1. Pasiuna
Ang automotive lightweighting nagsugod sa mga naugmad nga mga nasud ug sa sinugdan gipangulohan sa tradisyonal nga mga higante sa awto. Sa padayon nga pag-uswag, nakakuha kini hinungdanon nga momentum. Gikan sa panahon nga una nga gigamit sa mga Indian ang aluminum alloy aron makahimo og automotive crankshafts hangtod sa una nga mass production sa Audi sa all-aluminum nga mga sakyanan sa 1999, ang aluminum alloy nakakita sa lig-on nga pagtubo sa automotive nga mga aplikasyon tungod sa mga bentaha niini sama sa ubos nga densidad, taas nga espesipikong kusog ug kagahi, maayo nga elasticity ug impact resistance, taas nga recyclability, ug taas nga regeneration rate. Sa 2015, ang proporsyon sa aplikasyon sa aluminum alloy sa mga sakyanan milapas na sa 35%.
Nagsugod ang automotive lightweighting sa China wala pay 10 ka tuig ang milabay, ug ang lebel sa teknolohiya ug aplikasyon naatras sa mga naugmad nga mga nasud sama sa Germany, United States, ug Japan. Bisan pa, sa pag-uswag sa bag-ong mga salakyanan sa enerhiya, ang materyal nga lightweighting kusog nga nag-uswag. Gipahimuslan ang pagtaas sa bag-ong mga salakyanan sa enerhiya, ang teknolohiya sa automotive lightweighting sa China nagpakita sa us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka us aka mga nasud.
Ang merkado sa gaan nga mga materyales sa China dako kaayo. Sa usa ka bahin, kung itandi sa mga naugmad nga mga nasud sa gawas sa nasud, ang teknolohiya sa lightweighting sa China nagsugod sa ulahi, ug ang kinatibuk-ang gibug-aton sa Curb sa awto mas dako. Sa pagkonsiderar sa benchmark sa lightweight nga mga materyales 'proporsyon sa langyaw nga mga nasud, aduna pa'y igo nga lawak alang sa kalamboan sa China. Sa pikas bahin, nga gimaneho sa mga palisiya, ang paspas nga pag-uswag sa bag-ong industriya sa salakyanan sa enerhiya sa China makapadako sa panginahanglan alang sa mga gaan nga materyales ug magdasig sa mga kompanya sa automotive nga molihok padulong sa lightweighting.
Ang pagpaayo sa emission ug fuel consumption standards nagpugos sa pagpadali sa automotive lightweighting. Ang China hingpit nga nagpatuman sa China VI emission standards sa 2020. Sumala sa "Evaluation Method and Indicators for Fuel Consumption of Passenger Cars" ug ang "Energy Saving and New Energy Vehicle Technology Roadmap," ang 5.0 L/km fuel consumption standard. Gikonsiderar ang limitado nga wanang alang sa daghang mga kauswagan sa teknolohiya sa makina ug pagkunhod sa mga emisyon, ang pagsagop sa mga lakang sa gaan nga mga sangkap sa automotive mahimong epektibo nga makunhuran ang mga pagbuga sa salakyanan ug pagkonsumo sa gasolina. Ang pagpagaan sa bag-ong mga salakyanan sa enerhiya nahimong hinungdanon nga agianan alang sa pag-uswag sa industriya.
Sa 2016, ang China Automotive Engineering Society nag-isyu sa "Energy Saving and New Energy Vehicle Technology Roadmap," nga nagplano sa mga butang sama sa konsumo sa enerhiya, cruising range, ug mga materyales sa paghimo alang sa bag-ong mga sakyanan sa enerhiya gikan sa 2020 ngadto sa 2030. Ang lightweighting mahimong usa ka importante nga direksyon alang sa umaabot nga pagpalambo sa bag-ong mga sakyanan sa enerhiya. Ang lightweighting makadugang sa cruising range ug matubag ang "range anxiety" sa bag-ong mga sakyanan sa enerhiya. Sa nagkadako nga panginahanglan alang sa gipalawig nga sakup sa pag-cruise, ang mga lightweight sa automotive nahimong dinalian, ug ang pagbaligya sa mga bag-ong mga salakyanan sa enerhiya miuswag pag-ayo sa bag-ohay nga mga tuig. Sumala sa mga kinahanglanon sa sistema sa marka ug ang "Mid-to-Long-Term Development Plan for the Automotive Industry," gibanabana nga sa 2025, ang pagbaligya sa China sa bag-ong mga sakyanan sa enerhiya molapas sa 6 ka milyon nga mga yunit, nga adunay usa ka tinuig nga pagtubo. rate nga labaw sa 38%.
2. Aluminum Alloy Mga Kinaiya ug Aplikasyon
2.1 Mga Kinaiya sa Aluminum Alloy
Ang densidad sa aluminyo usa ka ikatulo nga bahin sa puthaw, nga naghimo niini nga mas gaan. Kini adunay mas taas nga espesipikong kusog, maayo nga extrusion nga kapabilidad, lig-on nga corrosion resistance, ug taas nga recyclability. Ang mga haluang metal sa aluminyo gihulagway pinaagi sa panguna nga gilangkoban sa magnesium, nagpakita sa maayo nga pagsukol sa kainit, maayo nga mga kabtangan sa welding, maayo nga kusog sa kakapoy, kawalay katakus nga mapalig-on sa pagtambal sa kainit, ug ang abilidad sa pagdugang kusog pinaagi sa bugnaw nga pagtrabaho. Ang 6 nga serye gihulagway pinaagi sa panguna nga gilangkuban sa magnesium ug silicon, nga ang Mg2Si ang panguna nga bahin sa pagpalig-on. Ang labing kaylap nga gigamit nga mga alloy sa kini nga kategorya mao ang 6063, 6061, ug 6005A. Ang 5052 nga aluminyo nga plato usa ka serye sa AL-Mg nga haluang metal nga plato sa aluminyo, nga adunay magnesium ingon ang panguna nga elemento sa pagsagol. Kini ang labing kaylap nga gigamit nga anti-rust aluminum alloy. Kini nga alloy adunay taas nga kalig-on, taas nga kusog sa kakapoy, maayo nga plasticity ug corrosion resistance, dili mapalig-on sa heat treatment, adunay maayo nga plasticity sa semi-cold work hardening, ubos nga plasticity sa cold work hardening, maayo nga corrosion resistance, ug maayo nga welding properties. Kasagaran kini gigamit alang sa mga sangkap sama sa mga side panel, mga tabon sa atop, ug mga panel sa pultahan. Ang 6063 aluminum alloy kay usa ka heat-treatable strengthening alloy sa AL-Mg-Si series, nga adunay magnesium ug silicon isip nag-unang mga elemento sa alloying. Kini usa ka heat-treatable nga pagpalig-on sa aluminum alloy profile nga adunay medium nga kusog, kasagaran gigamit sa mga istruktura nga sangkap sama sa mga kolum ug kilid nga mga panel aron magdala og kusog. Ang usa ka pasiuna sa mga grado sa aluminum alloy gipakita sa Talaan 1.
2.2 Ang Extrusion usa ka Importante nga Pamaagi sa Pagporma sa Aluminum Alloy
Ang aluminum alloy extrusion usa ka init nga paagi sa pagporma, ug ang tibuok proseso sa produksyon naglakip sa pagporma sa aluminum alloy ubos sa three-way compressive stress. Ang tibuok proseso sa produksiyon mahulagway sa mosunod: a. Ang aluminyo ug uban pang mga haluang metal natunaw ug gihulog sa gikinahanglan nga mga billet nga aluminyo; b. Ang preheated billet gibutang sa extrusion ekipo alang sa extrusion. Ubos sa aksyon sa nag-unang silindro, ang aluminum alloy billet naporma ngadto sa gikinahanglan nga mga profile pinaagi sa lungag sa agup-op; c. Aron mapauswag ang mekanikal nga mga kabtangan sa mga profile sa aluminyo, ang pagtambal sa solusyon gihimo sa panahon o pagkahuman sa extrusion, gisundan sa pagtambal sa pagkatigulang. Ang mekanikal nga mga kabtangan human sa pagkatigulang nga pagtambal magkalainlain sumala sa lainlaing mga materyales ug mga rehimen sa pagkatigulang. Ang status sa heat treatment sa mga profile sa box-type nga trak gipakita sa Table 2.
Ang mga produkto nga extruded sa aluminyo nga haluang metal adunay daghang mga bentaha sa ubang mga pamaagi sa pagporma:
a. Atol sa extrusion, ang extruded metal makakuha og mas lig-on ug mas uniporme nga three-way compressive stress sa deformation zone kay sa rolling ug forging, aron kini hingpit nga makadula sa plasticity sa giproseso nga metal. Mahimo kini gamiton sa pagproseso sa lisud nga pag-deform nga mga metal nga dili maproseso pinaagi sa pagpaligid o pagpanday ug mahimong gamiton sa paghimo sa nagkalain-laing mga komplikadong hollow o solid nga cross-section nga mga sangkap.
b. Tungod kay ang geometry sa mga profile sa aluminyo mahimong lainlain, ang ilang mga sangkap adunay taas nga pagkagahi, nga makapauswag sa pagkagahi sa lawas sa awto, makunhuran ang mga kinaiya sa NVH, ug mapaayo ang mga kinaiya sa pagkontrol sa dinamikong salakyanan.
c. Ang mga produkto nga adunay extrusion efficiency, human sa pagpalong ug pagkatigulang, adunay mas taas nga longhitudinal strength (R, Raz) kay sa mga produkto nga giproseso sa ubang mga pamaagi.
d. Ang nawong sa mga produkto human sa extrusion adunay maayo nga kolor ug maayo nga pagsukol sa kaagnasan, pagwagtang sa panginahanglan alang sa uban pang anti-corrosion surface treatment.
e. Ang pagproseso sa extrusion adunay dako nga pagka-flexible, ubos nga galastohan ug gasto sa agup-op, ug ubos nga gasto sa pagbag-o sa disenyo.
f. Tungod sa pagkontrolar sa aluminum profile cross-sections, ang lebel sa component integration mahimong madugangan, ang gidaghanon sa mga component mahimong makunhuran, ug lain-laing mga cross-section nga mga disenyo makab-ot ang tukma nga welding positioning.
Ang pagtandi sa performance tali sa extruded aluminum profiles para sa box-type trucks ug plain carbon steel gipakita sa Table 3.
Sunod nga Direksyon sa Pag-uswag sa Aluminum Alloy Profile alang sa Box-type nga mga Truck: Dugang nga pagpalambo sa kalig-on sa profile ug pagpaayo sa extrusion performance. Ang direksyon sa panukiduki sa bag-ong mga materyales alang sa mga profile sa aluminyo nga haluang metal alang sa mga box-type nga mga trak gipakita sa Figure 1.
3. Aluminum Alloy Box Truck Structure, Pag-analisar sa Kalig-on, ug Pagpamatuod
3.1 Aluminum Alloy Box Truck Structure
Ang kahon nga sudlanan sa trak nag-una nga naglangkob sa atubangan nga panel nga asembliya, wala ug tuo nga kilid nga panel nga asembliya, likod nga pultahan sa kilid panel nga asembliya, salog nga asembliya, atop nga asembliya, ingon man usab sa U-shaped bolts, kilid nga mga guwardiya, likod nga mga guwardiya, lapok flaps, ug uban pang mga accessories konektado sa ikaduha nga klase nga chassis. Ang kahon sa lawas nga mga cross beam, mga haligi, mga sagbayan sa kilid, ug mga panel sa pultahan gihimo sa aluminum alloy nga extruded profile, samtang ang salog ug atop nga mga panel gihimo sa 5052 aluminum alloy flat plates. Ang istruktura sa aluminum alloy box truck gipakita sa Figure 2.
Ang paggamit sa init nga proseso sa extrusion sa 6 nga serye nga aluminyo nga haluang metal mahimong maporma nga komplikado nga hollow cross-sections, usa ka disenyo sa mga profile sa aluminyo nga adunay komplikado nga mga cross-section nga makaluwas sa mga materyales, makatagbo sa mga kinahanglanon sa kusog ug katig-a sa produkto, ug makatagbo sa mga kinahanglanon sa mutual nga koneksyon tali sa usag usa. lainlaing mga sangkap. Busa, ang nag-unang istruktura sa disenyo sa sinag ug mga gutlo sa seksyon sa inertia I ug mga gutlo sa pagsukol W gipakita sa Figure 3.
Ang pagtandi sa mga nag-unang datos sa Table 4 nagpakita nga ang sectional moments sa inertia ug resisting moments sa gidisenyo nga aluminum profile mas maayo kay sa katugbang nga datos sa iron-made beam profile. Ang data sa stiffness coefficient halos parehas sa mga katumbas nga puthaw nga hinimo sa beam profile, ug ang tanan nagtagbo sa mga kinahanglanon sa deformation.
3.2 Kinatas-ang Pagkalkula sa Stress
Pagkuha sa yawe nga load-bearing component, ang crossbeam, ingon nga butang, ang pinakataas nga stress gikalkulo. Ang gi-rate nga load mao ang 1.5 t, ug ang crossbeam gihimo sa 6063-T6 aluminum alloy profile nga adunay mekanikal nga mga kabtangan sama sa gipakita sa Table 5. Ang beam gipasimple isip cantilever structure alang sa pagkalkula sa pwersa, ingon sa gipakita sa Figure 4.
Pagkuha ug 344mm span beam, ang compressive load sa beam gikalkulo nga F=3757 N base sa 4.5t, nga tulo ka pilo sa standard static load. q=F/L
diin ang q mao ang internal nga stress sa beam ubos sa load, N/mm; Ang F mao ang luwan nga gipas-an sa sagbayan, gikalkulo base sa 3 ka beses sa standard static load, nga 4.5 t; L mao ang gitas-on sa sagbayan, mm.
Busa, ang internal nga stress q mao ang:
Ang pormula sa pagkalkula sa stress mao ang mosunod:
Ang pinakataas nga gutlo mao ang:
Gikuha ang hingpit nga bili sa higayon, M = 274283 N·mm, ang pinakataas nga stress σ = M / (1.05 × w) = 18.78 MPa, ug ang maximum nga stress value σ<215 MPa, nga nagtagbo sa mga kinahanglanon.
3.3 Mga Kinaiya sa Koneksyon sa Nagkalainlain nga Mga Sangkap
Ang aluminum alloy adunay dili maayo nga welding properties, ug ang welding point strength niini 60% lang sa base material strength. Tungod sa pagtabon sa usa ka layer sa Al2O3 sa aluminum alloy nga nawong, ang pagtunaw nga punto sa Al2O3 taas, samtang ang pagkatunaw nga punto sa aluminum ubos. Kung ang aluminyo nga haluang metal welded, ang Al2O3 sa ibabaw kinahanglan nga dali nga mabuak aron mahimo ang welding. Sa parehas nga oras, ang nahabilin sa Al2O3 magpabilin sa solusyon sa aluminyo nga haluang metal, nga nakaapekto sa istruktura sa aluminyo nga haluang metal ug pagkunhod sa kusog sa punto sa pag-welding sa aluminyo nga haluang metal. Busa, sa diha nga ang pagdesinyo sa usa ka all-aluminum nga sudlanan, kini nga mga kinaiya hingpit nga gikonsiderar. Ang welding mao ang nag-unang pamaagi sa pagpoposisyon, ug ang nag-unang mga sangkap nga nagdala sa pagkarga gikonektar sa mga bolts. Ang mga koneksyon sama sa riveting ug dovetail structure gipakita sa Figures 5 ug 6.
Ang nag-unang istruktura sa lawas sa all-aluminum nga kahon nagsagop sa usa ka istruktura nga adunay pinahigda nga mga sagbayan, mga bertikal nga haligi, mga sagbayan sa kilid, ug mga sagbayan sa ngilit nga nagdugtong sa usag usa. Adunay upat ka mga punto sa koneksyon tali sa matag pinahigda nga sagbayan ug bertikal nga haligi. Ang mga punto sa koneksyon gisangkapan sa mga serrated gasket aron matabla ang serrated nga ngilit sa pinahigda nga sagbayan, nga epektibo nga mapugngan ang pag-slide. Ang walo ka mga punto sa eskina kasagaran nga konektado sa steel core inserts, nga giayo sa mga bolts ug self-locking rivets, ug gipalig-on sa 5mm triangular aluminum plates nga welded sa sulod sa kahon aron mapalig-on ang mga posisyon sa suok sa sulod. Ang gawas nga panagway sa kahon walay welding o gibutyag koneksyon punto, pagsiguro sa kinatibuk-ang dagway sa kahon.
3.4 SE Synchronous Engineering Technology
Ang SE synchronous engineering nga teknolohiya gigamit aron masulbad ang mga kasamok nga gipahinabo sa daghang natipon nga mga paglihis sa gidak-on alang sa pagpares sa mga sangkap sa lawas sa kahon ug ang mga kalisud sa pagpangita sa mga hinungdan sa mga kal-ang ug pagkapakyas. Pinaagi sa CAE analysis (tan-awa ang Figure 7-8), usa ka pagtandi nga pagtuki gihimo uban sa hinimo nga puthaw nga mga kahon nga lawas aron masusi ang kinatibuk-ang kalig-on ug katig-a sa kahon sa kahon, pagpangita sa mga huyang nga punto, ug paghimo og mga lakang aron ma-optimize ug mapaayo ang laraw sa disenyo nga mas epektibo. .
4.Lightweighting Epekto sa Aluminum Alloy Box Truck
Dugang pa sa kahon nga lawas, ang aluminum alloys mahimong gamiton sa pag-ilis sa asero alang sa nagkalain-laing mga sangkap sa box-type nga mga sudlanan sa trak, sama sa mudguards, rear guards, side guards, door latches, door hinges, ug rear apron edges, pagkab-ot sa pagkunhod sa timbang. sa 30% ngadto sa 40% alang sa cargo compartment. Ang epekto sa pagkunhod sa gibug-aton alang sa usa ka walay sulod nga 4080mm × 2300mm × 2200mm nga sudlanan sa kargamento gipakita sa Talaan 6. Kini sa sukaranan nagsulbad sa mga problema sa sobra nga gibug-aton, dili pagsunod sa mga pahibalo, ug mga risgo sa regulasyon sa tradisyonal nga mga kompartamento sa kargamento nga hinimo sa puthaw.
Pinaagi sa pag-ilis sa tradisyonal nga asero nga adunay mga aluminyo nga haluang metal alang sa mga sangkap sa awto, dili lamang makab-ot ang maayo kaayo nga lightweighting nga mga epekto, apan mahimo usab nga makatampo sa pagtipig sa gasolina, pagkunhod sa emisyon, ug pagpauswag sa pasundayag sa awto. Sa pagkakaron, adunay lainlaing mga opinyon sa kontribusyon sa lightweighting sa pagdaginot sa gasolina. Ang mga resulta sa panukiduki sa International Aluminum Institute gipakita sa Figure 9. Ang matag 10% nga pagkunhod sa gibug-aton sa sakyanan makapakunhod sa konsumo sa gasolina sa 6% ngadto sa 8%. Base sa domestic statistics, ang pagkunhod sa gibug-aton sa matag pasahero nga sakyanan sa 100 kg makapakunhod sa konsumo sa gasolina sa 0.4 L/100 km. Ang kontribusyon sa lightweighting sa pagdaginot sa gasolina gibase sa mga resulta nga nakuha gikan sa lain-laing mga pamaagi sa panukiduki, mao nga adunay pipila ka kalainan. Bisan pa, ang automotive lightweighting adunay hinungdanon nga epekto sa pagkunhod sa konsumo sa gasolina.
Alang sa mga de-koryenteng sakyanan, ang lightweighting nga epekto labi pa nga gipahayag. Sa pagkakaron, ang densidad sa yunit sa enerhiya sa mga baterya sa kuryente sa awto lahi kaayo kaysa sa tradisyonal nga likido nga mga salakyanan sa gasolina. Ang gibug-aton sa sistema sa koryente (lakip ang baterya) sa mga de-koryenteng mga salakyanan kanunay nga nagkantidad sa 20% hangtod 30% sa kinatibuk-ang gibug-aton sa awto. Dungan, ang paglapas sa performance bottleneck sa mga baterya usa ka tibuok kalibutan nga hagit. Sa wala pa adunay usa ka mayor nga kalampusan sa high-performance nga teknolohiya sa baterya, ang lightweighting usa ka epektibo nga paagi aron mapaayo ang cruising range sa mga de-koryenteng salakyanan. Alang sa matag 100 kg nga pagkunhod sa gibug-aton, ang cruising range sa mga de-koryenteng sakyanan mahimong madugangan sa 6% ngadto sa 11% (ang relasyon tali sa pagkunhod sa timbang ug cruising range gipakita sa Figure 10). Sa pagkakaron, ang cruising range sa purong electric nga mga sakyanan dili makatubag sa mga panginahanglan sa kadaghanan sa mga tawo, apan ang pagkunhod sa gibug-aton sa usa ka piho nga kantidad mahimong makapauswag sa cruising range, pagpagaan sa range nga kabalaka ug pagpalambo sa kasinatian sa user.
5. Panapos
Gawas pa sa tanan nga aluminyo nga istruktura sa aluminum alloy box truck nga gipaila niini nga artikulo, adunay lain-laing mga matang sa box trucks, sama sa aluminum honeycomb panels, aluminum buckle plates, aluminum frames + aluminum skins, ug iron-aluminum hybrid cargo containers. . Adunay sila mga bentaha sa gaan nga gibug-aton, taas nga piho nga kalig-on, ug maayo nga pagsukol sa kaagnasan, ug wala magkinahanglan og electrophoretic nga pintura alang sa pagpanalipod sa kaagnasan, pagkunhod sa epekto sa kalikopan sa electrophoretic nga pintura. Ang aluminum alloy box nga trak sa sukaranan nagsulbad sa mga problema sa sobra nga gibug-aton, dili pagsunod sa mga anunsyo, ug mga risgo sa regulasyon sa tradisyonal nga hinimo sa puthaw nga mga kompartamento sa kargamento.
Ang extrusion usa ka hinungdanon nga pamaagi sa pagproseso alang sa mga aluminyo nga haluang metal, ug ang mga profile sa aluminyo adunay maayo kaayo nga mekanikal nga mga kabtangan, busa ang pagkagahi sa seksyon sa mga sangkap medyo taas. Tungod sa lainlain nga cross-section, ang mga aluminyo nga haluang metal mahimong makab-ot ang kombinasyon sa daghang mga function sa sangkap, nga naghimo niini nga usa ka maayong materyal alang sa lightweighting sa awto. Bisan pa, ang kaylap nga paggamit sa mga aluminum alloy nag-atubang sa mga hagit sama sa dili igo nga katakus sa pagdesinyo alang sa aluminum alloy cargo compartments, mga isyu sa pagporma ug welding, ug taas nga gasto sa pag-uswag ug promosyon alang sa mga bag-ong produkto. Ang panguna nga hinungdan mao nga ang aluminyo nga haluang metal nagkantidad labi pa sa asero sa wala pa ang pag-recycle nga ekolohiya sa mga aluminyo nga haluang metal mahimong hamtong.
Sa konklusyon, ang sakup sa aplikasyon sa mga aluminum alloy sa mga awto mahimong mas lapad, ug ang ilang paggamit magpadayon sa pagdugang. Sa kasamtangan nga mga uso sa pagdaginot sa enerhiya, pagkunhod sa emisyon, ug pag-uswag sa bag-ong industriya sa sakyanan sa enerhiya, uban ang nagkalawom nga pagsabot sa mga kabtangan sa aluminum alloy ug epektibo nga mga solusyon sa mga problema sa aplikasyon sa aluminum alloy, ang aluminum extrusion nga mga materyales mas kaylap nga gigamit sa automotive lightweighting.
Gi-edit ni May Jiang gikan sa MAT Aluminum
Oras sa pag-post: Ene-12-2024
