1. Введение
Автомобильный легкий вес начался в развитых странах и первоначально возглавлял традиционные автомобильные гиганты. При непрерывном развитии он набрал значительный импульс. С момента, когда индийцы впервые использовали алюминиевый сплав для производства автомобильных коленчатых валов, до первого массового производства всех алюминиевых автомобилей Audi в 1999 году, алюминиевый сплав наблюдал надежный рост автомобильных применений из-за своих преимуществ, таких как низкая плотность, высокая удельная сила и жесткость, жестко Хорошая эластичность и воздействие устойчивости, высокая скорость переработки и высокий уровень регенерации. К 2015 году доля применения алюминиевого сплава в автомобилях уже превысила 35%.
Автомобильный легкий веса в Китае начался менее 10 лет назад, и как технологии, так и уровень применения отстают от развитых стран, таких как Германия, Соединенные Штаты и Япония. Тем не менее, с разработкой новых энергетических транспортных средств, легкий материал быстро прогрессирует. Используя рост новых энергетических транспортных средств, автомобильная технология автомобильной легкой связи в Китае демонстрирует тенденцию догонять развитые страны.
Рынок легких материалов Китая огромный. С одной стороны, по сравнению с развитыми странами за границей, технология легких в Китае началась поздно, а общий вес автомобиля больше. Учитывая эталон доли в облегченных материалах в зарубежных странах, в Китае все еще достаточно места для развития. С другой стороны, обусловленная политикой, быстрое развитие новой индустрии энергетических транспортных средств в Китае повысит спрос на легкие материалы и побуждает автомобильные компании двигаться к легким.
Улучшение стандартов выбросов и расхода топлива вызывает ускорение автомобильного легкого веса. Китай полностью внедрил стандарты выбросов в Китае в 2020 году. Согласно «методу оценки и индикаторам расхода топлива автомобилей пассажиров», а также «Дорожная карта технологии энергосбережения и новая технология энергетики», стандарт расхода топлива 5,0 л/км. Принимая во внимание ограниченное пространство для существенных прорывов в области технологии двигателей и сокращения выбросов, принятие мер для легких автомобильных компонентов может эффективно сократить выбросы транспортных средств и расход топлива. Легкий вес новых энергетических транспортных средств стал важным путем для развития отрасли.
В 2016 году Китайское автомобильное инженерное общество выпустило дорожную карту «Новая технология энергетических транспортных средств», которая планировала такие факторы, как энергопотребление, крейсерский диапазон и производственные материалы для новых энергетических транспортных средств с 2020 по 2030 год. Легкий вес будет ключевым направлением Для будущего развития новых энергетических транспортных средств. Легкий вес может увеличить крейсерский диапазон и решить «тревогу диапазона» в новых энергетических транспортных средствах. С ростом спроса на расширенный крейсерский диапазон, автомобильное легкое веса становится неотложной, а продажи новых энергетических транспортных средств значительно выросли в последние годы. В соответствии с требованиями системы счетов и «План развития средней до длительного развития автомобильной промышленности», по оценкам, к 2025 году продажи новых энергетических транспортных средств в Кита Ставка превышает 38%.
2. Характеристики и применения алюминиевого сплава
2.1 Характеристики алюминиевого сплава
Плотность алюминия составляет одну треть стали, что делает ее легче. Он обладает более высокой конкретной силой, хорошей способностью экструзии, сильной коррозионной стойкостью и высокой переработкой. Алюминиевые сплавы характеризуются в первую очередь из -за магния, демонстрируя хорошую термостойкость, хорошие сварки, хорошую силу усталости, неспособность быть укрепленной тепловой обработкой и способностью увеличивать силу посредством холодной работы. 6 -й серия характеризуется в основном состоит из магния и кремния, с MG2SI в качестве основной фазы укрепления. Наиболее широко используемые сплавы в этой категории - 6063, 6061 и 6005A. 5052 Алюминиевая пластина-это алюминиевая пластина серии Al-MG, с магнием в качестве основного легирующего элемента. Это наиболее широко используемый алюминиевый сплав против роста. Этот сплав обладает высокой прочностью, высокой усталостью, хорошей пластичностью и коррозионной стойкостью, не может быть усилена термической обработкой, обладает хорошей пластичностью в полу-холодовом упрочнении работы, низкой пластичности при укреплении холодной работы, хорошей коррозионной стойкости и хорошей сварке. Он используется в основном для таких компонентов, как боковые панели, крышки и дверные панели. 6063 Алюминиевый сплав представляет собой теплопроводимый укрепляющий сплав в серии Al-MG-SI, с магнием и кремнием в качестве основных легирующих элементов. Это теплопроводный профиль алюминиевого сплава укрепляющего алюминиевого сплава со средней прочностью, в основном используемый в структурных компонентах, таких как колонны и боковые панели для переноса прочности. Введение в алюминиевые сплавы показаны в таблице 1.
2.2 Экструзия является важным методом формирования алюминиевого сплава
Экструзия алюминиевого сплава-это метод горячего формирования, и весь производственный процесс включает в себя формирование алюминиевого сплава при трехстороннем сжатии. Весь производственный процесс можно описать следующим образом: a. Алюминиевые и другие сплавы растоплены и бросают в требуемые заготовки из алюминиевого сплава; беременный Предварительно разогретые заготовки помещают в экструзионное оборудование для экструзии. Под действием основного цилиндра заготовка из алюминиевого сплава образуется в требуемые профили через полость формы; в Чтобы улучшить механические свойства алюминиевых профилей, обработка растворов проводится во время или после экструзии, после чего лечение старения. Механические свойства после лечения старения варьируются в зависимости от различных материалов и режимов старения. Состояние термообработки профилей грузовых автомобилей типа показано в таблице 2.
Алюминиевые экструдированные продукты имеют несколько преимуществ по сравнению с другими методами формирования:
а Во время экструзии экструдированный металл получает более сильное и более равномерное трехстороннее сжимающее напряжение в зоне деформации, чем прокатывание и кова, поэтому он может полностью воспроизводить пластичность обработанного металла. Его можно использовать для обработки трудных для деформированных металлов, которые не могут быть обработаны путем прокатки или ковки и могут использоваться для изготовления различных сложных или твердых компонентов поперечного сечения.
беременный Поскольку геометрия алюминиевых профилей может варьироваться, их компоненты имеют высокую жесткость, которая может улучшить жесткость корпуса транспортного средства, уменьшить характеристики его NVH и улучшить характеристики динамического управления транспортным средством.
в Продукты с эффективностью экструзии, после гашения и старения, имеют значительно более высокую продольную прочность (R, RAZ), чем продукты, обрабатываемые другими методами.
дюймовый Поверхность продуктов после экструзии обладает хорошим цветом и хорошей коррозионной устойчивостью, что устраняет необходимость в другой обработке поверхности против коррозии.
эн. Обработка экструзии обладает большой гибкостью, низкими затратами на инструменты и плесенью, а также низкие затраты на изменение конструкции.
фон Из-за управляемости поперечных сечений алюминиевого профиля степень интеграции компонентов может быть увеличена, количество компонентов может быть уменьшено, а различные конструкции поперечного сечения могут достичь точного позиционирования сварки.
Сравнение производительности между экструдированными алюминиевыми профилями для грузовиков типа коробки и простым углеродистой стали показано в таблице 3.
Следующее направление развития профилей алюминиевого сплава для грузовиков типа коробки: дальнейшее улучшение прочности профиля и повышение производительности экструзии. Направление исследований новых материалов для профилей алюминиевого сплава для грузовиков типа коробки показано на рисунке 1.
3. Структура грузовика с сплава алюминиевого сплава, анализ прочности и проверка
3.1 Структура грузовика с сплава алюминиевого сплава
Контейнер для грузовика коробки в основном состоит из узел передней панели, узел левой и правой боковой панели, сборки боковой панели задней дверей, сборки пола, сборки крыши, а также для U-образных болтов, боковых охранников, задних охранников, лопкостей и других аксессуаров Подключено к шасси второго класса. Крестные балки, боковые балки и дверные панели для корпуса коробки изготовлены из экструдированных алюминиевых сплавных профилей, в то время как панели пола и крыши изготовлены из 5052 алюминиевых сплавных пластинок. Структура грузовика с сплава алюминиевого сплава показана на рисунке 2.
Использование процесса горячей экструзии алюминиевого сплава 6 серии может образовывать сложные полые поперечные сечения, конструкция алюминиевых профилей со сложными поперечными сечениями может сохранять материалы, соответствовать требованиям прочности и жесткости продукта и соответствовать требованиям взаимной связи между Различные компоненты. Следовательно, основная структура конструкции луча и моменты секции инерции I и сопротивления моментов W показаны на рисунке 3.
Сравнение основных данных в таблице 4 показывает, что в разделе моменты инерции и сопротивляющиеся моменты разработанного алюминиевого профиля лучше, чем соответствующие данные профиля луча железа. Данные коэффициента жесткости примерно такие же, как и в соответствующем профиле луча железа, и все соответствуют требованиям деформации.
3.2 Вычисление максимального напряжения
Принимая ключевой компонент с нагрузкой, поперечный переход, в качестве объекта, рассчитывается максимальное напряжение. Номинальная нагрузка составляет 1,5 т, а поперечный склад изготовлен из профиля алюминиевого сплава 6063-T6 с механическими свойствами, как показано в таблице 5. Луч упрощается в виде консольной структуры для расчета силы, как показано на рисунке 4.
Принимая балку с зарослом 344 мм, сжатие на балку рассчитывается как F = 3757 N на основе 4,5t, что в три раза превышает стандартную статическую нагрузку. Q = F/L.
где Q - внутреннее напряжение луча под нагрузкой, N/MM; F - нагрузка, передаваемая пучком, рассчитанная на основе в 3 раза превышающей стандартной статической нагрузки, которая составляет 4,5 т; L - длина луча, мм.
Следовательно, внутренний стресс Q - это:
Формула расчета напряжений выглядит следующим образом:
Максимальный момент:
Принимая абсолютное значение момента, M = 274283 N · мм, максимальное напряжение σ = M/(1,05 × w) = 18,78 МПа и максимальное значение напряжения σ <215 МПа, которое отвечает требованиям.
3.3 Характеристики соединения различных компонентов
Алюминиевый сплав имеет плохие сварки, а прочность точки сварки составляет всего 60% от прочности основного материала. Из -за покрытия слоя Al2O3 на поверхности алюминиевого сплава, температура плавления Al2O3 высока, в то время как температура плавления алюминия низкая. Когда алюминиевый сплав приварен, AL2O3 на поверхности должен быть быстро разбит для выполнения сварки. В то же время остаток Al2O3 останется в растворе алюминиевого сплава, влияя на структуру алюминиевого сплава и уменьшая прочность точки сварки алюминиевого сплава. Следовательно, при разработке полностью алюминиевого контейнера эти характеристики полностью рассматриваются. Сварка является основным методом позиционирования, а основные компоненты с нагрузкой подключены болтами. Связи, такие как заклепки и структура ласточки, показаны на рисунках 5 и 6.
Основная структура корпуса с полностью алюминиевой коробкой принимает структуру с горизонтальными лучами, вертикальными колоннами, боковыми балками и краями, перекрывающимися друг с другом. Существует четыре точки соединения между каждым горизонтальным пучком и вертикальной колонной. Точки соединения оснащены зубчатыми прокладками для сетки с зубчатым краем горизонтального пучка, эффективно предотвращая скольжение. Восемь угловых точек в основном соединены стальными вставками ядра, фиксируются болтами и заклепками, и усиливаются 5-миллиметровыми треугольными алюминиевыми пластинами, приваренными внутри коробки, чтобы укрепить угловые позиции внутри. Внешний вид коробки не имеет сварки или открытых точек подключения, обеспечивая общий вид коробки.
3.4 SE Синхронная инженерная технология
SE Синхронная инженерная технология используется для решения проблем, вызванных большими накопленными отклонением размера для соответствующих компонентов в корпусе коробки и трудностями в поиске причин промежутка и плоскостности. Благодаря анализу CAE (см. Рисунок 7-8), сравнительный анализ проводится с помощью железных коробок, чтобы проверить общую прочность и жесткость корпуса коробки, найти слабые точки и принять меры для оптимизации и улучшения схемы проектирования более эффективно Полем
4. Взветлый эффект алюминиевого сплавного грузовика
В дополнение к корпусу коробки, алюминиевые сплавы могут использоваться для замены стали для различных компонентов контейнеров для грузовиков с коробкой, таких как схватки, задние охранники, боковые охранники, защелки дверей, дверные петли и края заднего фартука, достигнув уменьшения веса от 30% до 40% для грузового отсека. Эффект снижения веса для пустого грузового контейнера 4080 мм × 2300 мм × 2200 мм показан в таблице 6. Это принципиально решает проблемы чрезмерного веса, несоблюдение объявлений и регулирующие риски традиционных грузовых компартментов железа.
Заменив традиционную сталь на алюминиевые сплавы для автомобильных компонентов, могут быть достигнуты не только превосходные эффекты легкого веса, но и могут также способствовать экономии топлива, сокращению выбросов и улучшению производительности транспортных средств. В настоящее время существуют различные мнения о вкладе легкого веса в экономию топлива. Результаты исследований Международного алюминиевого института показаны на рисунке 9. Каждое сокращение веса транспортного средства на 10% может снизить расход топлива на 6% до 8%. Основываясь на внутренней статистике, снижение веса каждого автомобиля пассажира на 100 кг может снизить расход топлива на 0,4 л/100 км. Вклад легкого веса в экономию топлива основан на результатах, полученных из различных методов исследования, поэтому существует некоторые вариации. Тем не менее, автомобильное легкое веса оказывает значительное влияние на снижение расхода топлива.
Для электрических транспортных средств эффект легкого веса еще более выражен. В настоящее время единичная плотность энергии энергии электромобилей значительно отличается от плоды традиционных жидких топливных транспортных средств. Вес электроэнергии (включая батарею) электромобилей часто составляет от 20% до 30% от общего веса транспортного средства. Одновременно прорыв в узком месте производительности батарей является всемирным вызовом. Прежде чем произойдет серьезный прорыв в технологии высокопроизводительных батарей, легкий вес является эффективным способом улучшения крейсерского ассортимента электромобилей. На каждые 100 кг снижения веса крейсерский диапазон электромобилей может быть увеличен на 6-11% (взаимосвязь между снижением веса и крейсерским диапазоном показана на рисунке 10). В настоящее время крейсерский диапазон чистых электромобилей не может удовлетворить потребности большинства людей, но снижение веса на определенное количество может значительно улучшить крейсерский диапазон, смягчить тревогу и улучшить пользовательский опыт.
5. КОНКЛИЗ
В дополнение к полностью алюминиевой структуре грузовика из алюминиевого сплава, представленная в этой статье, существуют различные виды грузовиков, такие как алюминиевые сотовые панели, пластины с алюминиевыми пряжками, алюминиевые рамы + алюминиевые кожуры и железные алюминиевые контейнеры гибридных косо Полем Они обладают преимуществами легкого веса, высокой удельной прочности и хорошей коррозионной стойкости и не требуют электрофоретической краски для защиты от коррозии, уменьшая воздействие электрофоретической краски на окружающую среду. Грузовик с алюминиевым сплавом в основном решает проблемы чрезмерного веса, несоблюдения объявлений и нормативных рисков традиционных грузовых компартментов железа.
Экструзия является важным методом обработки для алюминиевых сплавов, а алюминиевые профили обладают превосходными механическими свойствами, поэтому жесткость срезов компонентов относительно высока. Из-за переменного поперечного сечения алюминиевые сплавы могут достичь комбинации нескольких компонентных функций, что делает его хорошим материалом для легкого веса автомобиля. Тем не менее, широко распространенное применение алюминиевых сплавов сталкивается с такими проблемами, как недостаточная проектная способность для алюминиевых грузовых отсеков, формирования и сварки, а также высокие затраты на разработку и продвижение для новых продуктов. Основная причина в том, что алюминиевый сплав стоит больше, чем сталь, прежде чем экология переработки алюминиевых сплавов станет зрелым.
В заключение, применение применения алюминиевых сплавов в автомобилях станет шире, и их использование будет продолжать расти. В нынешних тенденциях экономии энергии, сокращении выбросов и разработке новой индустрии энергетических транспортных средств с углубленным пониманием свойств алюминиевого сплава и эффективных решений проблем применения алюминиевого сплава, алюминиевые экструзионные материалы будут более широко использоваться при легком весе.
Под редакцией мая Цзян из Mat Aluminum
Время поста: 12-2024
