汽车悬架弹簧的生产与技术发展趋势

1、.：.；汽车悬架弹簧的消费与技术开展趋势(上)上汽股份中国弹簧厂 孙云秋前 言汽车悬架弹簧是轿车底盘减震系统中的重要功能性零件，主要作用是吸收振动保证乘员的温馨性。从技术层面分析，它还起着维持轮胎与地面贴合，保证车辆支配性的功能。目前，除了少数顶级奢华车运用自动悬架之外，大部分轿车的减震系统都是由螺旋悬架弹簧与减震器组合而成，每年全世界对悬架弹簧的总需求近2亿件。上世纪80年代以来，能耗、环保、平安已成为汽车设计的首要思索要素，推进了汽车制造技术的提高，受此影响，悬架弹簧的设计应力提高了约20%，分量减少约25%，本文的重点是对国内悬架弹簧的开展趋势进展讨论。一、市场与消费商12005年国内市

2、场需求2005年国内乘用车的消费与销售处于快速增长形状，2005年110月份与2004年同期相比销售增幅达17.92%，截止10月为止乘用车的消费量为315.2万辆，其中轿车消费221万辆，MPV车消费13.1万辆，SUV车消费15.6万辆，微客消费65.5万辆。估计全年轿车和MPV等车的产量将超越300万辆，对悬架弹簧OEM配套需求在1200万件左右，剔除部分新车型没有完全国产化的要素，国产悬架弹簧的配套量需求将超越1000万件。假设加上其它乘用车需求130万件和维修配件120万件，全年需求将不低于1250万件。22006年国内市场预测按照2005年汽车市场的走势，2006年的增幅大约为12

3、%，保守的预测增幅不会低于9%。照此推算，2006年国内市场对悬架弹簧的需求将在51400万件之间。3长期预测2005年中国汽车总产量突破500万辆已成定局，并有能够进入世界第三汽车消费国之列，但与此同时制约要素也在增长，最突出的当数能源、环保和道路交通三个方面，中国已成为世界石油第二大进口国，汽车废气排放和交通堵塞成为宽广民众及言论关注的焦点，并且引起了高层决策者的留意。十一五期间，国家很能够会出台系列宏观调控政策，如对新建汽车厂、油耗和排放的限制等等。外界普遍预测到2021年中国轿车产量会到达700750万辆，即使思索宏观调控政策的影响2021年的轿车产量不会低于600万辆，如以此为预测基

4、数，2021年国内市场悬架弹簧的总需求量将不会低于2500万件。4国内悬架弹簧的主要供应商和竞争趋势伴随着中国汽车工业的开展，悬架弹簧曾经成为弹簧行业中最大的产品门类，从事这类产品消费的主要企业有：上汽股份中国弹簧厂、广州华德汽车弹簧公司、 辽阳克索汽车弹簧公司、山东联美汽车弹簧公司、天发汽车弹簧公司、三A弹簧公司、广州日正弹簧公司。除上汽股份中国弹簧厂属于上市公司之外，其他6家企业都有外资不同程度的参与，如辽阳克索背后是德国克虏伯公司，天发背后是日本的中央发条，而日正公司是日本NHK和子公司友联公司两家100%控股的公司。汽车工业对悬架弹簧的强力拉动，也吸引了其它公司的留意力，国内的钱江弹簧

5、厂(民营企业)、威孚集团弹簧厂(上市公司)和国外的大圆公司(韩国)、M&B(德国)都在预备进入这一领域，其中钱江弹簧厂已进入建立阶段。目前，悬架弹簧消费企业之间的竞争主要表如今价钱竞争。5年来悬架弹簧的平均价钱下降70%以上，大约只相当于国际市场价钱的5060%,根本接近本钱底线,甚至于亏损形状。因此价钱竞争的余地曾经不大,今后竞争方式将逐渐转向新产品开发才干和质量程度之间的竞争。从悬架弹簧本身的产品特点看，一家工厂的消费规模在400700万件之间较为适宜,过低不利于本钱的降低和开发费用的投入分摊，过大物流供应链太长、运输本钱会大幅度上升。当前大部分企业消费量并没有到达经济规模。“十一五期间随

6、着竞争的继续，部分企业有能够被淘汰出局。5出口市场的走势 汽车行业全球采购已成为降低本钱的有效措施，经过多年的谋划和组织，全球采购的前提质量管理手段亦已成熟， ISO/TS16949在全球得到普遍认同，为全球采购提供了有力的质量保证。出于本钱的压力，美国FORD和GM在2003年和2004开场在中国采购OEM配套悬架弹簧，2005年中国出口的OEM配套悬架弹簧到达150万件。并且欧洲市场对从中国采购悬架弹簧也表现出很浓重的兴趣，东南亚甚至印度也能够成为潜在的市场。仅就市场而言悬架弹簧的出口前景光明，最大的困难在于价钱，与当地产品相比要低30%左右，物流和效力费用大约要占20%，因此，折算下来单

7、件产品销售所得只相当于当地产品的50%左右，消费企业能否能接受是必需慎重思索的问题。 出口产质量量与效力，必需完全按照用户的要求和国际惯例，质量出问题和交货延误都会使企业蒙受宏大的损失。 最后,国际原资料和能源上涨的趋势明显,人民币汇率升值和劳动力本钱提高不可逆转,并且出口产品资金周转期长达89月也都是需求思索的要素。 综合上面种种要素，对悬架弹簧出口走势的判别可以归结为“市场需求旺盛，难点存在不少，大量出口为时髦早。二、悬架弹簧原资料现状与趋势1原资料Si Cr系列钢种, 55SiCr( SAE9254.SUP12)以及同一大类的资料55SiCrV(SAE9254+V 、54SiCrV6)、

8、SRS60、60Si2CrA是目前制造悬架弹簧的主流钢种，Cr-V型钢种50CrV(50CrV4、SUP10)根本退出，Si-Mn系列资料60Si2MnA(SUP6、SUP7)、 55CrMn(55Cr3)价钱低于Si-Cr系列钢种，主要用于制造较低应力的悬架弹簧和维修配件。2. 悬架弹簧原资料制造商 悬架弹簧的本钱构成中， 原资料占到50%以上，按照悬架弹簧消费工艺的不同，可分为棒材和盘元资料两类，前者用于热卷消费方式，后者由金属制品厂加工成油淬火或ITW形状资料供应给悬架弹簧制造商。 国产热轧棒材供应商有上钢五厂、兴澄纲厂、无锡钢厂、南京钢厂、大连钢厂等等。热轧棒料还不能直接制造悬架弹簧，

9、需求对它进展拉拔、磨光或剥皮加工，2005年之后不断依赖进口的剥皮变截面资料曾经开场国产化。宝钢是弹簧钢盘条主要的供应商，盘条还需求进一步加工成油淬火或ITW钢丝,从事这项加工业务的有上海中炼公司(目前只运用日本新日铁盘条)、郑州金属所中试二厂、宝钢二钢公司、浙江海纳公司、天津隶华公司、南京东吴公司等，钢种以55SiCr(SAE9254)为主，也消费60Si2MnA。制造高应力悬架弹簧的资料有一部分还需求进口，供应商有日本热炼公司、杉田公司和韩国三和钢棒。国产资料的质量目前还有些欠缺,主要表现为外表缺陷和成分偏析。宝钢正在规划改造，引进大方坯工程2021年投产之后会有所改观。3. 悬架弹簧新资

10、料研发 日本处于领先位置， 90年代曾经研讨出用于应力到达1200Mpa、甚至1300Mpa的新资料。目前曾经投入市场的有UHS1900及UHS2000两个牌号，国内钢厂对此几乎没有什么动作。新资料与传统资料相比，重点思索了资料的腐蚀疲劳性能和改善了强化方式，资料的化学成份做出了很大调整，C下降到0.4%，添加了Mo、V、Nb、B、Ni等元素， 其中Ni有助于提高资料的抗腐蚀性能。虽然悬架弹簧新资料面市曾经七、八年了,但在实践运用上并不普遍主要缘由有：汽车悬架弹簧的消费与技术开展趋势下上汽股份中国弹簧厂 孙云秋新资料不向非相关企业出卖；添加了很多贵重的金属元素，资料的本钱高于传统资料；针对高应

11、力悬架弹簧腐蚀疲劳失效的矛盾曾经研发出新型的维护涂层，新型涂层可以有效地维护弹簧外表，从而阻断产生腐蚀疲劳的途径。三、悬架弹簧的设计1最近20年悬架弹簧分量差不多降低25%，主要归功于高应力轻量化设计，新车型悬架弹簧的应力1100Mpa非经常见。弹簧在如此高应力下服役，曾经超越资料可以接受的极限，所以必需辅之以其它的强化手段(如喷丸)。虽然高应力轻量化是当前的设计趋势，但设计思想上还是有所差别。普通而言，欧洲车型对高应力、轻量化设计用得较多，日韩车型设计应力相对较低，表达了高性价比和务虚的设计思想。90年代之后将悬架弹簧设计成有偏心力的S型弹簧的实例越来越多，如POLO、PQ35、蒙迪欧、福克

12、斯都采用了这种设计。S型悬架弹簧的优点是它的合力矢量方向与减震器运动方向相一致，从而减少了侧向分力对减震器的不良影响。然而“S形弹簧制造工艺复杂，弹簧某一簧圈接受的应力会高于其它簧圈，导致该处容易产生疲劳失效 。日韩车型很少采用“S形弹簧的设计。对于后悬架弹簧，设计师为了追求后座及行李箱有更大的空间，把弹簧设计成变截面中凸外形也称为MINIBLOCK弹簧)， 这类弹簧受力后的压并高度很小，从而节省出空间，VW和Audi非常偏爱此类设计,如Passat B5、Audi A6都运用这类设计,经济型车如Sail为扩展空间也运用了这类设计。近些年来，汽车业普遍开场实施平台战略，同一平台的底盘可以多功能

13、配置。实施平台战略之后，新车型推出速度空前加速,然而对悬架弹簧而言，同一平台的车型，由于配置的不同，悬架弹簧需求重新匹配，如PQ35平台的悬架弹簧种类多达90种。主机厂要求悬架弹簧供应商按照它的市场战略，做出快速反响。能否快速研发出与新车型相匹配的悬架弹簧曾经成为竞争力的重要一环。5中国汽车自主品牌与悬架弹簧的同步开发，由于众所周知的缘由，我国轿车市场的产品开发和认可权根本都掌握在国外企业手中，国内悬架弹簧消费企业很少有时机参与整车的同步开发，大部分是来图加工，充其量只是进展了一些工艺开发。按照来图制成样品之后需求送到国外认可，产品认可周期长，在技术上很不平等，他们以为不合格的工程国内供应商不

14、能分辩，有时甚至连不合格缘由都不告知供应商。今后随着时间的流逝,国内民族品牌曾经开场起步,情况也许会有所好转。四、悬架弹簧的制造技术卷簧成型技术卷簧成型、喷丸强化和涂装是悬架弹簧消费的三大中心工艺技术，其中成型有热、冷两种方式，各有优缺陷。热卷成型的优势是资料本钱低但能耗高占地大，产品有脱碳风险，最新的热卷运用中频加热技术无论是能耗、产质量量均有明显改善，属于艰苦的技术提高。冷卷工艺起步较晚但开展速度快，冷卷设备目前可以做到17.00mm(C=4,b=2000MPa的条件下)。对于产品门类而言热卷适宜于制造变截面和MINIBLOCK弹簧，冷卷适宜做S型偏心力弹簧。喷丸强化技术喷丸是悬架弹簧最有

15、效的强化手段，高应力弹簧经过适当的喷丸之后疲劳寿命可以提高5倍以上，悬架弹簧的喷丸早期运用铸钢丸粒，由于容易破碎效果不佳，根本淘汰，目前大都运用钢丝切丸，工艺上多次喷丸不同丸粒直径普遍运用，热喷丸弹簧加热到200度以上和应力喷丸在本世纪初进入实践消费运用阶段。弹簧外表压应力强度和深度是衡量喷丸效果的重要目的。良好的喷丸外表压应力至少在-600Mpa以上，距外表50um处到达-800Mpa，应力喷丸弹簧的外表压应力可达-800Mpa，距外表50um处可达-1200Mpa。弹簧热压技术国内运用不普及，普遍运用冷压6次以上取代，与冷压相比，经过热压的弹簧对疲劳寿命和松弛性能的提高效果更显著。目前妨碍

16、热压技术运用的主要缘由除设备要素之外热压对弹簧温度的一致性要求较高，并且要求与前道工序有良好的节拍匹配。“S型弹簧对热压的工装和定位要求更高一些，消费高应力悬架弹簧热压是必不可少的环节，也是今后国内消费企业需求加强的工艺技术工程。涂装技术 悬架弹簧涂装技术是近几年开展最快的工艺技术，以盐雾实验工程为例，20年前大部分产品只需求经过240-480小时实验，而目前普遍的要求是7201000小时，除此之外，还添加出种类繁多的实验工程，例如石击实验、冷冻冲击实验、石击后盐雾疲劳实验等等，如美国GM公司针对汽车悬架弹簧外表涂层的9984164规范规定涂层需求经过13项性能实验工程，其中最长的1项实验周期

17、长达70天10周。主机厂之所以采用如此严厉的实验规范缘由在于在高应力条件下服役的悬架弹簧，一旦外表遭到腐蚀很快即产生腐蚀疲劳失效，断裂后的弹簧断口倘假设戳破轮胎将有能够呵斥艰苦的平安及人身事故。2003年美国某公司就由于悬架弹簧运用传统的涂装工艺导致89万辆汽车的召回。近20年弹簧外表涂装历经了阴极电泳、静电喷涂和复合涂层三个开展阶段，目前的主流是静电喷涂，复合涂层是最近几年开展的新工艺，弹簧在加热形状下先涂一层锌粉、然后再在外表覆盖环氧粉末，表层粉末能有效地吸收碎石撞击的能量使弹簧外表免受破坏。5. 悬架弹簧检测技术除了普通机械性能及金相实验之外，腐蚀实验包括腐蚀疲劳实验是悬架弹簧消费必需具备的检测手段，“S型弹簧合力矢量的检测设备和X线应力仪分别是检测弹簧负荷方向和喷丸效果的有力工具，也是产品研发和过程控制经常用到的检测手段。弹簧负荷在线检测和标识自动打印国外曾经普遍运用，而我国这些工程运用有很大差距。悬架弹簧消费过程的物流：消费过程中的物流是我国悬架弹簧消费企业普遍存在的薄弱环节，一物流联线自动化消费国外20年前曾经处理了的问题，在我国至今没有处理。产生这些景象的深层次缘由主要是认知上的误区，长期处于小消费影响下的中国企业，在规划过程中往往把重点放在消