1.
Otomotiv hafifleme gelişmiş ülkelerde başladı ve başlangıçta geleneksel otomotiv devleri tarafından yönetildi. Sürekli gelişme ile önemli bir ivme kazanmıştır. Kızılderililerin otomotiv krank milleri üretmek için alüminyum alaşımı ilk kullandıkları zamandan, 1999 yılında alüminyum alaşımlarının ilk kitlesel üretimine, alüminyum alaşımı, düşük yoğunluklu, yüksek spesifik mukavemet ve sertlik gibi avantajları nedeniyle otomotiv uygulamalarında sağlam bir büyüme gördü. İyi esneklik ve darbe direnci, yüksek geri dönüşüm ve yüksek rejenerasyon oranı. 2015 yılına kadar, otomobillerde alüminyum alaşımının uygulama oranı zaten%35'i aşmıştı.
Çin'in otomotiv hafifliği 10 yıldan daha kısa bir süre önce başladı ve hem teknoloji hem de uygulama seviyesi Almanya, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya gibi gelişmiş ülkelerin gerisinde kaldı. Bununla birlikte, yeni enerji araçlarının geliştirilmesiyle, malzeme hafifliği hızla ilerliyor. Yeni enerji araçlarının yükselişinden yararlanan Çin'in otomotiv hafifleme teknolojisi, gelişmiş ülkelerle yetişme eğilimi gösteriyor.
Çin'in Hafif Malzeme pazarı çok geniş. Bir yandan, yurtdışındaki gelişmiş ülkelerle karşılaştırıldığında, Çin'in hafifleme teknolojisi geç başladı ve genel araç kaldırma ağırlığı daha büyük. Hafif malzemelerin yabancı ülkelerdeki oranının ölçütü göz önüne alındığında, Çin'de hala kalkınma için geniş bir alan var. Öte yandan, politikalar tarafından yönlendirilen Çin'in yeni enerji araç endüstrisinin hızlı gelişimi, hafif malzemelere olan talebi artıracak ve otomotiv şirketlerini hafifliğe doğru ilerlemeye teşvik edecektir.
Emisyon ve yakıt tüketimi standartlarının iyileştirilmesi, otomotiv hafifliğinin hızlanmasını zorlamaktadır. Çin, 2020 yılında Çin VI emisyon standartlarını tamamen uyguladı. Motor teknolojisi ve emisyon azaltmasında önemli atılımlar için sınırlı alan dikkate alındığında, hafif otomotiv bileşenlerine yönelik önlemlerin benimsenmesi araç emisyonlarını ve yakıt tüketimini etkili bir şekilde azaltabilir. Yeni enerji araçlarının hafif olması, endüstrinin gelişimi için önemli bir yol haline gelmiştir.
2016 yılında Çin Otomotiv Mühendisliği Derneği, 2020'den 2030'a kadar yeni enerji araçları için enerji tüketimi, seyir menzili ve üretim malzemeleri gibi faktörleri planlayan “Enerji Tasarrufu ve Yeni Enerji Araç Teknolojisi Yol Haritası” nı yayınladı. Yeni enerji araçlarının gelecekteki gelişimi için. Hafiflik, seyir aralığını artırabilir ve yeni enerji araçlarındaki “menzil kaygısı” adresini adresleyebilir. Uzatılmış seyir aralığı için artan talep ile otomotiv hafifliği acil hale geliyor ve yeni enerji araçlarının satışı son yıllarda önemli ölçüde arttı. Skor sisteminin gereksinimlerine ve “Otomotiv Endüstrisi için Orta Aralık Orta Geliştirme Planı” na göre, 2025 yılına kadar Çin'in yeni enerji araçlarının satışının 6 milyon adet aşacağı tahmin ediliyor. %38'i aşan oran.
2. ALüminyum Alaşım Özellikleri ve Uygulamaları
2.1 Alüminyum alaşımının özellikleri
Alüminyum yoğunluğu çeliğin üçte biridir ve daha hafif hale getirir. Daha yüksek spesifik mukavemete, iyi ekstrüzyon kabiliyetine, güçlü korozyon direncine ve yüksek geri dönüşümüne sahiptir. Alüminyum alaşımları, öncelikle magnezyumdan oluşmak, iyi ısı direnci, iyi kaynak özellikleri, iyi yorgunluk mukavemeti, ısıl işlem ile güçlendirilememe ve soğuk çalışma yoluyla gücü artırma yeteneği ile karakterize edilir. 6 serisi, ana güçlendirme aşaması olarak MG2SI ile öncelikle magnezyum ve silikondan oluşur. Bu kategoride en yaygın kullanılan alaşımlar 6063, 6061 ve 6005A'dır. 5052 Alüminyum plaka, ana alaşım elemanı olarak magnezyum bulunan bir Al-Mg serisi alaşımlı alüminyum plakadır. En yaygın kullanılan rust anti-alüminyum alaşımdır. Bu alaşım yüksek mukavemet, yüksek yorgunluk mukavemeti, iyi plastisite ve korozyon direncine sahiptir, ısıl işlem ile güçlendirilemez, yarı soğuk çalışma sertleşmesinde iyi plastisiteye, soğuk iş sertleşmesinde düşük plastisite, iyi korozyon direnci ve iyi kaynak özelliklerine sahiptir. Esas olarak yan paneller, çatı kapakları ve kapı panelleri gibi bileşenler için kullanılır. 6063 Alüminyum alaşımı, AL-MG-SI serisinde, ana alaşım elemanları olarak magnezyum ve silikon ile ısıl işlem görülebilir bir güçlendirici alaşımdır. Mukavemet taşımak için sütunlar ve yan paneller gibi yapısal bileşenlerde kullanılan orta mukavemete sahip ısıl işlem görülebilir bir güçlendirici alüminyum alaşım profilidir. Alüminyum alaşım derecelerine giriş Tablo 1'de gösterilmiştir.
2.2 Ekstrüzyon, alüminyum alaşımının önemli bir biçimlendirme yöntemidir
Alüminyum alaşım ekstrüzyonu sıcak bir şekillendirme yöntemidir ve tüm üretim işlemi, üç yönlü basınç stresi altında alüminyum alaşımının oluşturulmasını içerir. Tüm üretim süreci aşağıdaki gibi tanımlanabilir: a. Alüminyum ve diğer alaşımlar eritilir ve gerekli alüminyum alaşım kütüklerine dökülür; B. Önceden ısıtılmış kütükler ekstrüzyon için ekstrüzyon ekipmanına konur. Ana silindirin etkisi altında, alüminyum alaşım kütlesi kalıp boşluğu yoluyla gerekli profillere oluşturulur; C. Alüminyum profillerin mekanik özelliklerini iyileştirmek için, çözelti tedavisi ekstrüzyon sırasında veya sonrasında çözelti işlemi, ardından yaşlanma tedavisi yapılır. Yaşlanma tedavisinden sonra mekanik özellikler farklı malzemelere ve yaşlanma rejimlerine göre değişir. Kutu tipi kamyon profillerinin ısıl işlem durumu Tablo 2'de gösterilmiştir.
Alüminyum alaşımlı ekstrüde ürünlerin diğer şekillendirme yöntemlerine göre çeşitli avantajları vardır:
A. Ekstrüzyon sırasında, ekstrüde metal, deformasyon bölgesinde yuvarlanan ve dövmeden daha güçlü ve daha düzgün bir üç yönlü basınç gerilimi elde eder, böylece işlenmiş metalin plastisitesini tamamen çalabilir. Haddeleme veya dövme ile işlenemeyen ve çeşitli karmaşık içi boş veya katı kesit bileşenleri yapmak için kullanılabilen tanımlanması zor metalleri işlemek için kullanılabilir.
B. Alüminyum profillerin geometrisi değiştirilebileceğinden, bileşenleri yüksek sertliğe sahiptir, bu da araç gövdesinin sertliğini artırabilir, NVH özelliklerini azaltabilir ve araç dinamik kontrol özelliklerini iyileştirebilir.
C. Ekstrüzyon verimliliğine sahip ürünler, söndürme ve yaşlanmadan sonra, diğer yöntemlerle işlenen ürünlerden önemli ölçüde daha yüksek boylamsal mukavemete (R, RAZ) sahiptir.
D. Ekstrüzyondan sonra ürünlerin yüzeyi iyi bir renk ve iyi korozyon direncine sahiptir ve diğer korozyon anti-yüzey işlemine olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
e. Ekstrüzyon işleme büyük esnekliğe, düşük takım ve kalıp maliyetlerine ve düşük tasarım değişikliği maliyetlerine sahiptir.
F. Alüminyum profil kesitlerinin kontrol edilebilirliği nedeniyle, bileşen entegrasyonunun derecesi artırılabilir, bileşenlerin sayısı azaltılabilir ve farklı kesit tasarımları hassas kaynak konumlandırması elde edebilir.
Kutu tipi kamyonlar ve düz karbon çelik için ekstrüde alüminyum profiller arasındaki performans karşılaştırması Tablo 3'te gösterilmiştir.
Kutu tipi kamyonlar için alüminyum alaşım profillerinin bir sonraki geliştirme yönü: profil gücünü daha da geliştirmek ve ekstrüzyon performansını arttırmak. Kutu tipi kamyonlar için alüminyum alaşım profilleri için yeni malzemelerin araştırma yönü Şekil 1'de gösterilmektedir.
3. ALüminyum Alaşım Kutusu Kamyon Yapısı, Güç Analizi ve Doğrulama
3.1 Alüminyum Alaşım Kutusu Kamyon Yapısı
Kutu kamyon kabı esas olarak ön panel düzeneği, sol ve sağ yan panel düzeneği, arka kapı yan paneli düzeneği, zemin düzeneği, çatı düzeneği, ayrıca U şeklinde cıvatalar, yan korumalar, arka korumalar, çamur flepleri ve diğer aksesuarlardan oluşur. ikinci sınıf şasiye bağlı. Kutu gövdesi çapraz kirişler, sütunlar, yan kirişler ve kapı panelleri alüminyum alaşımlı ekstrüde profillerden yapılmış, zemin ve çatı panelleri 5052 alüminyum alaşım düz plakalardan yapılmıştır. Alüminyum alaşım kutu kamyonunun yapısı Şekil 2'de gösterilmektedir.
6 serisi alüminyum alaşımının sıcak ekstrüzyon işlemini kullanarak karmaşık içi boş kesitler oluşturabilir, karmaşık kesitlere sahip alüminyum profillerin tasarımı malzemeleri tasarruf edebilir, ürün gücü ve sertlik gereksinimlerini karşılayabilir ve karşılıklı bağlantı gereksinimlerini karşılayabilir. Çeşitli bileşenler. Bu nedenle, ana ışın tasarım yapısı ve atalet I'in kesit momentleri ve W direnç anları Şekil 3'te gösterilmektedir.
Tablo 4'teki ana verilerin karşılaştırılması, ataletin kesit momentlerinin ve tasarlanmış alüminyum profilin direnç anlarının demir yapımı ışın profilinin karşılık gelen verilerinden daha iyi olduğunu göstermektedir. Sertlik katsayısı verileri kabaca karşılık gelen demir yapımı ışın profiliyle aynıdır ve hepsi deformasyon gereksinimlerini karşılar.
3.2 Maksimum stres hesaplaması
Anahtar yük taşıma bileşenini alarak, çapraz kiriş, nesne olarak maksimum stres hesaplanır. Nominal yük 1.5 T'dir ve çapraz kiriş, Tablo 5'te gösterildiği gibi mekanik özelliklere sahip 6063-T6 alüminyum alaşım profilinden yapılmıştır. Kiriş, Şekil 4'te gösterildiği gibi kuvvet hesaplaması için bir konsol yapısı olarak basitleştirilmiştir.
344 mm açıklık ışını alındığında, ışın üzerindeki basınç yükü, standart statik yükün üç katı olan 4.5T'ye göre f = 3757 n olarak hesaplanır. q = f/l
burada q, yükün altındaki kirişin iç gerilimidir, n/mm; F, ışın tarafından kaynaklanan yüktür, 4.5 T olan standart statik yükün 3 katına göre hesaplanır; L ışının uzunluğudur, mm.
Bu nedenle, iç stres q:
Stres hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:
Maksimum an:
Anın mutlak değerini alarak, M = 274283 N · mm, maksimum stres σ = m/(1.05 × w) = 18.78 MPa ve gereksinimleri karşılayan maksimum stres değeri σ <215 MPa.
3.3 Çeşitli bileşenlerin bağlantı özellikleri
Alüminyum alaşımı zayıf kaynak özelliklerine sahiptir ve kaynak noktası mukavemeti taban malzeme gücünün sadece% 60'ıdır. Alüminyum alaşım yüzeyinde bir AL2O3 tabakasının kaplanması nedeniyle, Al2O3'ün erime noktası yüksekken, alüminyumun erime noktası düşüktür. Alüminyum alaşımı kaynaklandığında, kaynak yapmak için yüzeydeki AL2O3 hızla kırılmalıdır. Aynı zamanda, Al2O3 kalıntısı alüminyum alaşım çözeltisinde kalacak, alüminyum alaşım yapısını etkileyecek ve alüminyum alaşım kaynak noktasının mukavemetini azaltacaktır. Bu nedenle, tamamen alüminyum bir kap tasarlarken, bu özellikler tamamen dikkate alınır. Kaynak ana konumlandırma yöntemidir ve ana yük taşıyan bileşenler cıvatalarla bağlanır. Perçinleme ve kırlangıç yapısı gibi bağlantılar Şekil 5 ve 6'da gösterilmektedir.
Tüm alüminyum kutu gövdesinin ana yapısı, yatay ışınlar, dikey sütunlar, yan ışınlar ve birbirleriyle birbirine geçen kenar ışınları olan bir yapı benimser. Her yatay ışın ve dikey sütun arasında dört bağlantı noktası vardır. Bağlantı noktaları, yatay ışının tırtıklı kenarı ile örgü için tırtıklı contalarla donatılmıştır ve kaymayı etkili bir şekilde önler. Sekiz köşe noktası esas olarak çelik çekirdek ekleri ile bağlanır, cıvatalar ve kendi kendine kilitlenen perçinlerle sabitlenir ve köşe konumlarını dahili olarak güçlendirmek için kutunun içine kaynaklanmış 5 mm üçgen alüminyum plakalarla güçlendirilir. Kutunun harici görünümünde, kutunun genel görünümünü sağlayan kaynak veya açık bağlantı noktaları yoktur.
3.4 SYSCHRONOUS MÜHENDİSLİK TEKNOLOJİSİ
SE senkron mühendislik teknolojisi, kutu gövdesindeki bileşenleri eşleştirme için büyük birikmiş boyut sapmalarının neden olduğu sorunları ve boşlukların ve düzlük arızalarının nedenlerini bulmada zorlukları çözmek için kullanılır. CAE analizi yoluyla (bkz. Şekil 7-8), kutu gövdesinin genel gücünü ve sertliğini kontrol etmek, zayıf noktaları bulmak ve tasarım şemasını daha etkili bir şekilde optimize etmek ve geliştirmek için önlemler almak için demir yapımı kutu gövdeleri ile bir karşılaştırma analizi yapılır. .
4. Alüminyum Alaşım Kutusu Kamyonunun Hafif Oluşturma Etkisi
Kutu gövdesine ek olarak, alüminyum alaşımlar, çamurluklar, arka korumalar, yan korumalar, kapı mandalları, kapı menteşeleri ve arka önlük kenarları gibi kutu tipi kamyon kaplarının çeşitli bileşenleri için çeliği değiştirmek için kullanılabilir. Kargo bölmesi için% 30 ila% 40. Boş 4080mm × 2300mm × 2200mm kargo konteyneri için ağırlık azaltma etkisi Tablo 6'da gösterilmiştir. Bu, aşırı ağırlık sorunlarını, duyurulara uymama ve geleneksel demir yapımı kargo bölmelerinin düzenleyici risklerini temel olarak çözer.
Otomotiv bileşenleri için geleneksel çeliği alüminyum alaşımlarla değiştirerek, sadece mükemmel hafifleme efektleri elde edilemez, aynı zamanda yakıt tasarrufuna, emisyon azaltmaya ve geliştirilmiş araç performansına da katkıda bulunabilir. Şu anda, hafiflemenin yakıt tasarruflarına katkısı hakkında çeşitli görüşler bulunmaktadır. Uluslararası Alüminyum Enstitüsü'nün araştırma sonuçları Şekil 9'da gösterilmektedir. Araç ağırlığındaki her% 10 azalma yakıt tüketimini% 6 ila% 8 oranında azaltabilir. Yurtiçi istatistiklere dayanarak, her binek otomobilin ağırlığını 100 kg azaltmak yakıt tüketimini 0,4 l/100 km azaltabilir. Hafiflemenin yakıt tasarrufuna katkısı, farklı araştırma yöntemlerinden elde edilen sonuçlara dayanmaktadır, bu nedenle bazı değişiklikler vardır. Bununla birlikte, otomotiv hafiflemesinin yakıt tüketimini azaltma üzerinde önemli bir etkisi vardır.
Elektrikli araçlar için hafifleme etkisi daha da belirgindir. Şu anda, elektrikli araç güç pillerinin birim enerji yoğunluğu, geleneksel sıvı yakıt araçlarından önemli ölçüde farklıdır. Elektrikli araçların güç sisteminin (pil dahil) ağırlığı genellikle toplam araç ağırlığının% 20 ila% 30'unu oluşturur. Eşzamanlı olarak, pillerin performans darboğazını kırmak dünya çapında bir zorluktur. Yüksek performanslı pil teknolojisinde büyük bir atılım olmadan önce, hafifleme, elektrikli araçların seyir aralığını iyileştirmenin etkili bir yoludur. Ağırlıktaki her 100 kg azalma için, elektrikli araçların seyir aralığı% 6 ila% 11 oranında artırılabilir (ağırlık azaltma ve seyir aralığı arasındaki ilişki Şekil 10'da gösterilmektedir). Şu anda, saf elektrikli araçların seyir yelpazesi çoğu insanın ihtiyaçlarını karşılayamaz, ancak ağırlığı belirli bir miktar azaltmak, seyir aralığını önemli ölçüde artırabilir, menzil kaygısını hafifletebilir ve kullanıcı deneyimini geliştirebilir.
5. Conclusion
Bu makalede tanıtılan alüminyum alaşım kutu kamyonunun tamamen alüminyum yapısına ek olarak, alüminyum petek panelleri, alüminyum toka plakaları, alüminyum çerçeveler + alüminyum derileri ve demir-alümin hibrit kargo konteynırları gibi çeşitli kutu kamyonları vardır. . Hafif ağırlık, yüksek spesifik mukavemet ve iyi korozyon direnci avantajlarına sahiptirler ve korozyon koruması için elektroforetik boya gerektirmez, bu da elektroforetik boyanın çevresel etkisini azaltır. Alüminyum alaşımlı kutu kamyonu, aşırı ağırlık sorunlarını, duyurulara uymama ve geleneksel demir yapımı kargo bölmelerinin düzenleyici risklerini temel olarak çözer.
Ekstrüzyon, alüminyum alaşımları için önemli bir işleme yöntemidir ve alüminyum profiller mükemmel mekanik özelliklere sahiptir, bu nedenle bileşenlerin kesit sertliği nispeten yüksektir. Değişken kesit nedeniyle, alüminyum alaşımlar çoklu bileşen fonksiyonlarının kombinasyonunu elde edebilir, bu da otomotiv hafifleme için iyi bir malzeme haline getirir. Bununla birlikte, alüminyum alaşımlarının yaygın olarak uygulanması, alüminyum alaşım kargo bölmeleri için yetersiz tasarım yeteneği, şekillendirme ve kaynak sorunları ve yeni ürünler için yüksek geliştirme ve promosyon maliyetleri gibi zorluklarla karşı karşıyadır. Bunun temel nedeni, alüminyum alaşımlarının geri dönüşüm ekolojisi olgunlaşmadan önce alüminyum alaşımının çelikten daha pahalı olmasıdır.
Sonuç olarak, otomobillerde alüminyum alaşımlarının uygulama kapsamı daha da genişleyecek ve kullanımları artmaya devam edecektir. Mevcut enerji tasarrufu, emisyon azaltma ve yeni enerji aracı endüstrisinin geliştirilmesi, alüminyum alaşım özelliklerinin derinleştirilmesiyle ve alüminyum alaşım uygulama problemlerine etkili çözümler ile alüminyum ekstrüzyon malzemeleri otomotiv hafiflemede daha yaygın olarak kullanılacaktır.
Mat Aluminum'dan May Jiang tarafından düzenlendi
Gönderme Zamanı: Ocak-12-2024
