[发明专利]铝合金分体式I型推力杆及其铸造成型与搅拌摩擦焊装配方法

说明书

本发明公开了一种铝合金分体式I型推力杆，该推力杆的材质为铝合金，优选的成分是Al‑Cu系合金、Al‑Si系合金、Al‑Mg‑Si系合金、Al‑Zn‑Mg‑Cu系合金或者Al‑Mg系合金，以及在上述铝基合金中添加Sr、La、Ce、Y、Sc、Er、Nb、B、Cr等微量合金化元素的铝合金。该推力杆由套管、球头和球铰构成，两球头分别安装在套管的两端；球头的颈部为椭圆形与圆弧形相组合的的结合，提高了承载能力；球头上设有供放置球铰的通孔。该铝合金推力杆球头采用铸造成型工艺制备。套管与球头采用摩擦焊或搅拌摩擦焊工艺装配得到本发明推力杆，减重效果可达到40～70％。

技术领域

本发明涉及汽车用I形推力杆，尤其涉及一种铝合金轻量化推力杆及其制备方法、以及推力杆的装配方法。

背景技术

面对环保及节能减排的压力，汽车轻量化已成为汽车设计更新换代的必然选择。在载重汽车领域，载重汽车的总质量是汽车载重量和车身自重量的总和，交通法规对总重量有明确要求，超重会带来安全隐患且违反交通法规。因此随着运输环境对车辆要求的提高，为了提高运输利润，载重汽车零部件的轻量化已成为迫切需要解决的问题。

推力杆是载重汽车平衡悬架、空气悬架的关键部件之一，分为直推力杆(或称为I形推力杆)和V型推力杆，在汽车行驶中传力、限位、隔振、缓和冲击等方面起到至关重要的作用。一般地，推力杆由套管、球头和球铰组成。

大多数载重车行驶路况差、装载条件差、使用环境恶劣、车辆使用强度大，作为悬架系统起着关键作用的推力杆，运行工况复杂，受到多向载荷作用，容易导致疲劳损坏。目前推力杆一般为钢或者铸铁材质，如45钢、20钢、40Cr等材料，重量较大，不满足汽车进一步轻量化的需求。在当前节能环保减重的压力下，如何在保证推力杆使用性能要求的基础上，尽可能的减少重量，实现推力杆的轻量化，对载重汽车具有重大意义。目前有部分厂家通过改变钢质材料推力杆的结构设计，比如将其局部结构设计为空心，但由于材料不变，设计空间小，轻量化效果不明显，且局部空心结构增大了成型工艺难度及制造成本，因此不能被广泛的推广应用。

发明内容

针对现有钢材质推力杆重量大轻量化效果差的问题，本发明的目的是提供一种新型轻量化推力杆，所述推力杆由铝合金材料构成。为了使铝合金推力杆在汽车行驶传力、限位、隔振、缓和冲击时具备承受多向载荷作用并满足高疲劳寿命的能力，本发明对铝合金推力杆进行了结构设计，并开发了可实现推力杆高性能要求的套管和球头的加工工艺及装配工艺，从而得到本发明的新型轻量化推力杆。对球头采用铸造成型、套管采用挤压成型制备，对制得的球头及套管应用摩擦焊或搅拌摩擦焊装配，所得铝合金推力杆与传统钢材质推力杆相比，不仅具有相当的承载能力，还最大程度地实现了轻量化，减重效果可达40～70％。

本发明的一种铝合金分体式I型推力杆，其材质为铝合金，优选成分是Al-Cu系合金、Al-Si系合金、Al-Mg-Si系合金、Al-Zn-Mg-Cu系合金或者Al-Mg系合金，以及在上述铝基合金中添加Sr、La、Ce、Y、Sc、Er、Nb、B、Cr等微量合金化元素的铝合金。

本发明的一种铝合金分体式I型推力杆，其包括有套管、球头和球铰，套管的两端分别安装球头，球铰安装在球头的通孔里；

套管1为一体成型结构件；

A球头2A的BA球铰安装座球头安装座2A3的一端面为A锥形面板2A3A，A球头2A的BA球铰安装座2A3的另一端面为A圆形面板2A3B；BA球铰安装座连接段2A3与套管1一端通过摩擦焊连接；的结合部位顺次是A球头2A的颈部设有A椭圆形段2A5和A圆弧段2A6；

B球头2B的BB球铰安装座球头安装座2B3的一端面为B锥形面板2B3A，B球头2B的BB球铰安装座2B3的另一端面为B圆形面板2B3B；BB球铰安装座BB连接段2B3与套管1另一端通过摩擦焊连接；的结合部位顺次是B球头2B的颈部设有B椭圆形段2B5和B圆弧段2B6；