1. Въведение
Автомобилното леко тегло започва в развитите страни и първоначално се ръководи от традиционните автомобилни гиганти. С непрекъснато развитие той натрупа значителна скорост. От времето, когато индийците за първи път са използвали алуминиева сплав за производство на автомобилни колянови валове до първото масово производство на Audi от всички алуминиеви автомобили през 1999 г., алуминиевата сплав наблюдава здрав растеж на автомобилните приложения поради своите предимства като ниска плътност, висока специфична якост и скованост, Добра еластичност и устойчивост на въздействие, висока рециклируемост и висока степен на регенерация. До 2015 г. пропорцията на приложението на алуминиевата сплав в автомобилите вече е надвишила 35%.
Китайското автомобилно леко тежест започна преди по -малко от 10 години, както и нивото на технологиите и приложението изостават от развитите страни като Германия, САЩ и Япония. Въпреки това, с развитието на нови енергийни превозни средства, материалното леко тегло напредва бързо. Използвайки нарастването на новите енергийни превозни средства, Китайската технология за автомобилно осветление показва тенденция да се настигне с развитите страни.
Пазарът на леки материали в Китай е огромен. От една страна, в сравнение с развитите страни в чужбина, технологията за леко тегло в Китай започна късно, а общото тегло на бордюра на превозното средство е по -голямо. Като се има предвид пропорцията на леки материали в чужди страни, все още има достатъчно място за развитие в Китай. От друга страна, водена от политиките, бързото развитие на новата индустрия за енергийни превозни средства в Китай ще засили търсенето на леки материали и ще насърчи автомобилните компании да се придвижат към леко тежест.
Подобряването на стандартите за емисии и разход на гориво принуждава ускоряването на автомобилното леко тегло. Китай изцяло внедри стандартите за емисии в Китай през 2020 г. Според „метода на оценка и показателите за разход на гориво на леките автомобили“ и „Пътната карта на технологията за икономия на енергия и нови енергийни превозни средства“, стандартът за разход на гориво 5.0 l/km. Като се вземе предвид ограниченото пространство за значителни пробиви в технологията на двигателя и намаляването на емисиите, приемането на мерки за леки автомобилни компоненти може ефективно да намали емисиите на превозни средства и разхода на гориво. Леката тежест на новите енергийни превозни средства се превърна в съществен път за развитието на индустрията.
През 2016 г. Китайското дружество за автомобилно инженерство издаде „Пътната карта на технологията за спестяване на енергия и нови енергийни превозни средства“, която планира фактори като консумация на енергия, обхват на круиз и производствени материали за нови енергийни превозни средства от 2020 до 2030 г. Леко тежест ще бъде ключова посока За бъдещото развитие на нови енергийни превозни средства. Леката тежест може да увеличи обхвата на круиз и да се справи с „тревожността на обхвата“ в новите енергийни превозни средства. С нарастващото търсене на продължителен обхват на круиз, автомобилното леко тегло става спешно и през последните години продажбите на нови енергийни превозни средства нараснаха значително. Според изискванията на системата за резултати и „План за развитие на средната до продължителност на автомобилната индустрия“, се изчислява, че до 2025 г. продажбите на нови енергийни превозни средства в Китай ще надхвърлят 6 милиона единици, със сложен годишен растеж процент над 38%.
2. Алуминиеви характеристики и приложения
2.1 Характеристики на алуминиевата сплав
Плътността на алуминия е една трета от тази на стоманата, което я прави по-лека. Той има по -висока специфична сила, добра способност за екструдиране, силна устойчивост на корозия и висока рециклируемост. Алуминиевите сплави се характеризират с това, че са съставени предимно от магнезий, проявявайки добра топлинна устойчивост, добри свойства на заваряване, добра якост на умора, невъзможност да се укрепва от топлинната обработка и способността да се увеличава здравината чрез студена работа. 6 серията се характеризира с това, че се състои предимно от магнезий и силиций, като MG2SI е основната фаза на укрепване. Най -широко използваните сплави в тази категория са 6063, 6061 и 6005A. 5052 Алуминиева плоча е алуминиева плоча AL-MG серия, с магнезий като основен легиращ елемент. Това е най-широко използваната анти-руста алуминиева сплав. Тази сплав има висока якост, висока якост на умора, добра пластичност и устойчивост на корозия, не може да бъде засилена чрез термична обработка, има добра пластичност при полу-студена работа, ниска пластичност при втвърдяване на студена работа, добра устойчивост на корозия и добри свойства на заваряване. Използва се главно за компоненти като странични панели, покривни капаци и панели на вратите. 6063 Алуминиева сплав е сплав за укрепване на топлина в серията AL-MG-SI, с магнезий и силиций като основни легиращи елементи. Това е топлинен укрепващ профил на алуминиева сплав със средна якост, използван главно в структурни компоненти като колони и странични панели, за да се носи здравина. Въведение в степента на алуминиева сплав е показано в таблица 1.
2.2 Екстузията е важен метод за образуване на алуминиева сплав
Екструзията на алуминиева сплав е метод за горещо образуване, а целият производствен процес включва образуване на алуминиева сплав при трипосочен натиск от натиск. Целият производствен процес може да бъде описан по следния начин: a. Алуминиевите и други сплави се разтопят и се хвърлят в необходимите заготовки на алуминиева сплав; б. Предварително загрятите заготовки се поставят в оборудването за екструзия за екструзия. При действието на основния цилиндър заготовката на алуминиевата сплав се образува в необходимите профили през кухината на формата; c. За да се подобрят механичните свойства на алуминиевите профили, лечението с разтвор се провежда по време на или след екструзия, последвано от лечение на стареене. Механичните свойства след стареенето варират в зависимост от различните материали и режимите на стареене. Състоянието на топлинната обработка на профилите на камионите на кутиите е показано в таблица 2.
Алуминиевата сплав екструдирана продукти имат няколко предимства пред други формиращи методи:
a. По време на екструдирането екструдираният метал получава по-силен и по-равномерен трипосочен натиск на натиск в зоната на деформация, отколкото валцуването и коване, така че може напълно да играе пластичността на преработения метал. Може да се използва за обработка на трудни за деформиране метали, които не могат да бъдат обработени чрез търкаляне или коване и могат да се използват за направата на различни сложни кухи или твърди компоненти на напречното сечение.
б. Тъй като геометрията на алуминиевите профили може да бъде разнообразна, техните компоненти имат висока скованост, която може да подобри твърдостта на тялото на автомобила, да намали характеристиките му на NVH и да подобри динамичните характеристики на контрола на превозното средство.
c. Продуктите с ефективност на екструзия, след гасене и стареене, имат значително по -висока надлъжна сила (R, Raz) от продуктите, обработени от други методи.
г. Повърхността на продуктите след екструзия има добър цвят и добра устойчивост на корозия, елиминирайки нуждата от други антикорозионни повърхностни обработки.
E. Обработката на екструзия има голяма гъвкавост, ниски разходи за инструменти и плесен и ниски разходи за промяна на дизайна.
е. Поради контролируемостта на напречните сечения на алуминиевия профил, степента на интегриране на компонентите може да бъде увеличена, броят на компонентите може да бъде намален и различните дизайни на напречно сечение могат да постигнат прецизно позициониране на заваряване.
Сравнението на производителността между екструдираните алуминиеви профили за камиони от типа на кутията и обикновена въглеродна стомана е показано в таблица 3.
Следваща посока на разработване на профили на алуминиева сплав за камиони от тип кутии: По-нататъшно подобряване на силата на профила и подобряване на ефективността на екструдиране. Изследващата посока на новите материали за алуминиеви профили на сплав за камиони от тип кутии е показана на фигура 1.
3. Алуминиева сплав камион Структура, анализ на здравината и проверка
3.1 Структура на камиона на алуминиевата сплав
Контейнерът за камиони на кутията се състои главно от монтаж на предния панел, сглобяване на ляв и десен страничен панел, монтаж на страничния панел на задната врата, сглобяване на пода, монтаж на покрива, както и U-образни болтове, странични предпазители, задни предпазители, кални клапи и други аксесоари Свързано с шасито от втори клас. Кръстосаните греди на тялото, стълбовете, страничните греди и панелите на вратите са изработени от алуминиеви сплав екструдирани профили, докато панелите на пода и покрива са изработени от 5052 алуминиеви сплав плоски плочи. Структурата на камиона на алуминиевата сплав е показана на фигура 2.
Използвайки процеса на гореща екструзия на алуминиевата сплав от 6 серии, може да образува сложни кухи напречни сечения, дизайн на алуминиеви профили със сложни напречни сечения може да спести материали, да отговаря на изискванията на силата и твърдостта на продукта и да отговаря на изискванията на взаимна връзка между различни компоненти. Следователно, основната структура на дизайна на лъча и секционните моменти на инерция I и съпротива на моменти w са показани на фигура 3.
Сравнението на основните данни в таблица 4 показва, че секционните моменти на инерция и съпротива на моментите на проектирания алуминиев профил са по-добри от съответните данни от профила на лъча, изработен от желязо. Данните за коефициента на твърдост са приблизително същите като тези на съответния профил на лъча, изработен от желязо, и всички отговарят на изискванията за деформация.
3.2 Максимално изчисление на напрежението
Вземайки ключовия компонент, носещ натоварване, кръстосаният лъч, като обект се изчислява максималното напрежение. Номиналният товар е 1,5 Т, а кръстосаният профил е изработен от профил на алуминиева сплав 6063-Т6 с механични свойства, както е показано в таблица 5. Гредата се опростява като конзолна структура за изчисляване на силата, както е показано на фигура 4.
Приемайки 344 мм греда, натоварването на натиск върху лъча се изчислява като F = 3757 N на базата на 4,5T, което е три пъти по -голямо от стандартното статично натоварване. q = f/l
където Q е вътрешното напрежение на лъча под товара, n/mm; F е натоварването, носено от гредата, изчислено въз основа на 3 пъти по -голям стандартен статично натоварване, което е 4,5 t; L е дължината на лъча, мм.
Следователно вътрешният стрес q е:
Формулата за изчисляване на напрежението е следната:
Максималният момент е:
Приемайки абсолютната стойност на момента, m = 274283 n · mm, максималното напрежение σ = m/(1,05 × w) = 18,78 MPa и максималната стойност на напрежението σ <215 MPa, която отговаря на изискванията.
3.3 Характеристики на връзката на различни компоненти
Алуминиевата сплав има лоши свойства на заваряване, а якостта на точката на заваряване е само 60% от якостта на основния материал. Поради покритието на слой от Al2O3 върху повърхността на алуминиевата сплав, точката на топене на Al2O3 е висока, докато точката на топене на алуминий е ниска. Когато алуминиевата сплав е заварена, AL2O3 на повърхността трябва бързо да се счупи, за да извърши заваряване. В същото време остатъкът на Al2O3 ще остане в разтвора на алуминиевата сплав, влияещ върху структурата на алуминиевата сплав и ще намали силата на точката на заваряване на алуминиевата сплав. Следователно, когато проектирате изцяло алуминиев контейнер, тези характеристики са напълно разгледани. Заваряването е основният метод на позициониране, а основните компоненти, носещи натоварване, са свързани с болтове. Връзки като нитове и структура на гълъби са показани на фигури 5 и 6.
Основната структура на тялото на всички алуминиеви кутии приема структура с хоризонтални лъчи, вертикални стълбове, странични греди и ръбови греди, които се свързват помежду си. Има четири точки на свързване между всеки хоризонтален лъч и вертикален стълб. Точките на свързване са снабдени с назъбени уплътнения, за да се свържат с назъбения ръб на хоризонталния лъч, като ефективно предотвратяват плъзгането. Осемте ъглови точки са свързани главно от вложки от стоманена сърцевина, фиксирани с болтове и самозаключващи се нитове и подсилени от 5-милиметрови триъгълни алуминиеви плочи, заварени вътре в кутията, за да се укрепят вътрешно ъгъла. Външният външен вид на кутията няма заваръчни или открити точки на свързване, като гарантира общия външен вид на кутията.
3.4 SE синхронна инженерна технология
SE синхронната инженерна технология се използва за решаване на проблемите, причинени от големи натрупани отклонения на размера за съвпадение на компоненти в тялото на кутията и трудностите при намирането на причините за пропуските и провалите на плоскостта. Чрез CAE анализ (виж Фигура 7-8) се провежда сравнителен анализ с тела на кутии, направени от желязо, за да се провери общата якост и скованост на тялото на кутията, да намерите слаби точки и да предприемете мерки за оптимизиране и подобряване на схемата за проектиране по-ефективно .
4. Лесният ефект на камиона на алуминиевата сплав
В допълнение към тялото на кутията, алуминиевите сплави могат да се използват за подмяна на стомана за различни компоненти на контейнери за камиони от кутии, като кални, задни предпазители, странични предпазители, ключалки на вратите, панти на вратите и ръбове на задната престилка, постигане на намаляване на теглото от 30% до 40% за товарното отделение. Ефектът на намаляване на теглото за празен 4080 мм × 2300 мм × 2200 мм товарен контейнер е показан в таблица 6. Това фундаментално решава проблемите с прекомерното тегло, неспазването на съобщенията и регулаторните рискове от традиционните товарни отделения.
Сменяйки традиционната стомана с алуминиеви сплави за автомобилни компоненти, не само могат да се постигнат отлични светлинни ефекти, но и могат да допринесат за икономия на гориво, намаляване на емисиите и подобрени характеристики на превозното средство. Понастоящем има различни мнения относно приноса на леко тегло за икономия на гориво. Резултатите от изследванията на Международния алуминиев институт са показани на фигура 9. Всяко 10% намаление на теглото на превозното средство може да намали разхода на гориво с 6% до 8%. Въз основа на вътрешната статистика, намаляването на теглото на всеки пътнически автомобил със 100 кг може да намали разхода на гориво с 0,4 л/100 км. Приносът на леко тегло за икономия на гориво се основава на резултати, получени от различни методи на изследване, така че има някои вариации. Автомобилното леко тегло обаче оказва значително влияние върху намаляването на разхода на гориво.
За електрическите превозни средства лекият ефект е още по -изразен. Понастоящем единичната енергийна плътност на електрическите батерии за захранване на превозното средство е значително различна от тази на традиционните превозни средства с течно гориво. Теглото на захранващата система (включително батерията) на електрическите превозни средства често представлява 20% до 30% от общото тегло на превозното средство. Едновременно с това, пробиването на преследването на батериите е предизвикателство в световен мащаб. Преди да има основен пробив в технологията на батерията с висока производителност, леко тежест е ефективен начин за подобряване на круизната гама от електрически превозни средства. За всеки 100 кг намаление на теглото, круизният диапазон на електрическите превозни средства може да се увеличи с 6% до 11% (връзката между намаляването на теглото и обхвата на круиз е показана на фигура 10). Понастоящем круизната гама от чисти електрически превозни средства не може да отговори на нуждите на повечето хора, но намаляването на теглото с определено количество може значително да подобри обхвата на круиз, като облекчи тревожността на обхвата и подобряване на потребителското изживяване.
5.Конклузия
В допълнение към цялата алуминиева структура на камиона на алуминиевата сплав, въведена в тази статия, има различни видове камиони за кутии, като алуминиеви панели за пчелна пита, алуминиеви плочи на закопчалка, алуминиеви рамки + алуминиеви кожи и хибридни товари от желязо-алуминиеви товари с желязо-алуминий, и желязо-алуминиеви хибридни контейнери за товари . Те имат предимствата на лекото тегло, високата специфична якост и добрата устойчивост на корозия и не изискват електрофоретична боя за защита от корозия, намалявайки въздействието на екологичното въздействие на електрофоретичната боя. Камионът на алуминиевата сплав по принцип решава проблемите на прекомерното тегло, неспазването на съобщенията и регулаторните рискове от традиционните товарни отделения, създадени от желязо.
Екструзията е основен метод за обработка на алуминиевите сплави, а алуминиевите профили имат отлични механични свойства, така че твърдостта на секцията на компонентите е сравнително висока. Поради променливото напречно сечение, алуминиевите сплави могат да постигнат комбинацията от множество компонентни функции, което го прави добър материал за автомобилно леко тежи. Въпреки това, широкото прилагане на алуминиеви сплави е изправено пред предизвикателства като недостатъчна способност за проектиране на алуминиеви сплави товарни отделения, проблеми с формирането и заваряването и високите разходи за развитие и промоция на новите продукти. Основната причина е все още, че алуминиевата сплав струва повече от стоманата, преди рециклиращата екология на алуминиевите сплави да стане зряла.
В заключение, обхватът на приложението на алуминиевите сплави в автомобилите ще стане по -широк и тяхното използване ще продължи да се увеличава. В настоящите тенденции на спестяване на енергия, намаляване на емисиите и развитие на новата индустрия на енергийните превозни средства, с задълбочаването на разбирането на свойствата на алуминиевата сплав и ефективните решения на проблемите на приложението на алуминиевата сплав, материалите за алуминиева екструзия ще бъдат по -широко използвани при автомобилно леко тегло.
Редактиран от май Джианг от Мат Алуминий
Време за публикация: януари-12-2024
