1.introducere
Lumina auto a început în țările dezvoltate și a fost inițial condusă de giganți tradiționali auto. Odată cu dezvoltarea continuă, a câștigat un impuls semnificativ. Din momentul în care indienii au folosit pentru prima dată aliaj de aluminiu pentru a produce arbori cotit auto la prima producție în masă a Audi de mașini aluminiu în 1999, aliajul de aluminiu a înregistrat o creștere robustă a aplicațiilor auto datorită avantajelor sale, cum ar fi densitatea scăzută, rezistență și rigiditate specifică ridicată, Elasticitate bună și rezistență la impact, reciclabilitate ridicată și rată de regenerare ridicată. Până în 2015, proporția de aplicație a aliajului de aluminiu în automobile a depășit deja 35%.
Lightweighting -ul auto din China a început cu mai puțin de 10 ani în urmă, iar atât tehnologia, cât și nivelul de aplicații rămân în spatele țărilor dezvoltate precum Germania, Statele Unite și Japonia. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea de noi vehicule energetice, materialele ușoare progresează rapid. Utilizând creșterea noilor vehicule energetice, tehnologia ușoară pentru autovehicule din China arată o tendință de a fi la curent cu țările dezvoltate.
Piața materialelor ușoare din China este vastă. Pe de o parte, în comparație cu țările dezvoltate în străinătate, tehnologia ușoară a Chinei a început târziu, iar greutatea generală a limitării vehiculului este mai mare. Având în vedere punctul de referință al proporției materialelor ușoare în țările străine, există încă un spațiu suficient pentru dezvoltare în China. Pe de altă parte, condus de politici, dezvoltarea rapidă a noii industrii a vehiculelor energetice din China va spori cererea de materiale ușoare și va încuraja companiile auto să se îndrepte spre o ușoară.
Îmbunătățirea standardelor de emisie și consum de combustibil forțează accelerarea ușoară auto. China a implementat pe deplin standardele de emisii China VI în 2020. Conform „metodei de evaluare și indicatorilor pentru consumul de combustibil al autoturismelor” și „Economisirea energiei și noua foaie de parcurs a tehnologiei vehiculelor energetice”, standardul de consum de combustibil de 5,0 L/km. Ținând cont de spațiul limitat pentru descoperiri substanțiale în tehnologia motorului și reducerea emisiilor, adoptarea măsurilor pentru componentele auto ușoare poate reduce eficient emisiile de vehicule și consumul de combustibil. Lumina ușoară a noilor vehicule energetice a devenit o cale esențială pentru dezvoltarea industriei.
În 2016, China Automotive Engineering Society a emis „Economisirea energiei și noua foaie de parcurs a tehnologiei vehiculelor energetice”, care a planificat factori, cum ar fi consumul de energie, gama de croaziere și materialele de fabricație pentru vehicule energetice noi, în perioada 2020 până în 2030. Pentru dezvoltarea viitoare a noilor vehicule energetice. Lightweighting poate crește gama de croazieră și poate aborda „anxietatea gamei” în vehiculele energetice noi. Odată cu creșterea cererii pentru o gamă extinsă de croazieră, ușoară automobile devine urgentă, iar vânzările de noi vehicule energetice au crescut semnificativ în ultimii ani. În conformitate cu cerințele sistemului de scor și „Planul de dezvoltare pe termen mediu-pe termen lung pentru industria auto”, se estimează că până în 2025, vânzările din China de noi vehicule energetice vor depăși 6 milioane de unități, cu o creștere anuală compusă de creștere anuală rata care depășește 38%.
2. Caracteristicile și aplicațiile aliajului alical
2.1 Caracteristicile aliajului de aluminiu
Densitatea aluminiului este de o treime cea a oțelului, ceea ce o face mai ușoară. Are o rezistență specifică mai mare, o capacitate bună de extrudare, o rezistență puternică la coroziune și o reciclabilitate ridicată. Aliajele de aluminiu sunt caracterizate prin faptul că sunt compuse în primul rând din magneziu, prezentând o rezistență la căldură bună, proprietăți bune de sudare, o rezistență bună la oboseală, incapacitatea de a fi consolidată prin tratamentul termic și capacitatea de a crește puterea prin munca la rece. Seria 6 se caracterizează prin faptul că este compusă în principal din magneziu și siliciu, cu MG2SI ca principală fază de întărire. Cele mai utilizate aliaje din această categorie sunt 6063, 6061 și 6005A. Placa de aluminiu 5052 este o placă din aliaj din aliaj din seria Al-MG, cu magneziu ca element principal de aliere. Este cel mai utilizat aliaj anti-rust din aluminiu. Acest aliaj are o rezistență ridicată, o rezistență ridicată la oboseală, o plasticitate bună și o rezistență la coroziune, nu poate fi consolidată prin tratamentul termic, are o plasticitate bună în întărirea semi-rece a muncii, plasticitatea scăzută în întărirea muncii la rece, o bună rezistență la coroziune și proprietăți bune de sudare. Este utilizat în principal pentru componente, cum ar fi panouri laterale, huse pentru acoperiș și panouri pentru uși. 6063 aliaj de aluminiu este un aliaj de întărire tratabilă termic în seria Al-MG-SI, cu magneziu și siliciu ca elemente principale de aliere. Este un profil de aluminiu de aluminiu de întărire tratabilă cu rezistență, utilizat în principal în componente structurale, cum ar fi coloane și panouri laterale pentru a transporta rezistență. O introducere în clasele de aliaj de aluminiu este prezentată în tabelul 1.
2.2 Extruziunea este o metodă importantă de formare a aliajului de aluminiu
Extrudarea aliajului de aluminiu este o metodă de formare la cald, iar întregul proces de producție implică formarea aliajului de aluminiu sub tensiune compresivă în trei sensuri. Întregul proces de producție poate fi descris după cum urmează: a. Aluminiul și alte aliaje sunt topite și aruncate în billetele necesare din aliaj de aluminiu; b. Billetele preîncălzite sunt introduse în echipamentul de extrudare pentru extrudare. Sub acțiunea cilindrului principal, Billet din aliaj de aluminiu este format în profilurile necesare prin cavitatea matriței; C. Pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice ale profilurilor de aluminiu, tratamentul soluției se efectuează în timpul sau după extrudare, urmat de tratamentul îmbătrânirii. Proprietățile mecanice după îmbătrânirea tratamentului variază în funcție de diferite materiale și regimuri de îmbătrânire. Starea de tratare termică a profilurilor de camioane de tip cutie este prezentată în tabelul 2.
Produsele extrudate din aluminiu din aluminiu au mai multe avantaje față de alte metode de formare:
o. În timpul extrudării, metalul extrudat obține o tensiune de compresie în trei căi mai puternică și mai uniformă în zona de deformare decât rularea și forjarea, astfel încât poate juca pe deplin plasticitatea metalului procesat. Poate fi utilizat pentru a prelucra metale dificil de deformat care nu pot fi procesate prin rulare sau forjare și pot fi utilizate pentru a face diverse componente complexe de secțiune goală sau solidă.
b. Deoarece geometria profilurilor de aluminiu poate fi variată, componentele lor au o rigiditate ridicată, ceea ce poate îmbunătăți rigiditatea corpului vehiculului, să -și reducă caracteristicile NVH și să îmbunătățească caracteristicile de control dinamice ale vehiculului.
C. Produsele cu eficiență de extrudare, după stingere și îmbătrânire, au o rezistență longitudinală semnificativ mai mare (R, RAZ) decât produsele prelucrate prin alte metode.
D. Suprafața produselor după extrudare are o culoare bună și o rezistență bună la coroziune, eliminând necesitatea altor tratament de suprafață anticoroziune.
e. Procesarea extrudării are o flexibilitate mare, costuri scăzute de scule și mucegai și costuri reduse de schimbare a proiectării.
f. Datorită controlabilității secțiunilor transversale a profilului de aluminiu, gradul de integrare a componentelor poate fi crescut, numărul de componente poate fi redus, iar diferite modele de secțiune transversală pot obține o poziționare precisă a sudării.
Comparația de performanță între profilurile de aluminiu extrudate pentru camioane de tip cutie și oțel carbon simplu este prezentată în tabelul 3.
Următoarea direcție de dezvoltare a profilurilor din aliaj de aluminiu pentru camioane de tip box: îmbunătățirea în continuare a rezistenței profilului și îmbunătățirea performanței extrudării. Direcția de cercetare a materialelor noi pentru profilurile din aliaj de aluminiu pentru camioanele de tip box este prezentată în figura 1.
3. Structura camionului din aliaj aliaj, analiză și verificare a forței
3.1 Structura camionului din aliaj de aluminiu
Containerul de camion cu cutie este format în principal din ansamblu al panoului frontal, ansamblu panoul lateral din stânga și din dreapta, ansamblul panoului lateral al ușii spate, ansamblul podelei, ansamblul acoperișului, precum și șuruburile în formă de U, paznicii laterali, paznicii din spate, clapele de noroi și alte accesorii Conectat la șasiul de clasa a doua. Grinzile de încrucișare a corpului, stâlpii, grinzile laterale și panourile ușilor sunt confecționate din profiluri extrudate din aluminiu, în timp ce panourile de podea și acoperiș sunt confecționate din 5052 farfurii plate din aliaj de aluminiu. Structura camionului din aliaj de aluminiu este prezentată în figura 2.
Utilizarea procesului de extrudare la cald al aliajului din aluminiu din seria 6 poate forma secțiuni transversale complexe, un design de profiluri de aluminiu cu secțiuni transversale complexe poate salva materiale, să îndeplinească cerințele de rezistență și rigiditate a produsului și să îndeplinească cerințele conexiunii reciproce dintre diverse componente. Prin urmare, structura principală de proiectare a fasciculului și momentele secționale de inerție I și momente de rezistență W sunt prezentate în figura 3.
O comparație a datelor principale din tabelul 4 arată că momentele secționale de inerție și momente de rezistență ale profilului de aluminiu proiectat sunt mai bune decât datele corespunzătoare ale profilului fasciculului fabricat de fier. Datele coeficientului de rigiditate sunt aproximativ aceleași cu cele ale profilului de fascicul de fier corespunzător și toate îndeplinesc cerințele de deformare.
3.2 Calculul maxim al stresului
Luând componenta cheie de încărcare, se calculează stresul maxim. Sarcina nominală este de 1,5 t, iar raza transversală este realizată din profil de aliaj de aluminiu 6063-T6 cu proprietăți mecanice, așa cum se arată în tabelul 5. Fasciculul este simplificat ca o structură cantilever pentru calculul forței, așa cum se arată în figura 4.
Luând un fascicul de 344 mm, sarcina compresivă pe fascicul este calculată ca F = 3757 N pe baza 4.5T, care este de trei ori mai mare decât sarcina statică standard. Q = f/L.
unde Q este stresul intern al fasciculului sub sarcină, N/mm; F este sarcina suportată de fascicul, calculată pe baza de 3 ori mai mare decât sarcina statică standard, care este de 4,5 t; L este lungimea fasciculului, mm.
Prin urmare, stresul intern Q este:
Formula de calcul a stresului este următoarea:
Momentul maxim este:
Luând valoarea absolută a momentului, m = 274283 n · mm, tensiunea maximă σ = m/(1,05 × w) = 18,78 MPa și valoarea maximă de tensiune σ <215 MPa, care îndeplinește cerințele.
3.3 Caracteristicile conexiunii diferitelor componente
Aliajul de aluminiu are proprietăți de sudare slabe, iar rezistența punctului său de sudare reprezintă doar 60% din rezistența materialului de bază. Datorită acoperirii unui strat de Al2O3 pe suprafața aliajului de aluminiu, punctul de topire al Al2O3 este ridicat, în timp ce punctul de topire al aluminiului este scăzut. Când aliajul de aluminiu este sudat, Al2O3 de pe suprafață trebuie să fie rapid rupt pentru a efectua sudare. În același timp, reziduurile de Al2O3 va rămâne în soluția de aliaj de aluminiu, afectând structura aliajului de aluminiu și reducând rezistența punctului de sudare din aliaj de aluminiu. Prin urmare, atunci când proiectăm un recipient cu aluminiu, aceste caracteristici sunt pe deplin luate în considerare. Sudarea este metoda principală de poziționare, iar componentele principale de încărcare sunt conectate prin șuruburi. Conexiuni, cum ar fi nituirea și structura de coadă de porumb sunt prezentate în figurile 5 și 6.
Structura principală a corpului cutiei de aluminiu adoptă o structură cu grinzi orizontale, stâlpi verticali, grinzi laterale și fascicule de margine care se blochează între ele. Există patru puncte de conectare între fiecare fascicul orizontal și pilonul vertical. Punctele de conectare sunt echipate cu garnituri serrate pentru a plasa cu marginea serrată a fasciculului orizontal, prevenind efectiv alunecarea. Cele opt puncte de colț sunt conectate în principal de inserții de miez de oțel, fixate cu șuruburi și nituri auto-blocare și consolidate de plăci de aluminiu triunghiular de 5 mm sudate în interiorul cutiei pentru a consolida pozițiile de colț intern. Aspectul extern al cutiei nu are puncte de conectare sau de conectare expuse, asigurând aspectul general al cutiei.
3.4 SE Tehnologie de inginerie sincronă
Tehnologia de inginerie sincronă SE este utilizată pentru a rezolva problemele cauzate de abateri mari de dimensiuni acumulate pentru componentele potrivite din corpul cutiei și dificultățile de a găsi cauzele lacunelor și eșecurilor de planeitate. Prin analiza CAE (a se vedea figura 7-8), se realizează o analiză de comparație cu corpuri de cutii fabricate de fier pentru a verifica rezistența generală și rigiditatea corpului cutiei, găsiți puncte slabe și luați măsuri pentru a optimiza și îmbunătăți schema de proiectare mai eficient .
4. Efectul de lumină al camionului din aliaj de aluminiu
În plus față de corpul cutiei, aliajele de aluminiu pot fi utilizate pentru a înlocui oțelul pentru diverse componente ale containerelor de camioane de tip cutie, cum ar fi gărzi de noroi, paznici din spate, paznici laterali, zăvoare pentru uși, balamale pentru uși și margini de șorț din spate, obținând o reducere a greutății reducerii greutății de la 30% până la 40% pentru compartimentul de marfă. Efectul de reducere a greutății pentru un container de marfă de 4080mm × 2300mm × 2200mm este prezentat în tabelul 6. Acest lucru rezolvă în mod fundamental problemele de greutate excesivă, nerespectarea anunțurilor și riscurile de reglementare ale compartimentelor tradiționale de marfă fabricate de fier.
Prin înlocuirea oțelului tradițional cu aliaje de aluminiu pentru componente auto, nu numai că pot fi obținute efecte ușoare excelente, dar poate contribui și la economiile de combustibil, reducerea emisiilor și performanța îmbunătățită a vehiculului. În prezent, există diverse opinii cu privire la contribuția ușoară la economiile de combustibil. Rezultatele cercetării Institutului Internațional de Aluminiu sunt prezentate în figura 9. Fiecare reducere de 10% a greutății vehiculului poate reduce consumul de combustibil cu 6% la 8%. Pe baza statisticilor interne, reducerea greutății fiecărei mașini de pasageri cu 100 kg poate reduce consumul de combustibil cu 0,4 L/100 km. Contribuția ușoară la economiile de combustibil se bazează pe rezultatele obținute din diferite metode de cercetare, astfel încât există o anumită variație. Cu toate acestea, ușurința automobilelor au un impact semnificativ asupra reducerii consumului de combustibil.
Pentru vehiculele electrice, efectul ușor este și mai accentuat. În prezent, densitatea energetică unitară a bateriilor electrice a vehiculelor este semnificativ diferită de cea a vehiculelor tradiționale cu combustibil lichid. Greutatea sistemului de alimentare (inclusiv bateria) vehiculelor electrice reprezintă adesea 20% până la 30% din greutatea totală a vehiculului. Simultan, trecerea prin blocajul de performanță al bateriilor este o provocare la nivel mondial. Înainte de a exista o descoperire majoră în tehnologia bateriei de înaltă performanță, ușoară este o modalitate eficientă de a îmbunătăți gama de croaziere a vehiculelor electrice. Pentru fiecare reducere de 100 kg în greutate, gama de croaziere a vehiculelor electrice poate fi crescută cu 6% la 11% (relația dintre reducerea greutății și intervalul de croazieră este prezentată în figura 10). În prezent, gama de croaziere a vehiculelor electrice pure nu poate răspunde nevoilor majorității oamenilor, dar reducerea greutății cu o anumită cantitate poate îmbunătăți semnificativ gama de croaziere, ușurarea anxietății și îmbunătățirea experienței utilizatorului.
5.Conclusion
În plus față de structura de aluminiu din aluminiu a camionului din aliaj de aluminiu introdus în acest articol, există diverse tipuri de camioane cu cutie, cum ar fi panouri de fagure de aluminiu, plăci de cataramă din aluminiu, rame de aluminiu + piei de aluminiu și containere hibride de aluminiu din fier-aluminiu aluminiu . Acestea au avantajele greutății ușoare, rezistența specifică ridicată și o bună rezistență la coroziune și nu necesită vopsea electroforetică pentru protecția împotriva coroziunii, reducând impactul asupra mediului al vopselei electroforetice. Camionul din aliaj de aluminiu rezolvă fundamental problemele de greutate excesivă, nerespectarea anunțurilor și riscurile de reglementare ale compartimentelor tradiționale de marfă fabricate de fier.
Extruziunea este o metodă esențială de procesare pentru aliajele de aluminiu, iar profilurile de aluminiu au proprietăți mecanice excelente, astfel încât rigiditatea secțiunii componentelor este relativ ridicată. Datorită secțiunii transversale variabile, aliajele de aluminiu pot obține combinația de mai multe funcții componente, ceea ce îl face un material bun pentru automobilele ușoare. Cu toate acestea, aplicarea pe scară largă a aliajelor de aluminiu se confruntă cu provocări, cum ar fi capacitatea de proiectare insuficientă pentru compartimentele de marfă din aliaj de aluminiu, formarea și problemele de sudare și costurile ridicate de dezvoltare și promovare pentru noi produse. Motivul principal este încă faptul că aliajul de aluminiu costă mai mult decât oțelul înainte ca ecologia de reciclare a aliajelor de aluminiu să devină matură.
În concluzie, sfera de aplicare a aliajelor de aluminiu în automobile va deveni mai largă, iar utilizarea lor va continua să crească. În tendințele actuale de economisire a energiei, reducerea emisiilor și dezvoltarea noii industrii a vehiculelor energetice, cu înțelegerea aprofundată a proprietăților din aliaj de aluminiu și a soluțiilor eficiente la problemele de aplicare a aliajului de aluminiu, materialele de extrudare din aluminiu vor fi mai utilizate pe scară largă în automobilele ușoare.
Editat de mai Jiang de la Mat Aluminum
Timpul post: 12-2024 ianuarie
