Badania zmęczeniowe stopu AlZnMgCu przeznaczonego na elementy zawieszenia

W przemyśle motoryzacyjnym coraz częściej stosuje się elementy odlewane ze stopów aluminium zastępujących odlewy żeliwne. Zawieszenia współczesnych pojazdów, w tym pojazdów specjalnych, muszą spełniać szereg wymagań związanych z warunkami jazdy w trudnym terenie, uwzględniających działanie szybkozmiennych obciążeń dynamicznych przy jednoczesnym zachowaniu pełnej funkcjonalności ruchowej. Odpowiednio zaprojektowane połączenia kół z kadłubem pojazdu pozwalają na przenoszenie dynamicznych sił pochodzących od różnego rodzaju przeszkód przez masę nieresorowaną zawieszenia (koło, tarcze, osie itp.) na masę resorowaną (rama, nadwozie, silnik itp.). Stopy AlZnMgCu wykazują duże właściwości mechaniczne wyrażone przez wytrzymałość na rozciąganie Rm mieszczącą się w granicach 400÷500 MPa, jednak charakteryzują się zdecydowanie mniejszą odpornością na pękanie. Prowadzone w pracy badania mają na celu zwiększenie właściwości plastycznych przez zastosowanie odpowiedniego stopu i obróbki cieplnej. Analizowano zmęczenie stopu AlZnMgCu przy różnym poziomie obciążeń cyklicznych wyznaczonych metodą elementów skończonych, stosując maszynę wytrzymałościową MTS 810. Przyjęty poziom cyklicznych obciążeń był porównywalny z rzeczywistym stanem obciążenia występującym w trakcie ekstremalnych warunków eksploatacji pojazdu.

---

The automotive industry is increasingly using elements cast from aluminium alloys and replacing iron castings. The suspension systems in modern vehicles, including special-purpose vehicles, must meet certain requirements related with the off-road driving conditions, taking into account the effect of fast-changing dynamic loads, while maintaining full mobile functionality. Properly designed connections between the wheels and the body of the vehicle allow the transmission of dynamic forces, originating from different types of obstacles, through the unsprung mass of the suspension system (wheel, discs, axles etc.) to the sprung mass (chassis, body, engine etc.). The AlZnMgCu alloys offer high mechanical properties expressed by the tensile strength Rm comprised in a range of 400÷500 MPa. Unfortunately, their resistance to crack formation is definitely much lower. The aim of the research described in this article is mainly to increase the plastic properties through the application of proper alloy and proper heat treatment. The fatigue behaviour of AlZnMgCu alloy was analysed at different levels of the cyclic loading, determined by FEM and tested on an MTS 810 machine. The adopted level of cyclic loads was comparable to the real state of loading occurring during the extreme operating conditions of a vehicle.