1. Bevezetés
Az autóipari könnyűsúly a fejlett országokban kezdődött, és kezdetben a hagyományos autóipari óriások vezette. A folyamatos fejlesztéssel jelentős lendületet kapott. Abban az időponttól kezdve, amikor az indiánok először alumíniumötvözetet használtak az autóipari főtengelyek előállításához az Audi első alumínium autók első tömegtermeléséhez, az alumíniumötvözetben az autóipari alkalmazásokban robusztus növekedést tapasztaltak, mint például az alacsony sűrűség, a magas specifikus erő és a merevség, Jó rugalmasság és ütésállóság, nagy újrahasznosító és magas regenerációs arány. 2015 -re az alumíniumötvözet alkalmazási aránya az autókban már meghaladta a 35%-ot.
Kína autóipari könnyűsúlya kevesebb, mint 10 évvel ezelőtt kezdődött, és mind a technológiai, mind az alkalmazás szintjének elmaradása a fejlett országok, például Németország, az Egyesült Államok és Japán mögött. Az új energia járművek fejlesztésével azonban az anyagi könnyűsúly gyorsan halad. Az új energia járművek emelkedésének kihasználásával Kína autóipari könnyűsúlyú technológiája tendenciát mutat a fejlett országok felzárkóztatására.
Kína könnyű anyagpiac hatalmas. Egyrészt, összehasonlítva a fejlett külföldi országokkal, Kína könnyű technológiája későn kezdődött, és a jármű teljes tömege nagyobb. Figyelembe véve a könnyű anyagok arányának a külföldi országokban történő referenciaértékét, Kínában még mindig van bőséges fejlesztési lehetőség. Másrészt, a politikák által vezetett, Kína új energia járművek iparának gyors fejlődése növeli a könnyű anyagok iránti igényt, és arra ösztönzi az autóipari vállalatokat, hogy a könnyűsúly felé mozogjanak.
A kibocsátás és az üzemanyag -fogyasztási szabványok javítása kényszeríti az autóipari könnyűsúly felgyorsulását. Kína 2020 -ban teljes mértékben végrehajtotta a Kína VI -es kibocsátási szabványait. Az „Értékelési módszer és a személygépkocsik üzemanyag -fogyasztásának mutatói”, valamint az „Energiatakarékosság és az új energiatechnika útitervezése”, az 5,0 L/km üzemanyag -fogyasztási szabvány. Figyelembe véve a motor technológiájának és a kibocsátás csökkentésének korlátozott helyét, a könnyű autóipari alkatrészek számára történő intézkedések elfogadása hatékonyan csökkentheti a járművek kibocsátását és az üzemanyag -fogyasztást. Az új energia járművek könnyűsúlya alapvető útvá vált az ipar fejlődéséhez.
2016 -ban a Kínai Autóipari Műszaki Társaság kiadta az „Energiatakarékosság és az új energiatechnika útitervét”, amely tervezett tényezőket, például az energiafogyasztást, a hajózási sorozatot és az új energia járművek gyártási anyagait 2020 és 2030 között. A könnyűsúly kulcsfontosságú irány lesz. Az új energia járművek jövőbeli fejlesztése érdekében. A könnyűsúly növelheti a hajózási tartományt, és kezelheti az új energia járművek „tartomány szorongását”. A hosszabb hajózási tartomány iránti növekvő kereslet miatt az autóipari könnyűsúly sürgőssé válik, és az új energia járművek értékesítése az utóbbi években jelentősen növekedett. A pontszámrendszer és az autóipar közepes-hosszú távú fejlesztési terve követelményei szerint a becslések szerint 2025-re a kínai új energiajúrtok értékesítése meghaladja a 6 millió egységet, az éves növekedés összetett éves növekedésével. A sebesség meghaladja a 38%-ot.
2.Aluminum ötvözet jellemzői és alkalmazásai
2.1 Az alumíniumötvözet jellemzői
Az alumínium sűrűsége az acél egyharmada, így könnyebbé válik. Magasabb specifikus szilárdsággal, jó extrudálási képességgel, erős korrózióállósággal és nagy újrahasznosíthatósággal rendelkezik. Az alumíniumötvözeteket elsősorban magnéziumból áll, jó hőállóságot, jó hegesztési tulajdonságokat, jó fáradtságot, a hőkezelés általi megerősítést és a hideg munka révén történő növelésének képességét. A 6 -as sorozatot elsősorban magnéziumból és szilíciumból áll, amelyek MG2SI -vel a fő erősítő fázis. Ebben a kategóriában a legszélesebb körben használt ötvözetek a 6063, 6061 és 6005a. Az 5052 alumíniumlemez egy Al-MG sorozatú ötvözet alumíniumlemez, magnéziummal, mint a fő ötvöző elem. Ez a legszélesebb körben használt rozsdás elleni alumíniumötvözet. Ennek az ötvözetnek nagy szilárdsága van, magas fáradtsággal, jó plaszticitással és korrózióállósággal nem erősíthető meg a hőkezeléssel, jó plaszticitással rendelkezik a félig hideg munkavégzésben, az alacsony plaszticitásban a hideg munka edzésében, a jó korrózióállóságban és a jó hegesztési tulajdonságokban. Elsősorban olyan alkatrészekhez használják, mint az oldalsó panelek, a tetőfedelek és az ajtópanelek. A 6063 alumíniumötvözet egy hőkezelhető erősítő ötvözet az Al-Mg-Si sorozatban, magnézium és szilíciummal, mint a fő ötvöző elemek. Ez egy hőkezelhető, erősítő alumíniumötvözet profil, közepes szilárdsággal, főleg szerkezeti alkatrészekben, például oszlopokban és oldalsó panelekben, hogy az szilárdságot hordozzák. Az alumíniumötvözet -osztályok bevezetését az 1. táblázat mutatja.
2.2 Az extrudálás az alumíniumötvözet fontos formázási módja
Az alumíniumötvözet extrudálása forró formázási módszer, és a teljes termelési folyamat magában foglalja az alumíniumötvözet háromirányú nyomóstressz alatt történő kialakulását. A teljes gyártási folyamat a következőképpen írható le: a. Az alumínium és más ötvözetek megolvadnak, és beillesztik a szükséges alumíniumötvözet tuskákat; b. Az előmelegített tuskákat az extrudáló berendezésbe helyezik az extrudáláshoz. A főhenger hatása alatt az alumíniumötvözet -tuskát a forma üregén keresztül a szükséges profilokba alakítják ki; c. Az alumíniumprofilok mechanikai tulajdonságainak javítása érdekében az oldatkezelést az extrudálás során vagy után végzik, majd az öregedési kezelést követik. A mechanikai tulajdonságok az öregedés utáni kezelés után a különböző anyagok és az öregedési rendszerek szerint változnak. A doboz típusú teherautó-profilok hőkezelési állapotát a 2. táblázat mutatja.
Az alumíniumötvözet extrudált termékei számos előnyt jelentenek más formázási módszerekkel szemben:
a. Az extrudálás során az extrudált fém erősebb és egységesebb háromirányú nyomóstresszet eredményez a deformációs zónában, mint a gördülés és a kovácsolás, így teljes mértékben képes lejátszani a feldolgozott fém plaszticitását. Használható a nehezen eltérő fémek feldolgozására, amelyeket gördítéssel vagy kovácsolással nem lehet feldolgozni, és felhasználható különféle összetett üreges vagy szilárd keresztmetszeti alkatrészek előállítására.
b. Mivel az alumíniumprofilok geometriája változhat, alkatrészeik nagy merevséggel bírnak, ami javíthatja a járműtest merevségét, csökkentheti annak NVH -tulajdonságait és javíthatja a jármű dinamikus kontroll tulajdonságait.
c. Az extrudálási hatékonyságú termékek a kioltás és az öregedés után szignifikánsan magasabbak a longitudinális szilárdsággal (R, RAZ), mint más módszerekkel feldolgozott termékek.
d. Az extrudálás utáni termékek felülete jó színű és jó korrózióállósággal rendelkezik, kiküszöbölve az egyéb korrózióellenes felületkezelés szükségességét.
e. Az extrudálási feldolgozás nagy rugalmassággal, alacsony szerszám- és penészköltségekkel, valamint alacsony tervezési költségekkel jár.
f. Az alumínium profil keresztmetszeteinek szabályozhatósága miatt az alkatrészek integrációjának foka megnövekedhet, az alkatrészek száma csökkenthető, és a különböző keresztmetszeti tervek elérhetik a pontos hegesztési pozicionálást.
A box-típusú teherautók és sima szénacél expinált alumíniumprofiljainak teljesítmény-összehasonlítását a 3. táblázat mutatja.
Az alumínium ötvözetprofilok következő fejlesztési iránya a doboz típusú teherautókhoz: A profil szilárdságának tovább javítása és az extrudálási teljesítmény javítása. Az alumíniumötvözet-profilok új anyagának kutatási irányát a doboz típusú teherautókhoz az 1. ábra mutatja.
3.Aluminum ötvözet dobozos teherautó szerkezete, erő elemzése és ellenőrzése
3.1 Alumínium ötvözet doboz teherautó szerkezete
A dobozos teherautó-tartály elsősorban az előlap-szerelvényből, a bal és a jobb oldali panel szerelvényéből, a hátsó ajtó oldalsó panelének szerelvényéből, a padlószerelvényből, a tetőszerelvényből, valamint az U alakú csavarokból, az oldalsó őrökből, a hátsó őrökből, a sárlapokból és más kiegészítőkből áll. Csatlakozik a második osztályú alvázhoz. A doboztest keresztirányú gerendák, oszlopok, oldalsó gerendák és ajtópanelek alumínium ötvözetből extrudált profilokból készülnek, míg a padló és a tetőpanelek 5052 alumíniumötvözetből készült lapos lemezekből készülnek. Az alumínium ötvözetű teherautó szerkezetét a 2. ábra mutatja.
A 6 sorozatú alumíniumötvözet forró extrudálási folyamatának felhasználásával komplex üreges keresztmetszeteket képezhet, az összetett keresztmetszetű alumíniumprofilok kialakítása megmentheti az anyagokat, megfelelhet a termék erősségének és merevségének követelményeinek, és megfelelhet a kölcsönös kapcsolat követelményeinek, és a kölcsönös kapcsolat követelményeinek megfeleljen Különböző alkatrészek. Ezért a főgerenda tervezési szerkezetét, valamint az I tehetetlenségi momentumokat és a W -momentumokat a 3. ábra mutatja.
A 4. táblázatban szereplő fő adatok összehasonlítása azt mutatja, hogy a tervezett alumíniumprofil tehetetlenségi és ellenálló momentumai jobb, mint a vas által készített sugárprofil megfelelő adatai. A merevségi együttható adatai nagyjából megegyeznek a megfelelő vas által készített sugárprofil adataival, és mindegyik megfelel a deformációs követelményeknek.
3.2 Maximális feszültségkártás
Az objektumként a kulcsfontosságú terhelés-hordozó alkatrészt, a kereszteződést, a maximális feszültséget kiszámítják. A névleges terhelés 1,5 T, és a kereszteződés 6063-T6 alumínium ötvözet profilból készül, mechanikai tulajdonságokkal, az 5. táblázat szerint. A sugár egyszerűsítve van az erő kiszámításához tartozó konzolszerkezetként, amint az a 4. ábrán látható.
Ha egy 344 mm -es spannyalábot vesz, a sugárzási terhelést F = 3757 N -ként számolják, a 4,5T alapján, amely a standard statikus terhelés háromszorosa. q = f/l
ahol Q a gerenda belső feszültsége a terhelés alatt, N/mm; F a sugár által viselt terhelés, amelyet a standard statikus terhelés háromszorosa, amely 4,5 T; L a gerenda hossza, mm.
Ezért a belső stressz q a következő:
A stressz kiszámítási képlet a következő:
A maximális pillanat:
A pillanat abszolút értékének figyelembevételével M = 274283 N · mm, a maximális feszültség σ = m/(1,05 × W) = 18,78 MPa, és a maximális σ <215 MPa feszültségérték, amely megfelel a követelményeknek.
3.3 A különféle alkatrészek kapcsolatjellemzői
Az alumíniumötvözet rossz hegesztési tulajdonságai vannak, és a hegesztési pont szilárdsága az alapanyag szilárdságának csak 60% -a. Mivel az AL2O3 rétegének az alumíniumötvözet felületén történő lefedése az Al2O3 olvadási pontja magas, míg az alumínium olvadási pontja alacsony. Amikor az alumíniumötvözet hegesztésre kerül, a felszínen lévő Al2O3 -at gyorsan meg kell szakítani a hegesztés elvégzéséhez. Ugyanakkor az Al2O3 maradéka az alumíniumötvözet -oldatban marad, befolyásolva az alumíniumötvözet szerkezetét és csökkentve az alumínium ötvözet hegesztési pontjának szilárdságát. Ezért egy alumínium tartály megtervezésekor ezeket a jellemzőket teljes mértékben figyelembe veszik. A hegesztés a fő pozicionálási módszer, és a fő terhelést hordozó alkatrészeket csavarok kötik össze. Az olyan kapcsolatokat, mint a szegecselés és a dovetail szerkezet, az 5. és 6. ábra mutatja.
Az alumínium doboztest fő szerkezete vízszintes gerendákkal, függőleges oszlopokkal, oldalsó gerendákkal és egymással összekapcsolódó szélsugarakkal rendelkező szerkezetet alkalmaz. Az egyes vízszintes sugár és a függőleges oszlop között négy csatlakozási pont van. A csatlakozási pontok fogazott tömítésekkel vannak felszerelve, hogy a vízszintes gerenda fogazott szélével összekapcsolódjanak, hatékonyan megakadályozzák a csúszást. A nyolc sarokpontot elsősorban acélmag betétekkel kötik össze, csavarokkal és önzáró szegecsekkel rögzítik, és 5 mm-es háromszög alakú alumíniumlemezekkel erősítik meg a dobozban, hogy a sarokhelyzeteket belsőleg megerősítsék. A doboz külső megjelenésének nincs hegesztési vagy kitett csatlakozási pontja, biztosítva a doboz általános megjelenését.
3.4 SE szinkron mérnöki technológia
A SE szinkron mérnöki technológiát használják a nagy felhalmozott méret -eltérések által okozott problémák megoldására a doboztestben lévő alkatrészek illesztésére, valamint a hiányosságok és a síkhibák okainak megtalálásának nehézségei. A CAE elemzés révén (lásd a 7-8. Ábrát) összehasonlító elemzést végeznek a vas által készített doboztestekkel, hogy ellenőrizzék a doboztest általános szilárdságát és merevségét, keressenek gyenge pontokat, és intézkedéseket tegyenek a tervezési séma hatékonyabb optimalizálása és javítása érdekében. -
4. Az alumínium ötvözetű doboz fényvilágító hatása
A doboztest mellett az alumíniumötvözetek felhasználhatók acél cseréjére a doboz típusú teherautó-tartályok, például iszapvédők, hátsó őrök, oldalsó őrök, ajtó reteszek, ajtó zsanérok és hátsó kötény szélein, a súlycsökkentés elérésével, a súlycsökkentés elérésével 30–40% a rakománytérnél. Az üres 4080 mm × 2300 mm × 2200 mm-es rakománykonténer súlycsökkentési hatását a 6. táblázat mutatja. Ez alapvetően megoldja a túlzott súly problémáit, a bejelentések be nem tartását és a hagyományos vasaló rakományrekeszek szabályozási kockázatait.
Ha a hagyományos acélt alumíniumötvözetekkel cseréli az autó alkatrészeire, nemcsak kiváló könnyű hatásokkal járhat, hanem hozzájárulhat az üzemanyag -megtakarításokhoz, a kibocsátás csökkentéséhez és a jármű javításához. Jelenleg különféle vélemények vannak az üzemanyag -megtakarításokhoz való könnyűsúly hozzájárulásáról. A Nemzetközi Alumínium Intézet kutatási eredményeit a 9. ábra mutatja. A jármű súlyának minden 10% -os csökkenése 6% -ról 8% -ra csökkentheti az üzemanyag -fogyasztást. A hazai statisztikák alapján az egyes személygépkocsik súlyának 100 kg -os csökkentése 0,4 L/100 km -rel csökkentheti az üzemanyag -fogyasztást. Az üzemanyag -megtakarításhoz a könnyűsúlyú hozzájárulás a különböző kutatási módszerekből származó eredményeken alapul, tehát van némi variáció. Az autóipari könnyűsúly azonban jelentős hatással van az üzemanyag -fogyasztás csökkentésére.
Az elektromos járművek esetében a könnyű hatás még kiemeltebb. Jelenleg az elektromos járművek energiájú akkumulátorok egység energia sűrűsége jelentősen különbözik a hagyományos folyékony üzemanyag -járművektől. Az elektromos járművek energiarendszerének (beleértve az akkumulátort is) súlya gyakran a jármű teljes súlyának 20–30% -át teszi ki. Ezzel egyidejűleg az akkumulátorok szűk keresztmetszetének áttörése világszerte kihívás. Mielőtt a nagy teljesítményű akkumulátor-technológiában jelentős áttörést mutatnak, a könnyűsúly hatékony módja az elektromos járművek körutazási körének javításának. Minden 100 kg -os súlycsökkentésnél az elektromos járművek hajózási tartománya 6% -ról 11% -kal növelhető (a súlycsökkentési és a hajózási tartomány közötti kapcsolatot a 10. ábra mutatja). Jelenleg a tiszta elektromos járművek hajózási tartománya nem felel meg a legtöbb ember igényeinek, de a súly csökkentése egy bizonyos összeggel jelentősen javíthatja a hajózási tartományt, enyhíti a szorongást és javíthatja a felhasználói élményt.
5.Képesség
Az e cikkben bemutatott alumínium ötvözetű teherautó minden alumínium szerkezete mellett különféle típusú dobozos teherautók léteznek, például alumínium méhsejt panelek, alumínium csatlemezek, alumínium keretek + alumínium bőrök és vas-alumínium hibrid rakománytartók - A könnyű súly, a nagy specifikus szilárdság és a jó korrózióállóság előnyei vannak, és nem igényelnek elektroforetikus festéket a korrózióvédelem érdekében, csökkentve az elektroforetikus festék környezeti hatását. Az alumínium ötvözet dobozos teherautó alapvetően megoldja a túlzott súlyú problémákat, a bejelentéseknek való megfelelést és a hagyományos vas által készített rakományrekeszek szabályozási kockázatait.
Az extrudálás alapvető feldolgozási módszer az alumíniumötvözetek számára, és az alumínium profilok kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek, tehát az alkatrészek metszet merevsége viszonylag magas. A változó keresztmetszet miatt az alumíniumötvözetek több komponens funkció kombinációját érhetik el, így jó anyag az autóipari könnyűsúlyhoz. Az alumíniumötvözetek széles körű alkalmazása azonban olyan kihívásokkal szembesül, mint például az alumínium ötvözet rakományrekeszeinek elégtelen tervezési képessége, az új termékek magas fejlesztési és promóciós költségei kialakításának és hegesztési problémáinak kialakításához. Ennek fő oka továbbra is az, hogy az alumíniumötvözet több, mint az acélba kerül, mielőtt az alumíniumötvözetek újrahasznosító ökológiája éretté válik.
Összegezve, az alumíniumötvözetek alkalmazási körét az autókban szélesebbé válnak, és felhasználásuk tovább növekszik. Az energiamegtakarítás, a kibocsátás csökkentésének és az új energiaműszekrény -ipar fejlesztésének jelenlegi tendenciáiban, az alumíniumötvözet tulajdonságainak mélyebb megértésével és az alumíniumötvözet alkalmazási problémáinak hatékony megoldásával, az alumínium extrudálási anyagokat szélesebb körben használják az autóipari könnyűsúlyban.
Szerkesztette: május Jiang a Mat alumíniumból
A postai idő: január-12-2024
