1. Wprowadzenie
Lekka motoryzacyjna rozpoczęła się w krajach rozwiniętych i początkowo była prowadzona przez tradycyjnych gigantów motoryzacyjnych. Dzięki ciągłemu rozwojowi zyskał znaczny pęd. Od czasów, gdy Hindusi po raz pierwszy używali stopu aluminium do produkcji wałów korbowych motoryzacyjnych po pierwszą masową produkcję Audi przez całe biuruminowe samochody w 1999 r., Stop aluminium odnotował silny wzrost w aplikacjach motoryzacyjnych ze względu na swoje zalety, takie jak niska gęstość, wysoka wytrzymałość i sztywność, wytrzymałość i sztywność. Dobra elastyczność i odporność na uderzenie, wysoki recykling i wysoki wskaźnik regeneracji. Do 2015 r. Odsetek zastosowania stopu aluminium w samochodach przekroczył już 35%.
Chińska lekka motoryzacyjna rozpoczęła się niecałe 10 lat temu, a zarówno technologia, jak i poziom aplikacji opóźnia się za krajami rozwiniętymi, takimi jak Niemcy, Stany Zjednoczone i Japonia. Jednak wraz z rozwojem nowych pojazdów energetycznych materialne lekkie postępy szybko się rozwija. Wykorzystując wzrost nowych pojazdów energetycznych, chińska lekka technologia motoryzacyjna wykazuje trend nadrabiania zaległości w krajach rozwiniętych.
Chiński rynek lekkich materiałów jest rozległy. Z jednej strony, w porównaniu z krajami rozwiniętymi za granicą, lekka technologia chińskiej rozpoczęła się późno, a ogólna masa krawężnika pojazdu jest większa. Biorąc pod uwagę punkt odniesienia lekkich materiałów w obcych krajach, w Chinach nadal istnieje dużo miejsca na rozwój. Z drugiej strony, napędzany politykami, szybki rozwój chińskiego przemysłu pojazdów energetycznych zwiększy zapotrzebowanie na lekkie materiały i zachęci firmy motoryzacyjne do podążenia się w kierunku lekkiej.
Ulepszenie standardów emisji i zużycia paliwa zmusza przyspieszenie lekkiej motoryzacji. Chiny w pełni wdrożyły standardy emisji China VI w 2020 r. Zgodnie z „metodą oceny i wskaźników zużycia paliwa samochodów osobowych” oraz „mapę drogową oszczędności energii i nowej technologii pojazdów energetycznych”, standard zużycia paliwa 5,0 l/km. Biorąc pod uwagę ograniczoną przestrzeń dla znacznych przełomów w zakresie technologii silników i redukcji emisji, przyjmowanie środków lekkich komponentów motoryzacyjnych może skutecznie zmniejszyć emisję pojazdu i zużycie paliwa. Lekkie nowe pojazdy energetyczne stało się istotną ścieżką rozwoju branży.
W 2016 r. China Automotive Engineering Society wydało „mapę drogową oszczędności energii i nową technologię pojazdów energetycznych”, która planowała, takie jak zużycie energii, zasięg przelotowy i materiały produkcyjne dla nowych pojazdów energetycznych w latach 2020–2030. Lekka będzie kluczowym kierunkiem Do przyszłego rozwoju nowych pojazdów energetycznych. Lekkie może zwiększyć zasięg przelotowy i dotyczyć „lęku zasięgu” w nowych pojazdach energetycznych. Wraz ze wzrostem popytu na dłuższy zasięg przelotowy, lekka motoryzacyjna staje się pilna, a sprzedaż nowych pojazdów energetycznych znacznie wzrosła w ostatnich latach. Zgodnie z wymaganiami systemu wyników i „planem rozwoju od połowy do długiego dla branży motoryzacyjnej” szacuje się, że do 2025 r. Sprzedaż nowych pojazdów energetycznych w Chinach przekroczy 6 milionów sztuk, z złożonym rocznym wzrostem stawka przekraczająca 38%.
2. Charakterystyka stopu aluminium i zastosowania
2.1 Charakterystyka stopu aluminium
Gęstość aluminium wynosi jedną trzecią stali, co czyni ją lżejszą. Ma wyższą siłę specyficzną, dobrą zdolność wytłaczania, silną odporność na korozję i wysoką możliwość recyklingu. Stopy aluminium charakteryzują się przede wszystkim złożonym z magnezu, wykazującego dobrą odporność na ciepło, dobre właściwości spawania, dobrą wytrzymałość na zmęczenie, niezdolność do wzmocnienia przez obróbkę cieplną oraz zdolność do zwiększenia siły poprzez pracę na zimno. Seria 6 charakteryzuje się przede wszystkim składającym się z magnezu i krzemowego, z MG2SI jako główną fazą wzmocnienia. Najczęściej używane stopy w tej kategorii to 6063, 6061 i 6005A. 5052 Aluminiowa płyta to aluminiowa topia z serii Al-Mg, z magnezem jako głównym elementem stopowym. Jest to najczęściej stosowany stop aluminium przeciw Rust. Ten stop ma wysoką wytrzymałość, wysoką wytrzymałość zmęczeniową, dobrą plastyczność i odporność na korozję, nie można wzmocnić przez obróbkę cieplną, ma dobrą plastyczność w półproduktywnym utwardzaniu pracy, niskiej plastyczności w utwardzaniu na zimno, dobrej odporności na korozję i dobrej właściwości spawania. Służy głównie do komponentów, takich jak panele boczne, osłony dachu i panele drzwi. Stopień 6063 aluminium to traktowany ciepłem stop wzmacniający w serii AL-MG-SI, z magnezem i krzemionem jako głównymi elementami stopu. Jest to obróbka cieplna profil stopu aluminium o średniej wytrzymałości, stosowany głównie w składnikach strukturalnych, takich jak kolumny i panele boczne do przenoszenia wytrzymałości. Wprowadzenie do gatunków stopu aluminium pokazano w tabeli 1.
2.2 Wyciągnięcie jest ważną metodą formowania stopu aluminium
Wyciągnięcie stopu aluminium jest metodą formowania na gorąco, a cały proces produkcji obejmuje tworzenie stopu aluminium przy trójstronnym naprężeniu ściskającym. Cały proces produkcji można opisać w następujący sposób: Aluminium i inne stopy są stopione i wrzucane w wymagane kęse ze stopu aluminium; B. Rozgrzane kęsy są wkładane w sprzęt do wytłaczania do wytłaczania. Zgodnie z działaniem głównego cylindra kęs z stopu aluminium powstaje w wymaganych profilach przez jamę formy; C. Aby poprawić właściwości mechaniczne profili aluminiowych, leczenie roztworu przeprowadza się podczas lub po wytłaczaniu, a następnie starzenie się. Właściwości mechaniczne po starzeniu się różnią się w zależności od różnych materiałów i reżimów starzenia. Status obróbki cieplnej profili ciężarówek typu pudełkowy pokazano w tabeli 2.
Produkty wytłaczane ze stopu aluminium mają kilka zalet w porównaniu z innymi metodami formowania:
A. Podczas wytłaczania wytłaczany metal uzyskuje silniejsze i bardziej jednolite trójstronne naprężenie ściskające w strefie deformacji niż toczenie i kucie, dzięki czemu może w pełni odgrywać plastyczność przetworzonego metalu. Można go używać do przetwarzania trudnych do rozstawu metali, których nie można przetworzyć przez toczenie lub kucie i mogą być używane do tworzenia różnych pustych lub solidnych komponentów przekroju.
B. Ponieważ geometria profili aluminiowych może być zróżnicowana, ich składniki mają wysoką sztywność, co może poprawić sztywność korpusu pojazdu, zmniejszyć jego charakterystykę NVH i poprawić charakterystykę kontroli dynamicznej pojazdu.
C. Produkty o wydajności wytłaczania, po wygaszaniu i starzeniu, mają znacznie wyższą siłę podłużną (R, RAZ) niż produkty przetwarzane innymi metodami.
D. Powierzchnia produktów po wytłaczaniu ma dobry kolor i dobrą odporność na korozję, eliminując potrzebę innych obróbki powierzchni przeciwkorozyjnej.
mi. Przetwarzanie wytłaczania ma dużą elastyczność, niskie koszty narzędzi i formy oraz niskie koszty zmiany projektowania.
F. Ze względu na kontrolę przekrojów profilu aluminiowego stopień integracji komponentów można zwiększyć, liczbę komponentów można zmniejszyć, a różne projekty przekroju mogą osiągnąć precyzyjne pozycjonowanie spawania.
Porównanie wydajności między wytłaczanymi profilami aluminiowymi dla ciężarówek typu pudełkowych i zwykłej stali węglowej pokazano w tabeli 3.
Następny kierunek rozwoju profili stopu aluminium dla ciężarówek typu pudełkowy: dalsza poprawa siły profilu i zwiększenie wydajności wytłaczania. Kierunek badawczy nowych materiałów dla profili stopu aluminium dla ciężarówek typu pudełkowy pokazano na rycinie 1.
3. Struktura ciężarówki ze stopu aluminium, analiza siły i weryfikacja
3.1 Struktura ciężarówki z aluminium aluminium
Pojemnik na ciężarówkę pudełkową składa się głównie z zespołu panelu przedniego, zespołu po lewej i prawej bocznej, zespołu panelu bocznego, zespołu podłogi, zespołu dachu, a także śrub w kształcie litery U, osłony bocznej, strażnicy, klapy błota i inne akcesoria i inne akcesoria podłączony do podwozia drugiej klasy. Belki krzyżowe, filary, wiązki boczne i panele drzwi są wykonane z profili wytłaczanych ze stopu aluminium, podczas gdy panele podłogi i dachu są wykonane z płaskich płyt z aluminium 5052. Struktura ciężarówki aluminiowej aluminiowej pokazano na rysunku 2.
Korzystanie z procesu wytłaczania gorącego stopu aluminium 6 może tworzyć złożone puste przekroje, projekt profili aluminiowych ze złożonymi przekrojami może oszczędzać materiały, spełniać wymagania siły i sztywności produktu oraz spełniać wymagania wzajemnego połączenia między połączeniem między różne komponenty. Dlatego główna struktura projektu wiązki i momenty oddechowe bezwładności I i momenty oporu W pokazano na rycinie 3.
Porównanie głównych danych w tabeli 4 pokazuje, że momenty odcinka bezwładności i momenty oporu zaprojektowanego profilu aluminium są lepsze niż odpowiednie dane profilu wiązki z żelazem. Dane współczynnika sztywności są mniej więcej takie same jak dane odpowiedniego profilu wiązki żelaza i wszystkie spełniają wymagania odkształcenia.
3.2 Maksymalne obliczenia naprężeń
Przyjmując element nośnika kluczowego, mowa, jako obiekt, obliczane jest maksymalne naprężenie. Obciążenie znamionowe wynosi 1,5 t, a kruszka wykonana jest z profilu stopu aluminium 6063-T6 z właściwościami mechanicznymi, jak pokazano w tabeli 5. Belka jest uproszczona jako struktura wspornika do obliczania siły, jak pokazano na rycinie 4.
Biorąc wiązkę rozpiętości 344 mm, obciążenie ściskające na belce jest obliczane jako F = 3757 N na podstawie 4,5T, co jest trzykrotnie standardowe obciążenie statyczne. Q = f/l
gdzie Q jest naprężeniem wewnętrznym wiązki pod obciążeniem, N/mm; F jest obciążeniem ponoszonym przez wiązkę, obliczoną na podstawie 3 -krotności standardowego obciążenia statycznego, które wynosi 4,5 t; L to długość wiązki, mm.
Dlatego naprężenie wewnętrzne Q to:
Wzór obliczania naprężeń jest następujący:
Maksymalny moment to:
Przyjmując bezwzględną wartość momentu, M = 274283 N · mm, maksymalne naprężenie σ = M/(1,05 × W) = 18,78 MPa i maksymalna wartość naprężenia σ <215 MPa, która spełnia wymagania.
3.3 Charakterystyka połączenia różnych komponentów
Stop aluminium ma słabe właściwości spawania, a jego wytrzymałość temperatury spawania wynosi tylko 60% siły materiału podstawowego. Ze względu na pokrycie warstwy Al2O3 na powierzchni stopu aluminium, temperatura topnienia Al2O3 jest wysoka, podczas gdy temperatura topnienia aluminium jest niska. Gdy stop aluminium jest spawany, AL2O3 na powierzchni musi zostać szybko złamany, aby wykonać spawanie. Jednocześnie pozostałość Al2O3 pozostanie w roztworze stopu aluminium, wpływając na strukturę stopu glinu i zmniejszając wytrzymałość punktu spawania stopu aluminium. Dlatego przy projektowaniu pojemnika całkowicie aluminiowego cechy te są w pełni rozważane. Spawanie jest główną metodą pozycjonowania, a główne elementy obciążenia są połączone śrubami. Połączenia, takie jak nitowanie i struktura tępienia, pokazano na rysunkach 5 i 6.
Główna struktura ciała w całości biluminum przyjmuje konstrukcję z poziomymi wiązkami, pionowymi filarami, wiązkami bocznymi i wiązkami krawędzi blokującymi się ze sobą. Istnieją cztery punkty połączenia między każdą wiązką poziomą a filarem pionowym. Punkty połączenia są wyposażone w ząbkowane uszczelki do siatki z ząbkowaną krawędzią wiązki poziomej, skutecznie zapobiegając przesuwaniu. Osiem punktów narożnych jest głównie połączonych stalowymi wkładkami rdzenia, przymocowanymi śrubami i nitami blokującymi, i wzmacniane 5 mm trójkątnymi płytami aluminiowymi przyspawanymi wewnątrz pudełka, aby wewnętrznie wzmocnić pozycje narożne. Zewnętrzny wygląd pudełka nie ma spawania ani odsłoniętych punktów połączenia, zapewniając ogólny wygląd pudełka.
3.4 SENCHRONOUS ENGININEING Technology
Technologia inżynierii synchronicznej SES służy do rozwiązania problemów spowodowanych dużymi odchyleniami na skumulowanej wielkości do dopasowywania komponentów w korpusie i trudności w znalezieniu przyczyn luk i płodności. Poprzez analizę CAE (patrz rysunek 7-8) przeprowadza się analizę porównawczą z ciałami pudełkowymi wykonanymi przez żelazo w celu sprawdzenia ogólnej wytrzymałości i sztywności korpusu pudełka, znalezienia słabych punktów i podjęcia środków w celu skuteczniejszego optymalizacji i poprawy schematu projektowania .
4. Efekt ciężkiej ciężarówki aluminium aluminium ciężarówki
Oprócz korpusu pudełkowego stopy aluminium można użyć do wymiany stali dla różnych elementów pojemników na ciężarówki typu pudełkowego, takich jak błotniki, tylne strażnicy, strażnicy boczne, zatrzaski drzwi, zawiasy drzwi i tylne krawędzie fartuchu, osiągając redukcję masy ciała od 30% do 40% dla przedziału ładunkowego. Efekt redukcji masy dla pustego pojemnika ładunkowego 4080 mm × 2300 mm × 2200 mm pokazano w tabeli 6. Zasadniczo rozwiązuje to problemy nadmiernej masy, niezgodność z ogłoszeniami i ryzyko regulacyjne tradycyjnych przedziałów ładunkowych.
Zastępując tradycyjną stal stopami aluminium dla komponentów samochodowych, można nie tylko osiągnąć doskonałe lekkie efekty, ale może również przyczynić się do oszczędności paliwa, redukcji emisji i poprawy wydajności pojazdu. Obecnie istnieją różne opinie na temat wkładu lekkiego w oszczędności paliwa. Wyniki badań międzynarodowego instytutu aluminiowego pokazano na rycinie 9. Każde 10% zmniejszenie masy pojazdu może zmniejszyć zużycie paliwa o 6% do 8%. Na podstawie statystyki krajowej zmniejszenie masy każdego samochodu pasażerskiego o 100 kg może zmniejszyć zużycie paliwa o 0,4 l/100 km. Wkład lekkiego w oszczędności paliwa opiera się na wynikach uzyskanych z różnych metod badawczych, więc istnieją pewne różnice. Jednak lekka motoryzacyjna ma znaczący wpływ na zmniejszenie zużycia paliwa.
W przypadku pojazdów elektrycznych efekt lekkiego jest jeszcze bardziej wyraźny. Obecnie jednostkowa gęstość energetyczna baterii energii elektrycznej jest znacząco różni się od tradycyjnych pojazdów paliwa z płynnego paliwa. Waga systemu zasilania (w tym akumulator) pojazdów elektrycznych często stanowi od 20% do 30% całkowitej masy pojazdu. Jednocześnie przełamanie wąskich gardeł akumulatorów jest światowym wyzwaniem. Zanim nastąpi poważny przełom w technologii akumulatorów o wysokiej wydajności, lekka jest skutecznym sposobem na poprawę przelotu pojazdów elektrycznych. Na każde 100 kg zmniejszenia masy zasięg przelotu pojazdów elektrycznych można zwiększyć o 6% do 11% (związek między zmniejszeniem masy a zakresem przelotowym pokazano na rycinie 10). Obecnie zasięg przelotowych pojazdów elektrycznych nie może zaspokoić potrzeb większości ludzi, ale zmniejszenie wagi o określoną ilość może znacznie poprawić zasięg przelotowy, lęk z zakresu łagodzenia i poprawa wrażenia użytkownika.
5.Conclusion
Oprócz całkowicie aluminiowej struktury aluminiowej ciężarówki ze stopu aluminiowego wprowadzonego w tym artykule, istnieją różne rodzaje ciężarówek, takie jak aluminiowe panele miodu, aluminiowe plamki, ramy aluminiowe + skórki aluminiowe oraz żelazo-aluminiowe hybrydowe pojemniki ładunkowe . Mają zalety lekkiej, wysokiej wytrzymałości specyficznej i dobrej odporności na korozję i nie wymagają farby elektroforetycznej w celu ochrony korozji, zmniejszając wpływ na środowisko farby elektroforetycznej. Aluminiowa ciężarówka ze stopu aluminiowego zasadniczo rozwiązuje problemy związane z nadmierną wagą, niezgodność z ogłoszeniami i ryzyko regulacyjne tradycyjnych przedziałów towarowych.
Wyciągnięcie jest niezbędną metodą przetwarzania stopów aluminium, a profile aluminium mają doskonałe właściwości mechaniczne, więc sztywność odcinka komponentów jest stosunkowo wysoka. Ze względu na zmienny przekrój stopów aluminium mogą osiągnąć kombinację wielu funkcji komponentów, co czyni go dobrym materiałem do lekkiej motoryzacyjnej. Jednak powszechne stosowanie stopów aluminium staje przed wyzwaniami, takimi jak niewystarczająca możliwość projektowania dla przedziałów towarowych ze stopu aluminium, problemy z formowaniem i spawaniem oraz wysokie koszty rozwoju i promocji nowych produktów. Głównym powodem jest to, że stop aluminium kosztuje więcej niż stal, zanim ekologia recyklingu stopów aluminium staje się dojrzała.
Podsumowując, zakres aplikacji stopów aluminium w samochodach stanie się szerszy, a ich użycie będzie nadal wzrosnąć. W obecnych trendach oszczędności energii, redukcji emisji i rozwoju nowego przemysłu pojazdów energetycznych, z pogłębionym zrozumieniem właściwości stopu aluminium i skutecznymi rozwiązaniami problemów z zastosowaniem stopu aluminium, aluminium wytłaczane będą szersze w lekkiej lekkiej motoryzacyjnej.
Pod redakcją May Jiang z Mat Aluminium
Czas postu: 12-2024
