1. Introdukcia
Automobilové svetlo začalo v rozvinutých krajinách a spočiatku ho viedli tradičné automobilové giganty. Pri nepretržitom vývoji získal významnú dynamiku. Od doby, keď Indiáni prvýkrát použili zliatinu hliníka na výrobu automobilových kľukových hriadeľov do prvej hromadnej výroby Audi v roku 1999, zliatina hliníka zaznamenala robustný rast v automobilových aplikáciách kvôli svojim výhodám, ako je nízka hustota, vysoká špecifická pevnosť, stuhnutosť, Dobrá elasticita a odolnosť proti nárazu, vysoká recyklovateľnosť a vysoká miera regenerácie. Do roku 2015 už podiel aplikácie hliníkovej zliatiny v automobiloch už prekročil 35%.
Čínsky automobilový ľahký svetlo začal pred menej ako 10 rokmi a úroveň technológií aj na úrovni aplikácií zaostáva za rozvinutými krajinami ako Nemecko, Spojené štáty a Japonsko. S rozvojom nových energetických vozidiel však materiálne ľahké váhy rýchlo postupuje. Čínsky automobilový ľahký technológia, ktorý využíva vzostup nových energetických vozidiel, ukazuje trend doháňania sa s rozvinutými krajinami.
Čínsky trh s ľahkými materiálmi je obrovský. Na jednej strane, v porovnaní s rozvinutými krajinami v zahraničí, sa čínska technológia ľahkej hmotnosti začala neskoro a celková hmotnosť obrubníka vozidla je väčšia. Vzhľadom na referenčnú hodnotu podielu ľahkých materiálov v zahraničných krajinách je v Číne stále dostatok priestoru pre rozvoj. Na druhej strane, poháňaný politikami, rýchly rozvoj nového priemyslu energetických vozidiel v Číne zvýši dopyt po ľahkých materiáloch a povzbudí automobilové spoločnosti, aby sa posunuli smerom k ľahkým váham.
Zlepšenie štandardov emisií a spotreby paliva je nútenie zrýchlenia automobilového ľahkého ľahkého. Čína v roku 2020 plne implementovala emisné normy Číny VI. Berúc do úvahy obmedzený priestor pre značné prielomy v oblasti technológie motorov a zníženia emisií, prijatie opatrení na ľahké automobilové komponenty môže účinne znížiť emisie vozidla a spotrebu paliva. Ľahká váha nových energetických vozidiel sa stala nevyhnutnou cestou rozvoja tohto odvetvia.
V roku 2016 spoločnosť China Automotive Engineering Society vydala cestovnú mapu „úspory energie a novej technológie energetických vozidiel“, ktorá plánovala faktory, ako je spotreba energie, cestovný rozsah a výrobné materiály pre nové energetické vozidlá od roku 2020 do roku 2030. Ľahké váhy bude kľúčovým smerom. pre budúci vývoj nových energetických vozidiel. Ľahké váhy môže zvýšiť cestovný rozsah a riešiť „úzkosť rozsahu“ v nových energetických vozidlách. S rastúcim dopytom po rozšírenom plavbe sa automobilové ľahké váhy stáva naliehavým a predaj nových energetických vozidiel sa v posledných rokoch výrazne zvýšil. Podľa požiadaviek skórneho systému a „strednodobého plánu rozvoja pre automobilový priemysel“ sa odhaduje, že do roku 2025 bude predaj nových energetických vozidiel v Číne prekročiť 6 miliónov kusov so zloženým ročným rastom rastu sadzba presahujúca 38%.
2. Charakteristiky a aplikácie zliatiny ALLEMIM
2.1 Charakteristiky zliatiny hliníka
Hustota hliníka je jedna tretina ocele, vďaka čomu je ľahšia. Má vyššiu špecifickú pevnosť, dobrú extrúziu, silnú odolnosť proti korózii a vysoká recyklovateľnosť. Hliníkové zliatiny sa vyznačujú primárne zložením z horčíka, vykazujú dobrú tepelnú odolnosť, dobré vlastnosti zvárania, dobrú únavovú pevnosť, neschopnosť posilniť tepelným spracovaním a schopnosť zvýšiť silu prostredníctvom práce na zachladenie. Séria 6 sa vyznačuje primárne zložením z horčíka a kremíka, pričom Mg2Si je hlavnou fázou posilňovania. Najčastejšie používané zliatiny v tejto kategórii sú 6063, 6061 a 6005A. Hliníková doska 5052 je hliníková doska série al-Mg, s horčíkmi ako hlavným prvkom legovania. Je to najčastejšie používaná zliatina hliníka proti nároku. Táto zliatina má vysokú pevnosť, vysokú únavovú pevnosť, dobrú plasticitu a odolnosť proti korózii, nemožno posilniť tepelným úpravou, má dobrú plasticitu v polotudnom tvrdení práce, nízkej plasticite v kategórii práce, dobrú odolnosť proti korózii a dobré zváracie vlastnosti. Používa sa hlavne pre komponenty, ako sú bočné panely, kryty strechy a dvere. 6063 zliatiny hliníka je zliatinou ošetrenej tepelne v sérii Al-Mg-SI, s horčíkmi a kremíkmi ako hlavnými prvkami na legovanie. Je to tepelne ošetrený posilňovateľný profil zliatiny hliníka so strednou pevnosťou, ktorý sa používa hlavne v štrukturálnych komponentoch, ako sú stĺpy a bočné panely na prepravu pevnosti. Úvod do stupňov zliatiny hliníka je uvedený v tabuľke 1.
2.2 Extrúzia je dôležitá metóda formovania zliatiny hliníka
Extrúzia zliatiny hliníka je metóda formovania horúcej a celý výrobný proces zahŕňa vytvorenie zliatiny hliníka v trojcestnom tlakovom strese. Celý výrobný proces možno opísať nasledovne: a. Hliník a iné zliatiny sa roztopia a vrhajú sa do požadovaných hliníkových zliatinových bratov; b. Predhrievané brady sa vložia do extrúzneho zariadenia na extrúziu. Pri pôsobení hlavného valca sa hliníková zliatina zatvára do požadovaných profilov dutinou formy; c. Aby sa zlepšili mechanické vlastnosti profilov hliníka, liečba roztoku sa vykonáva počas extrúzie alebo po extrúzii, po ktorej nasleduje starnúca liečba. Mechanické vlastnosti po starnutí liečby sa líšia podľa rôznych materiálov a režimov starnutia. Stav tepelného úpravy profilov nákladných vozidiel typu krabičky je uvedený v tabuľke 2.
Hliníkové zliatiny extrudované produkty majú oproti iným metódam formovania niekoľko výhod:
a. Počas extrúzie získava extrudovaný kov v deformačnej zóne silnejšie a rovnomernejšie tlakové napätie ako valcovanie a kovanie, takže môže plne hrať plasticitu spracovaného kovu. Môže sa použiť na spracovanie ťažko zložitých kovov, ktoré sa nedajú spracovať valením alebo kovaním, a môže sa použiť na výrobu rôznych komplexných komponentov dutej alebo pevného prierezu.
b. Pretože geometria hliníkových profilov sa môže meniť, ich komponenty majú vysokú tuhosť, ktorá môže zlepšiť tuhosť tela vozidla, znížiť jeho charakteristiky NVH a zlepšiť dynamické charakteristiky riadenia vozidla.
c. Výrobky s extrúznou účinnosťou po ochladení a starnutí majú výrazne vyššiu pozdĺžnu pevnosť (R, RAZ) ako výrobky spracované inými metódami.
d. Povrch výrobkov po extrúzii má dobrú farbu a dobrú odolnosť proti korózii, čím sa eliminuje potreba iného protiorózneho povrchového spracovania.
e. Spracovanie extrúzie má veľkú flexibilitu, nízke náklady na náradie a náklady na plesne a nízke náklady na zmenu dizajnu.
f. V dôsledku kontrolovateľnosti prierezov hliníkového profilu sa môže zvýšiť stupeň integrácie komponentov, počet komponentov sa môže znížiť a rôzne návrhy prierezu môžu dosiahnuť presné polohovanie zvárania.
Porovnanie výkonnosti medzi extrudovanými hliníkovými profilmi pre nákladné autá typu krabičky a čistá uhlíková oceľ je uvedené v tabuľke 3.
Ďalší vývojový smer profilov zliatiny hliníkovej zliatiny pre nákladné vozidlá typu boxu: ďalšie zlepšenie sily profilu a zvýšenie extrúzneho výkonu. Smer výskumu nových materiálov pre profily zliatiny hliníkovej zliatiny pre nákladné autá typu krabicu je znázornený na obrázku 1.
3. ALEMINÍNA ZLATIE ŠTRUKETY STRUKTÚRY, ANALÝZA SILY A OVERIÁCIA
3.1 Štruktúra nákladného vozidla z hliníka zliatiny
Kontajner nákladného automobilového vozíka sa skladá hlavne z zostavy predného panela, zostavy ľavého a pravého bočného panela, zostava bočného panela zadných dverí, zostava podlahy, strešnej zostavy, ako aj skrutiek v tvare U, bočných ochranných krytov, zadných chráničov, bahenných klapiek a iných doplnkov pripojené k podvozku druhej triedy. Krížové lúče, stĺpy, stĺpy, bočné lúče a panely dverí sú vyrobené z extrudovaných profilov z hliníkovej zliatiny, zatiaľ čo podlahové a strešné panely sú vyrobené z plochých platničiek z hliníkovej zliatiny. Štruktúra nákladného vozidla z hliníkovej zliatiny je znázornená na obrázku 2.
Pomocou procesu extrúzie horúceho extrúzneho zliatiny série 6 môže tvoriť komplexné prierezy dutiny, návrh hliníkových profilov s komplexnými prierezmi môže ušetriť materiály, spĺňať požiadavky pevnosti a tuhosti produktu a spĺňať požiadavky vzájomného spojenia medzi vzájomným spojením Rôzne komponenty. Preto sú na obrázku 3 znázornené hlavné konštrukčné štruktúra lúča a sekčné momenty zotrvačnosti I a odolné momenty W.
Porovnanie hlavných údajov v tabuľke 4 ukazuje, že sekčné momenty zotrvačnosti a odolné momenty navrhnutého hliníkového profilu sú lepšie ako zodpovedajúce údaje profilu lúča vyrobeného železom. Údaje o koeficiente tuhosti sú zhruba rovnaké ako údaje o príslušnom profile lúča vyrobeného železom a všetky spĺňajú požiadavky na deformáciu.
3.2 Výpočet maximálneho napätia
Vzhľadom na komponent zaťaženia kľúčov, krížový lúč, ako objekt, sa počíta maximálne napätie. Menovité zaťaženie je 1,5 T a krížový lúč je vyrobený z profilu zliatiny hliníka 6063-T6 s mechanickými vlastnosťami, ako je uvedené v tabuľke 5. Žoble je zjednodušené ako konzolová štruktúra na výpočet sily, ako je znázornené na obrázku 4.
Ak sa privádza lúč rozpätia 344 mm, kompresívne zaťaženie lúča sa vypočíta ako F = 3757 N na základe 4,5 T, čo je trojnásobok štandardného statického zaťaženia. Q = f/l
kde q je vnútorné napätie lúča pod záťažou, N/mm; F je záťaž, ktorý znáša lúč, vypočítaný na základe 3 -násobku štandardného statického zaťaženia, ktoré je 4,5 t; L je dĺžka lúča, mm.
Preto vnútorný stres Q je:
Vzorec výpočtu napätia je nasledujúci:
Maximálny moment je:
Berúc absolútnu hodnotu momentu, M = 274283 n · mm, maximálne napätie σ = m/(1,05 × W) = 18,78 MPa a maximálna hodnota napätia σ <215 MPa, ktorá spĺňa požiadavky.
3.3 Charakteristiky pripojenia rôznych komponentov
Hliníková zliatina má zlé zváračské vlastnosti a jeho pevnosť zvárania je iba 60% pevnosti základného materiálu. V dôsledku pokrytia vrstvy AL2O3 na povrchu hliníkovej zliatiny je bod topenia AL2O3 vysoký, zatiaľ čo bod topenia hliníka je nízky. Ak je zliatina hliníka zváraná, musí sa AL2O3 na povrchu rýchlo prelomiť, aby sa zváral. Zvyšok AL2O3 zostane zároveň v roztoku zliatiny hliníka, ktorý ovplyvní štruktúru zliatiny hliníka a zníži pevnosť bodu zvárania hliníkovej zliatiny. Preto sa tieto charakteristiky plne uvažujú pri navrhovaní kontajnera celej hliníku. Zváranie je metóda hlavnej polohy a hlavné komponenty zaťaženia sú spojené skrutkami. Pripojenia, ako je strhovanie a konštrukcia rúry, sú znázornené na obrázkoch 5 a 6.
Hlavná štruktúra tela s hliníkovým boxom prijíma štruktúru s vodorovnými lúčmi, vertikálnymi stĺpmi, bočnými lúčmi a okrajovými lúčmi. Medzi každým horizontálnym lúčom a vertikálnym stĺpom sú štyri pripojené body. Pripojené body sú vybavené zúbkovanými tesneniami, ktoré sa zapájajú s vrúbkovaným okrajom horizontálneho lúča, čím sa účinne bránia kĺzaniu. Osem rohových bodov je spojených hlavne vložkami z oceľových jadier, pripevnených skrutkami a samoliečiacimi nimi a posilnené 5 mm trojuholníkovovými hliníkovými doskami zváranými vo vnútri škatule, aby sa interne posilnili rohové polohy. Vonkajší vzhľad škatule nemá žiadne zváranie ani exponované pripojené body, ktoré zabezpečujú celkový vzhľad škatule.
3.4 SE Synchrónna technológia inžinierstva
Technológia SE Synchrónna inžinierska sa používa na riešenie problémov spôsobených veľkými akumulovanými odchýlkami veľkosti pre zhodné komponenty v tele krabice a ťažkosti pri hľadaní príčin medzier a zlyhaní rovinnosti. Prostredníctvom analýzy CAE (pozri obrázok 7-8) sa vykonáva porovnávacia analýza s telámi vyrábaných železo, aby sa skontrolovala celková pevnosť a tuhosť tela boxu, našla slabé body a prijala opatrenia na optimalizáciu a zlepšenie konštrukčnej schémy efektívnejšie .
4. Vplyv hliníkovej zliatiny kamiónu pre hliníkovú zliatinu
Okrem tela krabice sa zliatiny hliníka môžu použiť na nahradenie ocele pre rôzne komponenty kontajnerov k nákladným automobilom typu krabičky, ako sú blatníky, zadné chrániče, bočné ochranné kryty, dverové západky, pánty dverí a okraje zadnej zástery, dosahujú 30% až 40% pre nákladný priestor. Účinok redukcie hmotnosti pre prázdne 4080 mm × 2300 mm × 2200 mm nákladný kontajner je uvedený v tabuľke 6. Toto zásadne rieši problémy nadmernej hmotnosti, nesúlad s oznámeniami a regulačné riziká tradičných nákladných kompartmentov vyrábaných železom.
Nahradením tradičnej ocele hliníkovými zliatinami pre automobilové komponenty je možné dosiahnuť nielen vynikajúce ľahké efekty, ale môže tiež prispieť k úsporám paliva, zníženiu emisií a zlepšeniu výkonu vozidla. V súčasnosti existujú rôzne názory na prínos ľahkej váhy k úsporám paliva. Výsledky výskumu Medzinárodného hliníkového inštitútu sú uvedené na obrázku 9. Každé 10% zníženie hmotnosti vozidla môže znížiť spotrebu paliva o 6% až 8%. Na základe domácej štatistiky môže zníženie hmotnosti každého osobného vozidla o 100 kg znížiť spotrebu paliva o 0,4 l/100 km. Príspevok ľahkej váhy k úsporám paliva je založený na výsledkoch získaných z rôznych výskumných metód, takže existujú určité variácie. Automobilové ľahké váhy však má významný vplyv na zníženie spotreby paliva.
Pre elektrické vozidlá je ľahký efekt ešte výraznejší. V súčasnosti sa jednotková hustota energetických batérií elektrických vozidiel výrazne líši od hustoty tradičných vozidiel s tekutými palivami. Hmotnosť napájacieho systému (vrátane batérie) elektrických vozidiel často predstavuje 20% až 30% z celkovej hmotnosti vozidla. Súčasne je prelomom prelomením výkonnostného prekážky batérií celosvetovou výzvou. Predtým, ako dôjde k významnému prielomu vo vysoko výkonnej technológii batérií, je ľahká váha efektívnym spôsobom, ako zlepšiť cestovný rozsah elektrických vozidiel. Za každé zníženie hmotnosti 100 kg sa môže plaviaci rozsah elektrických vozidiel zvýšiť o 6% až 11% (vzťah medzi redukciou hmotnosti a plaviacim rozsahom je znázornený na obrázku 10). V súčasnosti nemôže cestovný rozsah čistých elektrických vozidiel uspokojiť potreby väčšiny ľudí, ale zníženie hmotnosti o určité množstvo môže výrazne zlepšiť plavbu, zmiernenie úzkosti rozsahu a zlepšenie skúseností používateľa.
5. Dohoda
Okrem celkovej hliníkovej štruktúry nákladného vozidla z zliatiny hliníka zavedené v tomto článku existujú rôzne typy nákladných automobilov, ako sú hliníkové plástové panely, hliníkové sponky, hliníkové rámy + hliníkové kožu . Majú výhody ľahkej hmotnosti, vysokej špecifickej pevnosti a dobrého odporu korózie a nevyžadujú elektroforetickú farbu na ochranu korózie, čím sa znižuje vplyv elektroforetickej farby. Hliníkový zliatinový kamión zásadne rieši problémy s nadmernou hmotnosťou, nesúlad s oznámeniami a regulačné riziká tradičných nákladných priehradiek vyrobených železom.
Extrúzia je nevyhnutnou metódou spracovania zliatin hliníka a profily hliníka majú vynikajúce mechanické vlastnosti, takže tuhosť komponentov je relatívne vysoká. V dôsledku premenlivého prierezu môžu hliníkové zliatiny dosiahnuť kombináciu funkcií viacerých komponentov, čo z neho robí dobrý materiál pre automobilové ľahké váhy. Rozsiahle uplatňovanie hliníkových zliatin však čelí výzvam, ako je nedostatočná konštrukčná schopnosť pre nákladné priestory z hliníkovej zliatiny, problémy s formovaním a zváraním a vysoké náklady na rozvoj a propagáciu nových výrobkov. Hlavným dôvodom je stále to, že hliníková zliatina stojí viac ako oceľ pred tým, ako sa zrelá ekológia hliníkových zliatin.
Záverom je, že rozsah aplikácie hliníkových zliatin v automobiloch sa rozšíri a ich použitie sa bude naďalej zvyšovať. V súčasných trendoch úspory energie, znižovania emisií a vývoja nového priemyslu energetických vozidiel, s prehlbujúcim sa pochopením vlastností zliatiny hliníka a účinných riešení problémov s aplikáciou zliatiny hliníka sa pri automobilových ľahkých vápnach široko používajú hliníkové extrúzne materiály.
Editoval máj Jiang z mat hliníka
Čas príspevku: január 12-2024
