通过设计优化和高强度球墨铸铁实现轻量化
Waupaca铸造燃油效率和排放标准的提高推动了对轻型汽车零部件的需求增加. 而铝材料通常是指定的, Waupaca铸造厂与日立金属美国公司合作,通过设计优化和高强度球墨铸铁来满足减轻重量的目标,同时产生显著的成本节约和更强的组件.
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铝锻
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初始设计
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最终的设计
为了实现最初的轻量化目标,一家汽车OEM选择了13.34英镑(6英镑).05公斤)铝制锻件的前转向节超过23.81英镑(10英镑).80公斤)球墨铸铁概念. 虽然决定采用铝制部件实现减重目标, 与球墨铸铁相比,它导致了相当大的成本增加.
最初推出铝组件后, OEM要求日立金属开发一种轻质球墨铸铁关节来取代铝组件. 为了取得成功,球墨铸铁溶液的重量需要(或必须)达到17.6磅(7公斤).98 kg).
前转向节将各种悬架和制动部件连接到轮端组件. 适合度和功能的主要要求包括:
- 提供安全安装到10个不同的悬架和制动部件.
- 避免与邻近元件产生干扰.
- 加强对各种极限驾驶事件的处理.
- 在恶劣的驾驶条件下确保至少10年的可靠性.
- 防止刹车噪音,提供理想的操纵和行驶.
- 在所有可能的驾驶情况下,为周围部件提供间隙.
日立金属设计工程师开发了一种解决方案,通过使用高强度球墨铸铁材料重新设计和优化指关节的形状,以满足关键要求.
试验验证了零件的强度、耐久性和刚度. 铸件的持续优化达到了17的轻量化目标.6磅(7公斤).98 kg)
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最终铸件
新的设计不仅适合组件的现有空间, 但它也满足了所有客户的要求,包括刚度, 强度和耐久性. 优化后的关节设计重量为16.25英镑(7英镑).37公斤),低于17公斤的目标.6磅(7公斤).98 kg). 优化后的球墨铸铁转向节与铝锻件的重量差仅为2.91英镑(1英镑).32 kg). 此外,OEM实现了40%的成本节约,并获得了20%的强组件.
- 球墨铸铁指关节强度提高20%,刚度提高25%. 铝的解决方案.
- 比原来的球墨铸铁设计减轻了30%的重量.
- 缩小了球墨铸铁与. 铝溶液:2.91英镑(1英镑).32 kg).
- 实现每次铸造节省40%的成本.
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