1. Pääkehitys
Automotiven kevytpaino alkoi kehittyneissä maissa, ja alun perin johtivat perinteiset autojen jättiläiset. Jatkuvan kehityksen myötä se on saanut merkittävää vauhtia. Siitä hetkestä lähtien, kun intialaiset käyttivät alumiiniseosia ensin autojen kampikammioiden tuottamiseen Audi: n ensimmäiseen massatuotantoon All-alumiini-autojen vuonna 1999, alumiiniseos on kasvanut voimakkaasti autojen sovelluksissa sen etujen, kuten alhaisen tiheyden, suuren määrän voimakkuuden ja jäykkyyden, johtuen siitä, Hyvä joustavuus ja iskunkestävyys, korkea kierrätettävyys ja korkea regeneraatioaste. Vuoteen 2015 mennessä alumiiniseoksen sovellusosuus autoissa oli jo ylittänyt 35%.
Kiinan autoteollisuuden kevyen painotus alkoi alle 10 vuotta sitten, ja sekä tekniikan että sovellustason ovat kehittyneitä maat, kuten Saksa, Yhdysvallat ja Japani. Uusien energiaajoneuvojen kehittymisen myötä materiaalin kevyt kuitenkin etenee nopeasti. Hyödyntämällä uusien energiaajoneuvojen nousua Kiinan autoteollisuuden kevyen painotustekniikka osoittaa kehittyneiden maiden saavuttamisen suuntauksen.
Kiinan kevyiden materiaalimarkkinat ovat valtavat. Toisaalta verrattuna kehittyneisiin maihin ulkomailla, Kiinan kevyt tekniikka alkoi myöhässä, ja ajoneuvon kokonaispaino on suurempi. Kun otetaan huomioon kevyiden materiaalien suhteet ulkomailla, Kiinassa on edelleen runsaasti tilaa kehitykseen. Toisaalta Kiinan uuden energiaajoneuvoteollisuuden nopea kehitys lisää kevyiden materiaalien kysyntää ja rohkaista autoyrityksiä siirtymään kevyeen.
Päästö- ja polttoaineenkulutusstandardien parantaminen pakottaa autoteollisuuden kevyen kiihtyvyyden. Kiina toteutti Kiinan VI -päästöstandardit kokonaan vuonna 2020. Määräautojen polttoaineen kulutuksen arviointimenetelmä ja indikaattorit ”ja” energiansäästö ja uusi energiaajoneuvojen teknologia etenemissuunnitelma ”, 5,0 l/km polttoaineenkulutusstandardi. Kun otetaan huomioon rajoitetun tilan moottoritekniikan ja päästöjen vähentämisen huomattavien läpimurtojen suhteen, toimenpiteiden toteuttaminen kevyille autokomponenteille voi vähentää tehokkaasti ajoneuvojen päästöjä ja polttoaineen kulutusta. Uusien energiaajoneuvojen kevyestä painosta on tullut olennainen polku alan kehitykselle.
Vuonna 2016 Kiinan autoteollisuustekniikkayhdistys julkaisi ”energiansäästö ja uusi energiaajoneuvojen teknologia etenemissuunnitelma”, joka suunnitteli tekijöitä, kuten energiankulutusta, risteilyaluetta ja uusien energiaajoneuvojen valmistusmateriaaleja vuosina 2020–2030. Kevyt. uusien energiaajoneuvojen tulevaisuuden kehitystä varten. Kevyt voi lisätä risteilyaluetta ja puuttua uusien energiaajoneuvojen ”etäisyys ahdistuneisuuteen”. Laajennetun risteilyalueen kasvavan kysynnän myötä autojen kevyen painosta tulee kiireellinen, ja uusien energiaajoneuvojen myynti on kasvanut huomattavasti viime vuosina. Pistejärjestelmän vaatimusten ja ”autoteollisuuden keskipitkän aikavälin kehityssuunnitelman" mukaan arvioidaan, että vuoteen 2025 mennessä Kiinan uusien energiaajoneuvojen myynti ylittää 6 miljoonaa yksikköä, ja yhdistetty vuotuinen kasvu korko ylittää 38%.
2. Alumiini -seoksen ominaisuudet ja sovellukset
2.1 Alumiiniseoksen ominaisuudet
Alumiinin tiheys on kolmasosa terästä, mikä tekee siitä vaaleamman. Sillä on suurempi ominaislujuus, hyvä suulakepuristuskyky, voimakas korroosionkestävyys ja korkea kierrätettävyys. Alumiiniseoksille on ominaista, että ne koostuvat pääasiassa magnesiumista, joilla on hyvä lämpövastus, hyvät hitsausominaisuudet, hyvä väsymyslujuus, kyvyttömyys vahvistaa lämpökäsittelyllä ja kyky lisätä lujuutta kylmän työn kautta. 6 -sarjalle on ominaista, että se koostuu pääasiassa magnesiumista ja piistä, ja MG2SI on päävaihe. Tämän luokan yleisimmin käytetyt seokset ovat 6063, 6061 ja 6005a. 5052 Alumiinilevy on al-MG-sarjan seosalumiinilevy, jonka päälejeeringelementti on magnesium. Se on yleisimmin käytetty Rust-alumiiniseos. Tällä seoksella on korkea lujuus, korkea väsymyslujuus, hyvä plastisuus ja korroosionkestävyys, sitä ei voida vahvistaa lämpökäsittelyllä, sillä on hyvä plastisuus puolikotoisessa työssä kovettumisessa, matalalla plastisuudella kylmän työn kovettumisessa, hyvä korroosionkestävyys ja hyvät hitsausominaisuudet. Sitä käytetään pääasiassa komponentteihin, kuten sivupaneeliin, kattopeitteisiin ja ovipaneeleihin. 6063 ALUMININ ALEMINEN ALUMINEN ALEMA on al-MG-Si -sarjassa oleva lämpökäsitettävä vahvistusseos, jonka päälejeeringelementit ovat magnesiumia ja piitä. Se on lämmönkäsitettävissä oleva alumiini-seosprofiili, jolla on keskipitkä lujuus, jota käytetään pääasiassa rakenteellisissa komponenteissa, kuten pylväissä ja sivupaneeleissa lujuuden kantamiseksi. Johdatus alumiiniseosluokkiin on esitetty taulukossa 1.
2.2 Suulakepuristus on tärkeä alumiiniseoksen muotoilumenetelmä
Alumiiniseos-suulakepuristus on kuuma muotoilumenetelmä, ja koko tuotantoprosessi sisältää alumiiniseoksen muodostamisen kolmisuuntaisen puristusjännityksen alla. Koko tuotantoprosessi voidaan kuvata seuraavasti: a. Alumiini ja muut seokset sulaavat ja heitetään vaadituihin alumiiniseostilaan; b. Esilämmitetyt aihiot laitetaan suulakepuristuslaitteisiin suulakepuristusta varten. Pääsylinterin vaikutuksen mukaan alumiiniseos aihio muodostuu vaadituihin profiileihin muotin onkalon läpi; c. Alumiiniprofiilien mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi liuoskäsittely suoritetaan suulakepuristuksen aikana tai sen jälkeen, mitä seuraa ikääntymiskäsittely. Mekaaniset ominaisuudet ikääntymisen jälkeen vaihtelevat eri materiaalien ja ikääntymisjärjestelmien mukaan. Box-tyyppisten kuorma-autoprofiilien lämmönkäsittelytila on esitetty taulukossa 2.
Alumiiniseos -suulakepuristetuilla tuotteilla on useita etuja muihin muotoilumenetelmiin:
a. Suulakepuristuksen aikana suulakepuristettu metalli saa muodonmuutosvyöhykkeellä vahvemman ja tasaisemman kolmisuuntaisen puristusjännityksen kuin rullaaminen ja taonta, joten se voi pelata jalostetun metallin plastisuutta. Sitä voidaan käyttää käsittelemään vaikeamuotoivia metalleja, joita ei voida prosessoida liikkumalla tai taontamalla ja jota voidaan käyttää monimutkaisten onttojen tai kiinteiden poikkileikkauskomponenttien tekemiseen.
b. Koska alumiiniprofiilien geometria voidaan muuttaa, niiden komponenteilla on suuri jäykkyys, mikä voi parantaa ajoneuvon rungon jäykkyyttä, vähentää sen NVH -ominaisuuksia ja parantaa ajoneuvojen dynaamisia ohjausominaisuuksia.
c. Tuotteilla, joilla on suulakepuristustehokkuus sammutuksen ja ikääntymisen jälkeen, on huomattavasti suurempi pitkittäislujuus (R, RAZ) kuin muilla menetelmillä käsiteltyjen tuotteiden.
d. Tuotteiden pinnalla suulakepuristuksen jälkeen on hyvä väri ja hyvä korroosionkestävyys, mikä eliminoi tarpeen muille korroosion vastaisille pintakäsittelyille.
e. Ekstruusioprosessoinnilla on suuri joustavuus, alhaiset työkalu- ja muotikustannukset ja alhaiset suunnittelumuutoskustannukset.
f. Alumiiniprofiilin poikkileikkausten hallittavuuden vuoksi komponenttien integroinnin astetta voidaan lisätä, komponenttien lukumäärää voidaan vähentää ja eri poikkileikkausmallit voivat saavuttaa tarkan hitsauspaikan.
Taulukossa 3 on esitetty suorituskykyvertailu box-tyyppisten kuorma-autojen ja tavallisen hiiliteräksen välillä.
Seuraava alumiiniseosprofiilien kehityssuunta Box-tyyppisille kuorma-autoille: Profiilin voimakkuuden parantaminen ja suulakepuristustehokkuuden parantaminen. Uusien materiaalien tutkimussuunta alumiiniseosprofiileille laatikkotyyppisille kuorma-autoille on esitetty kuvassa 1.
3.Alumiini -seoslaatikon kuorma -autojen rakenne, lujuusanalyysi ja todentaminen
3.1 Alumiiniseos -laatikkorakenne
Laatikon kuorma-autokontti koostuu pääasiassa etupaneelin kokoonpanosta, vasemmasta ja oikeasta sivupaneelista, takaoven sivupaneelin kokoonpanosta, lattiakokoonpanosta, kattokokoonpanosta, samoin kuin U-muotoiset pultit, sivusuojat, takavartijat, muta läpät ja muut tarvikkeet kytketty toisen luokan alustaan. Laatikon rungon poikkipalkit, pylväät, sivupalkit ja ovipaneelit on valmistettu alumiiniseos -suulakepuristetuista profiileista, kun taas lattia- ja kattopaneelit on valmistettu 5052 alumiiniseos litteistä levyistä. Alumiiniseoslaatikon kuorma -auton rakenne on esitetty kuvassa 2.
Kuuden sarjan alumiiniseoksen kuumaa suulakepuristusprosessia voi muodostaa monimutkaisia onttoja poikkileikkauksia, alumiiniprofiilien suunnittelu monimutkaisten poikkileikkausten kanssa voi säästää materiaaleja, täyttää tuotteen lujuuden ja jäykkyyden vaatimukset ja täyttää keskinäisen yhteyden vaatimukset Eri komponentit. Siksi pääpalkin suunnittelurakenne ja hitausmomentit I ja vastustavat momentit w on esitetty kuvassa 3.
Taulukon 4 päätietojen vertailu osoittaa, että hitausmomentit ja suunniteltu alumiiniprofiilin vastustavat hetket ovat parempia kuin rautavalmistetun sädeprofiilin vastaavat tiedot. Jäykkyyskerrointiedot ovat suunnilleen samat kuin vastaavan raudan valmistetun sädeprofiilin, ja kaikki täyttävät muodonmuutosvaatimukset.
3.2 Stressin enimmäislaskelma
Ottaen avainkuorman kantavan komponentin, poikkipalkin, objektina, suurin jännitys lasketaan. Nimelliskuorma on 1,5 T, ja poikkipalkki on valmistettu 6063-T6-alumiiniseosprofiilista, jolla on mekaaniset ominaisuudet, kuten taulukossa 5 esitetään. Sädettä yksinkertaistetaan ulotirakenteena voimanlaskennassa, kuten kuvassa 4 esitetään.
Kun säteen puristuskuorma on 344 mm Span -palkki, lasketaan F = 3757 N 4,5T: n perusteella, mikä on kolme kertaa staattinen tavanomainen kuorma. Q = f/l
missä Q on säteen sisäinen jännitys kuorman alla, n/mm; F on palkin kantama kuorma, joka on laskettu 3 -kertaisesti tavanomaiseen staattiseen kuormaan, joka on 4,5 T; L on palkin pituus, mm.
Siksi sisäinen stressi Q on:
Stressin laskentakaava on seuraava:
Suurin hetki on:
Kun otetaan momentin absoluuttinen arvo, M = 274283 N · mm, suurin jännitys σ = m/(1,05 × W) = 18,78 MPa ja suurin jännitysarvo σ <215 MPa, joka täyttää vaatimukset.
3.3 Eri komponenttien yhteysominaisuudet
Alumiiniseoksella on huonot hitsausominaisuudet, ja sen hitsauspisteen lujuus on vain 60% perusmateriaalin lujuudesta. Al2O3 -kerroksen peittämisen vuoksi alumiiniseospinnalla AL2O3: n sulamispiste on korkea, kun taas alumiinin sulamispiste on alhainen. Kun alumiiniseos hitsataan, pinnalla oleva AL2O3 on rikki nopeasti hitsauksen suorittamiseksi. Samanaikaisesti AL2O3: n jäännös pysyy alumiiniseosliuoksessa, joka vaikuttaa alumiiniseosrakenteeseen ja vähentää alumiiniseoshitsauspisteen voimakkuutta. Siksi suunnitellessasi All-alumiinisäiliötä, nämä ominaisuudet otetaan huomioon täysin. Hitsaus on tärkein paikannusmenetelmä, ja pääkuormituksen kantavat komponentit on kytketty pulteilla. Yhteydet, kuten niittaaminen ja sopeutumisrakenne, on esitetty kuvioissa 5 ja 6.
All-alumiiniruudun rungon päärakenne omaksuu rakenteen, jossa on vaakasuorat palkit, pystysuuntaiset pylväät, sivupalkit ja reunapalkit, jotka on lukittu toisiinsa. Kunkin vaakasuoran säteen ja pystysuuntaisen pylvään välillä on neljä yhteyspistettä. Liitepisteet on varustettu hammastetuilla tiivisteillä verkkoon, jossa on vaakasuuntaisen säteen hammastettu reuna, joka estää liukumisen tehokkaasti. Kahdeksan kulmapistettä on kytketty pääasiassa teräsydin insertit, kiinnitetty pulteilla ja itselukisivillä ja vahvistetaan 5 mm: n kolmion muotoisilla alumiinilevyillä, jotka on hitsattu laatikon sisälle kulma-asentojen vahvistamiseksi sisäisesti. Laatikon ulkoisessa ulkonäössä ei ole hitsaus- tai paljaat liitäntäpisteet, mikä varmistaa laatikon kokonaismäärän.
3.4 SE synkroninen tekniikkatekniikka
SE -synkronista tekniikkatekniikkaa käytetään ratkaisemaan suurten kertyneiden koon poikkeamien aiheuttamat ongelmat laatikon rungon komponenttien sovittamiseksi ja vaikeuksien löytämisessä aukkojen ja tasaisuusvirheiden syiden löytämisessä. CAE-analyysin avulla (katso kuva 7-8) suoritetaan vertailuanalyysi rautavalmistettujen laatikkirunkojen kanssa laatikon rungon kokonaislujuuden ja jäykkyyden tarkistamiseksi, heikkojen pisteiden löytämiseksi ja toimenpiteitä suunnittelujärjestelmän optimoimiseksi ja parantamiseksi tehokkaammin .
4. Alumiiniseos -laatikkoruton valonpainotusvaikutus
Laatikon rungon lisäksi alumiiniseoksia voidaan käyttää terästen vaihtamiseen laatikkotyyppisten kuorma-autojen eri komponenttien, kuten soutujen, takavartijoiden, sivusuojaiden, oven salvien, oven saranojen ja taka-esiliinan reunojen saavuttamiseksi, painon alennuksen saavuttaminen 30% - 40% lastin osastolle. Tyhjän 4080 mm × 2300 mm × 2200 mm: n lastinsäiliön painon alenemisvaikutus on esitetty taulukossa 6. Tämä ratkaisee perusteellisesti liiallisen painon ongelmat, ilmoitusten noudattamatta jättäminen ja perinteisten raudan valmistettujen rahtilokeroiden sääntelyriskit.
Korvaamalla perinteinen teräs alumiiniseoksilla autokomponenteille, se ei vain voi saavuttaa erinomaisia kevyitä vaikutuksia, vaan se voi myös vaikuttaa polttoainesäästöihin, päästöjen vähentämiseen ja ajoneuvojen parannukseen. Tällä hetkellä on olemassa useita mielipiteitä kevyen painotuksen panoksesta polttoainesäästöihin. Kansainvälisen alumiini -instituutin tutkimustulokset on esitetty kuvassa 9. Jokainen 10%: n väheneminen 10%: n painon vähentyminen voi vähentää polttoaineen kulutusta 6% - 8%. Kotimaan tilastojen perusteella kunkin henkilöauton painon vähentäminen 100 kg voi vähentää polttoaineen kulutusta 0,4 l/100 km. Kevyen painotuksen vaikutus polttoainesäästöihin perustuu tuloksiin, jotka on saatu erilaisista tutkimusmenetelmistä, joten on olemassa joitain variaatioita. Autoteollisuuden kevyellä on kuitenkin merkittävä vaikutus polttoaineen kulutuksen vähentämiseen.
Sähköajoneuvojen kevyt vaikutus on vielä selvempi. Tällä hetkellä sähköautojen sähköakujen yksikköenergiatiheys eroaa merkittävästi perinteisten nestemäisten polttoaineiden ajoneuvoista. Sähköajoneuvojen sähköjärjestelmän (mukaan lukien akku) paino on usein 20–30% ajoneuvon kokonaispainosta. Samanaikaisesti akkujen pullonkaulan murtaminen on maailmanlaajuinen haaste. Ennen kuin korkean suorituskyvyn akkutekniikan läpimurto on merkittävä, kevyt on tehokas tapa parantaa sähköajoneuvojen risteilyaluetta. Jokaista 100 kg: n painon alenemista varten sähköajoneuvojen risteilyalue voidaan lisätä 6% - 11% (painon alennuksen ja risteilyalueen välinen suhde on esitetty kuvassa 10). Tällä hetkellä puhtaiden sähköajoneuvojen risteilyvalikoima ei pysty vastaamaan useimpien ihmisten tarpeita, mutta painon vähentäminen tietyllä määrällä voi parantaa merkittävästi risteilyaluetta, lieventäen alueen ahdistusta ja parantaa käyttökokemusta.
5. Konselaatio
Tässä artikkelissa otetun alumiiniseos-laatikkoruton alumiinirakenteen lisäksi on olemassa erityyppisiä laatikko-kuorma-autoja, kuten alumiinihunaja-kennon paneeleja, alumiinisoljalevyjä, alumiinirungoja + alumiinisahat ja rauta-alumiini-hybridi-cargo-astiat . Heillä on kevyen painon, suuren spesifisen lujuuden ja hyvän korroosionkestävyyden edut, eivätkä ne vaadi elektroforeettista maalia korroosionsuojausta varten, mikä vähentää elektroforeettisen maalin ympäristövaikutuksia. Alumiiniseoslaatikko-kuorma-auto ratkaisee pohjimmiltaan liiallisen painon ongelmat, ilmoitusten noudattamatta jättäminen ja perinteisten raudan valmistettujen rahtilokeroiden sääntelyriskit.
Suulakepuristus on olennainen prosessointimenetelmä alumiiniseoksille, ja alumiiniprofiileilla on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, joten komponenttien leikkausjäykkyys on suhteellisen korkea. Muuttuvan poikkileikkauksen takia alumiiniseokset voivat saavuttaa useiden komponenttifunktioiden yhdistelmän, mikä tekee siitä hyvän materiaalin autojen kevyelle. Alumiiniseosten laajalle levinnyt soveltaminen kohtaa kuitenkin haasteita, kuten riittämätön suunnittelukyky alumiiniseostilaan, muodostumis- ja hitsausongelmiin sekä uusien tuotteiden kehitys- ja edistämiskustannuksiin. Tärkein syy on edelleen se, että alumiiniseos maksaa enemmän kuin teräs, ennen kuin alumiiniseosten kierrätysekologia tulee kypsymään.
Yhteenvetona voidaan todeta, että autojen alumiiniseosten levitysalue tulee laajemmaksi, ja niiden käyttö kasvaa edelleen. Nykyisissä energiansäästöjen, päästöjen vähentämisen ja uuden energiaajoneuvoteollisuuden kehityksen kehityksessä, joka syventää alumiiniseosominaisuuksia ja tehokkaita ratkaisuja alumiiniseos -levitysongelmiin, alumiinin suulakepuristusmateriaaleja käytetään laajemmin autoteollisuuden kevyessä.
Toimittanut May Jiang Mat Alumiinista
Viestin aika: tammikuu-12-2024
