者其它类型的连接件一体化，一体化可以根据要求的特性利用机械或焊接的方法实现。

根据在悬架系统中可以利用的空间、要求的特性和车辆里程，这些连接件可以通过塑性注射制造。为了满足要求的机械性能，这些塑性连接件当然可以更大，但由于严格的空间限制，它们在汽车悬架中的布置并不总能实现。

有些这种类型的部件是由铝通过铸造工艺制成。这些铝部件与钢的球窝接头连接。然而，使用的铝合金并不与任何标准合金对应，并且因为材料的内部质量，使用的是压铸工艺。这种类型的部件的质量并不好(砂眼、缩孔和其它不能容许的缺陷)并且很难达到传统部件的特性水平。

为了大批量的生产这些已经组装在一些高里程汽车上的铝部件(悬架连接件)，还开发了低成本并且可行的焊接工艺。

虽然这些铝部件的生产并非大批量，但是已经进行的开发和汽车制造商对减少重量的持续要求清楚地表明：在不久的将来现有的生产工艺必须改变，并且必须制造由成本或特性或两个因素共同区分的轻质部件。

发明内容

本发明包括通过铸造工艺处理的结构铝合金，以替代通过机加工和焊接钢合金实现的现有悬架连接方案。另外，可以考虑将新的接合元件与钢球窝接头和其它部件整合形成悬架系统。铸造可以实现功能以及新形状和构型的整合。

虽然材料的最终选择由选定部件的规格确定，但是有两族材料满足要求，它们同时具有关于减重和设计可能性的优点。

一方面，铸造铝合金可以达到接近250-300MPa的极限抗拉强度范围、200-250MPa的弹性极限、18-23GPa的弹性模量和高延伸性(最大断裂延伸率在5-9％之间)。AU5GT、Al-Zn类型的的过共晶的铝硅合金或者铝铜合金也包括在这类合金中。

另一方面，存在用来制造具有抗磨损和抗高温的部件的另一族材料。它们是带有金属模版的复合材料，例如基于铝合金和0.5-3μm颗粒形式陶瓷加强件(TiB₂，SiC，Al₂O₃)的复合材料，可以通过液态模锻，注射处理。也可以使用镁合金、半固态合金和工艺。

下表表示出现有技术和本发明的区别，例如材料和制造过程的不同必然产生新产品。