[發明專利]輕量化I型推力桿及其鑄造成型方法

在審

• 申請號: 201811006522.7
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109136693A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 張花蕊;張虎
• 申請（專利權）人: 青島航大新材料技術有限公司
• 主分類號: C22C21/14
• 分類號: C22C21/14;C22C21/16;C22C21/18;B60G7/00
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本發明公開了一種輕量化一體式I型推力桿，該推力桿的材質為鋁合金，優選的成分是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，以及在上述鋁基合金中添加Sr、La、Ce、Y、Sc、Er、Nb、B、Cr等微量合金化元素的鋁合金。該輕量化一體式I型推力桿采用鑄造方法整體成型，球頭的頸部具有橢圓形與圓弧形相組合的結構特征，提高了推力桿的承載能力。該一體式鋁合金推力桿相比于傳統的推力桿，減重效果可達50～70％。

技術領域

本發明涉及汽車用I形推力桿，尤其涉及一種鋁合金輕量化推力桿及其制備方法。

背景技術

面對環保及節能減排的壓力，汽車輕量化已成為汽車設計更新換代的必然選擇。在載重汽車領域，載重汽車的總質量是汽車載重量和車身自重量的總和，交通法規對總重量有明確要求，超重會帶來安全隱患且違反交通法規。因此隨著運輸環境對車輛要求的提高，為了提高運輸利潤，載重汽車零部件的輕量化已成為迫切需要解決的問題。

推力桿是載重汽車平衡懸架、空氣懸架的關鍵部件之一，分為直推力桿(或稱為 I形推力桿)和V型推力桿，在汽車行駛中傳力、限位、隔振、緩和沖擊等方面起到至關重要的作用。一般地，推力桿由套管、球頭和球鉸組成。

大多數載重車行駛路況差、裝載條件差、使用環境惡劣、車輛使用強度大，作為懸架系統起著關鍵作用的推力桿，運行工況復雜，受到多向載荷作用，容易導致疲勞損壞。目前推力桿一般為鋼或者鑄鐵材質，如45鋼、20鋼、40Cr等材料，重量較大，不滿足汽車進一步輕量化的需求。在當前節能環保減重的壓力下，如何在保證推力桿使用性能要求的基礎上，盡可能的減少重量，實現推力桿的輕量化，對載重汽車具有重大意義。目前有部分廠家試圖通過改變鋼質材料推力桿的結構設計，比如將其局部結構設計為空心，但由于材料不變，設計空間小，輕量化效果不明顯，且局部空心結構增大了成型工藝難度及制造成本，因此不能被廣泛的推廣應用。

發明內容

針對現有鋼材質推力桿重量大輕量化效果差的問題，本發明的目的是提供一種新型輕量化推力桿，所述推力桿由鋁合金材料制成。為了使鋁合金推力桿在汽車行駛傳力、限位、隔振、緩和沖擊時具備承受多向載荷作用并滿足高疲勞壽命的能力，本發明對鋁合金推力桿進行了結構設計，開發了一體式鋁合金推力桿，該推力桿采用鑄造方法整體成型。所得推力桿與傳統鋼材質推力桿相比，不僅具有相當的承載能力，還最大程度地實現了輕量化，減重效果可達50～70％。

本發明的一種輕量化一體式I型推力桿，其材質為鋁合金，優選的成分是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，以及在上述鋁基合金中添加Sr、La、Ce、Y、Sc、Er、Nb、B、Cr等微量合金化元素的鋁合金。

本發明的一種輕量化一體式I型推力桿，其結構包括有套管和球頭，球頭留有通孔，用于安裝球鉸；套管與球頭為整體成型；球頭的頸部具有橢圓形與圓弧形相組合的結構特征；A球頭2A至B球頭2B順次是A球頭2A、A橢圓形段2A5、A圓弧段2A6、套管1、B圓弧段2B6、橢圓形段2B5和B球頭2B。

本發明的一種輕量化一體式I型推力桿，采用鑄造工藝方法整體成型，具體步驟為：

鑄造步驟一，按照一定的配比配制鋁合金，在鑄造機保溫爐內將所配鋁合金加熱到一定溫度，并進行精煉除氣；

鑄造步驟二，將推力桿模具及澆口套進行預熱；對升液管的澆口進行清渣，放入陶瓷過濾網及型芯，所用型芯可以是金屬材質型芯，可以是砂型型芯；合模。

鑄造步驟三，將保溫爐內的鋁合金液在一定壓力下，以一定速率進行升液；

鑄造步驟四，將鋁合金在一定壓力下，以一定速度充型到推力桿型腔中，直至將型腔全部充滿；

鑄造步驟五，待鋁液完全充滿推力桿型腔后，快速增加壓力至結晶壓力，并繼續保壓；