1. Uvod
Automobilsko lagano svjetlo započelo je u razvijenim zemljama i u početku su ga vodili tradicionalni automobilski divovi. Kontinuiranim razvojem, dobio je značajan zamah. Od trenutka kada su Indijanci prvi put koristili aluminijsku leguru za proizvodnju automobilskih radilica do prve masovne proizvodnje All-aluminijskih automobila u Audije 1999. godine, aluminijska legura zabilježila je snažan rast u automobilskim primjenama zbog njegovih prednosti kao što su niska gustoća, visoka specifična snaga i ukočenost, Dobra elastičnost i otpornost na udarce, visoka reciklabilnost i visoka stopa regeneracije. Do 2015. godine, udio primjene aluminijske legure u automobilima već je premašio 35%.
Kinesko automobilsko lagano svjetlo započelo je prije manje od 10 godina, a i razina tehnologije i primjene zaostaje za razvijenim zemljama poput Njemačke, Sjedinjenih Država i Japana. Međutim, s razvojem novih energetskih vozila, materijalno lagano napreduje brzo. Koristeći porast novih energetskih vozila, kineska tehnologija laganog lagana pokazuje trend suočavanja s razvijenim zemljama.
Kinesko tržište laganih materijala je ogromno. S jedne strane, u usporedbi s razvijenim zemljama u inozemstvu, kineska tehnologija lagane težine započela je kasno, a ukupna težina suzbijanja vozila je veća. S obzirom na referentnu vrijednost udjela laganih materijala u stranim zemljama, u Kini još uvijek postoji dovoljno prostora za razvoj. S druge strane, vođen politikama, brzi razvoj kineske industrije novih energetskih vozila povećat će potražnju za laganim materijalima i potaknuti automobilske tvrtke da se kreću prema laganom.
Poboljšanje standarda potrošnje emisija i goriva prisiljava ubrzanje laganog automobila. Kina je u potpunosti implementirala standarde emisije u Kini VI 2020. godine. Prema „metodi procjene i pokazateljima potrošnje goriva putničkih automobila“ i „mape puta uštede energije i novih tehnologija energetskog vozila“, standard potrošnje goriva od 5,0 l/km. Uzimajući u obzir ograničeni prostor za značajne proboje u tehnologiji motora i smanjenju emisija, usvajanje mjera laganim automobilskim komponentama može učinkovito smanjiti emisiju vozila i potrošnju goriva. Lagano energetsko vozila postalo je bitan put za razvoj industrije.
U 2016. godini, Kinesko automobilsko inženjerstvo izdalo je "mapu puta za uštedu energije i nove tehnologije energetskog vozila", koji je planirao čimbenike poput potrošnje energije, krstarenja i proizvodnih materijala za nova energetska vozila od 2020. do 2030. godine. Lagano će biti ključni smjer za budući razvoj novih energetskih vozila. Lagano se može povećati krstareći raspon i riješiti „anksioznost raspona“ u novim energetskim vozilima. Uz sve veću potražnju za proširenim krstarećim rasponom, automobilsko lagano postaje hitno, a prodaja novih energetskih vozila posljednjih godina značajno je porasla. Prema zahtjevima sustava rezultata i „srednjoročni razvojni plan za automobilsku industriju“, procjenjuje se da će do 2025. godine kineska prodaja novih energetskih vozila premašiti 6 milijuna jedinica, sa složenim godišnjim rastom rasta stopa veća od 38%.
2. Karakteristike i primjene legura u leguri
2.1 Karakteristike aluminijske legure
Gustoća aluminija je jedna trećina čelika, što ga čini lakšim. Ima veću specifičnu čvrstoću, dobru sposobnost ekstruzije, snažnu otpornost na koroziju i veliku reciklabilnost. Aluminijske legure karakteriziraju se prvenstveno sastoje od magnezija, pokazuju dobru toplinsku otpornost, dobra svojstva zavarivanja, dobru čvrstoću umora, nemogućnost jačanja toplinskim obradom i sposobnost povećanja snage hladnim radom. Serija 6 karakterizira se prvenstveno sastoji od magnezija i silicija, s Mg2Si kao glavnom fazom jačanja. Najčešće korištene legure u ovoj kategoriji su 6063, 6061 i 6005A. 5052 Aluminijska ploča je aluminijska ploča AL-MG serije, s magnezijem kao glavnim legirajućim elementom. To je najčešće korištena aluminijska legura protiv rušenja. Ova legura ima visoku čvrstoću, visoku čvrstoću umora, dobru plastičnost i otpornost na koroziju, ne može se ojačati toplinskom obradom, ima dobru plastičnost u polukomranom radnom stvrdnjavanju, niskoj plastičnosti u hladnom radnom stvrdnjavanju, dobroj otpornosti na koroziju i dobrim svojstvima zavarivanja. Uglavnom se koristi za komponente poput bočnih ploča, krovnih poklopca i ploča na vratima. 6063 aluminijska legura je legura za jačanje topline u seriji AL-MG-Si, s magnezijem i silikonom kao glavnim legirajućim elementima. To je profil aluminijske aluminijske legure s toplinom koji se tretira s srednjom čvrstoćom, uglavnom koristi u strukturnim komponentama kao što su stupovi i bočne ploče za nošenje čvrstoće. Uvod u ocjene aluminijske legure prikazan je u tablici 1.
2.2 Ekstruzija je važna metoda oblikovanja aluminijske legure
Ekstruzija aluminijske legure je vruća metoda formiranja, a cijeli proces proizvodnje uključuje formiranje aluminijske legure pod trosmjernim tlačnim stresom. Cijeli proces proizvodnje može se opisati na sljedeći način: a. Aluminij i druge legure se topi i bacaju u potrebne aluminijske legure; b. Prethodne gredice stavljaju se u opremu za ekstruziju radi ekstruzije. Pod djelovanjem glavnog cilindra, aluminijska legura legura formira se u potrebne profile kroz šupljinu kalupa; c. Da bi se poboljšala mehanička svojstva aluminijskih profila, liječenje otopine provodi se tijekom ili nakon ekstruzije, nakon čega slijedi liječenje stare. Mehanička svojstva nakon starenja obrade razlikuju se ovisno o različitim režimima materijala i starenja. Status toplinske obrade profila kamiona s kutijama prikazan je u tablici 2.
Aluminijski ekstrudirani proizvodi imaju nekoliko prednosti u odnosu na druge metode formiranja:
a. Tijekom ekstruzije, ekstrudirani metal dobiva jači i ujednačeni trosmjerni tlačni napon u zoni deformacije od valjanja i kovanja, tako da može u potpunosti igrati plastičnost prerađenog metala. Može se koristiti za obradu teško deformacijskih metala koji se ne mogu obraditi valjanjem ili kovanje i mogu se koristiti za izradu različitih složenih komponenti šupljeg ili čvrste presjeka.
b. Budući da se geometrija aluminijskih profila može mijenjati, njihove komponente imaju visoku krutost, što može poboljšati krutost tijela vozila, smanjiti njegove NVH karakteristike i poboljšati dinamičke kontrolne karakteristike vozila.
c. Proizvodi s učinkovitošću ekstruzije, nakon gašenja i starenja, imaju značajno veću uzdužnu čvrstoću (R, RAZ) od proizvoda prerađenih drugim metodama.
d. Površina proizvoda nakon ekstruzije ima dobru boju i dobru otpornost na koroziju, eliminirajući potrebu za drugim antikorozijskim obradama površine.
e. Obrada ekstruzije ima veliku fleksibilnost, niske troškove alata i kalupa i niske troškove promjene dizajna.
f. Zbog upravljanja presjecima aluminijskog profila, stupanj integracije komponente može se povećati, broj komponenti može se smanjiti, a različiti dizajni presjeka mogu postići precizno pozicioniranje zavarivanja.
Usporedba performansi između ekstrudiranih aluminijskih profila za kamione tipa kutija i običnog ugljičnog čelika prikazana je u tablici 3.
Sljedeći razvojni smjer profila aluminijskih legura za kamione tipa kutije: dodatno poboljšanje snage profila i poboljšanje performansi ekstruzije. Istraživački smjer novih materijala za profile aluminijske legure za kamione s kutijama prikazan je na slici 1.
3. Struktura kamiona s legurama, analiza snage i provjera
3.1 Struktura kamiona s aluminijskim legurama
Spremnik kamiona s kutijama uglavnom se sastoji od sklopa prednje ploče, sklopa lijeve i desne bočne ploče, sklopa bočne ploče na stražnjim vratima, sklopa poda, sklopa krova, kao i vijaka u obliku slova U-a, bočnih stražara, stražnjih stražara, zaklopki od blata i drugih dodataka i drugih dodataka Povezano s drugom razredom. Poprečne grede karoserije, stupovi, bočne grede i ploče na vratima izrađene su od profila ekstrudiranih aluminijskim legurom, dok su podne i krovne ploče izrađene od ravnih ploča od aluminijske legure od 5052. Struktura kamiona s legurom aluminijske legure prikazana je na slici 2.
Koristeći postupak vruće ekstruzije aluminijske legure od 6 serija može formirati složene šuplje presjeke, dizajn aluminijskih profila s složenim presjecima može uštedjeti materijale, udovoljiti zahtjevima snage i krutosti proizvoda i ispuniti zahtjeve međusobne veze između razne komponente. Stoga su glavna konstrukcija dizajna snopa i presjek inercije I i otporni trenuci W prikazani na slici 3.
Usporedba glavnih podataka u tablici 4 pokazuje da su sekcijski trenuci inercije i otporni trenuci dizajniranog aluminijskog profila bolji od odgovarajućih podataka profila izrade željeza. Podaci o koeficijentu krutosti otprilike su isti kao i odgovarajući profil snopa izrađenih željezom, a svi udovoljavaju zahtjevima za deformaciju.
3.2 Maksimalno izračunavanje napona
Uzimajući ključnu komponentu opterećenja, izračunava se križanje, kao objekt, maksimalni napon se izračunava. Nazivno opterećenje je 1,5 t, a križanje je izrađeno od profila aluminijske legure od 6063-T6 s mehaničkim svojstvima kao što je prikazano u tablici 5., snop je pojednostavljen kao konzolna struktura za proračun sile, kao što je prikazano na slici 4.
Uzimajući 344 mm raspon snopa, tlačno opterećenje na gredu izračunava se kao f = 3757 N na temelju 4,5T, što je tri puta više od standardnog statičkog opterećenja. q = f/l
gdje je Q unutarnji napon snopa ispod opterećenja, n/mm; F je opterećenje koje nosi greda, izračunato na temelju 3 puta više od standardnog statičkog opterećenja, što je 4,5 t; L je duljina snopa, mm.
Stoga je unutarnji stres q:
Formula izračuna napona je sljedeća:
Maksimalni trenutak je:
Uzimajući apsolutnu vrijednost trenutka, m = 274283 n · mm, maksimalni napon σ = m/(1,05 × w) = 18,78 MPa, a maksimalna vrijednost naprezanja σ <215 MPa, što zadovoljava zahtjeve.
3.3 Karakteristike povezivanja različitih komponenti
Aluminijska legura ima loša svojstva zavarivanja, a njegova čvrstoća zavarivanja samo 60% čvrstoće osnovnog materijala. Zbog prekrivanja sloja AL2O3 na površini aluminijske legure, talište AL2O3 je visoka, dok je talište aluminija niska. Kad se aluminijska legura zavare, AL2O3 na površini mora se brzo razbiti za zavarivanje. Istodobno, ostatak AL2O3 ostat će u otopini aluminijske legure, utječući na strukturu aluminijske legure i smanjujući snagu aluminijske legure zavarivanja. Stoga, prilikom dizajniranja sve aluminija, ove se karakteristike u potpunosti razmatraju. Zavarivanje je glavna metoda pozicioniranja, a glavne komponente s opterećenjem spojene su vijcima. Priključci kao što su zakovi i struktura dovetala prikazani su na slikama 5 i 6.
Glavna struktura tijela za sve aluminijske kutije prihvaća strukturu s vodoravnim gredama, okomitim stupovima, bočnim gredama i rubnim gredama međusobno se međusobno međusobno povezuju. Postoje četiri točke priključka između svakog vodoravnog snopa i vertikalnog stupa. Točke povezivanja opremljene su nazubljenim brtvama kako bi se objedinile nazubljenim rubom horizontalne grede, učinkovito sprječavajući klizanje. Osam kutnih točaka uglavnom je povezano čeličnim jezgrama, fiksiranim vijcima i samozakopčanim zakovicama, a ojačane 5 mm trokutastim aluminijskim pločama zavarenim unutar kutije kako bi se interno ojačale kutne položaje. Vanjski izgled okvira nema zavarivanje ili izložene točke povezivanja, osiguravajući cjelokupni izgled okvira.
3.4 SE sinkrono inženjerska tehnologija
SE sinkrono inženjerska tehnologija koristi se za rješavanje problema uzrokovanih velikim akumuliranim odstupanjima veličine za usklađivanje komponenti u tijelu kutije i poteškoće u pronalaženju uzroka praznina i kvarova u ravnoj. Kroz CAE analizu (vidi sliku 7-8) provodi se analiza usporedbe s tijelima izrađenih željezom kako bi se provjerila ukupna snaga i krutost tijela kutije, pronašli slabe točke i poduzeli mjere za učinkovitije optimizaciju i poboljšanje sheme dizajna .
4. Efekt laganog lažiranja kamiona s aluminijskim legurama
Pored karoserije kutije, aluminijske legure mogu se koristiti za zamjenu čelika za razne komponente spremnika kamiona s kutijama, kao što su blatnici, stražnji stražari, bočni čuvari, zasun vrata, šarke na vratima i rubovi stražnje pregače, postizanje smanjenja težine od 30% do 40% za teretni odjeljak. Učinak smanjenja težine za prazan teretni spremnik od 4080 mm × 2300 mm × 2200 mm prikazan je u tablici 6. To u osnovi rješava probleme prekomjerne težine, nepoštivanje najava i regulatorne rizike tradicionalnih teretnih odjeljaka izrađenih željezom.
Zamjenom tradicionalnog čelika aluminijskim legurama za automobilske komponente, ne samo da se mogu postići izvrsni efekti lagane učinke, već također može pridonijeti uštedi goriva, smanjenju emisija i poboljšanim performansama vozila. Trenutno postoje različita mišljenja o doprinosu laganog uštede goriva. Rezultati istraživanja Međunarodnog aluminijskog instituta prikazani su na slici 9. Svakih 10% smanjenja težine vozila može smanjiti potrošnju goriva za 6% na 8%. Na temelju domaće statistike, smanjenje težine svakog putničkog automobila za 100 kg može smanjiti potrošnju goriva za 0,4 l/100 km. Doprinos lagane uštede goriva temelji se na rezultatima dobivenim iz različitih istraživačkih metoda, tako da postoje neke varijacije. Međutim, automobilsko lagano djelo ima značajan utjecaj na smanjenje potrošnje goriva.
Za električna vozila, lagani učinak je još izraženiji. Trenutno se jedinica energetske gustoće električnih vozila baterija značajno razlikuje od one u tradicionalnim vozilima s tekućim gorivom. Težina elektroenergetskog sustava (uključujući bateriju) električnih vozila često čini 20% do 30% ukupne težine vozila. Istovremeno, probijanje uskog grla baterija je svjetski izazov. Prije nego što dođe do velikog proboja u tehnologiji baterija visokih performansi, lagano je učinkovit način za poboljšanje krstarenja električnim vozilima. Za svakih smanjenja težine od 100 kg, krstarenje električnim vozilima može se povećati za 6% do 11% (odnos između smanjenja težine i krstarenja prikazan je na slici 10). Trenutno krstareći raspon čistih električnih vozila ne može zadovoljiti potrebe većine ljudi, ali smanjenje težine za određenu količinu može značajno poboljšati raspon krstarenja, ublažavanje tjeskobe u rasponu i poboljšanje korisničkog iskustva.
5.konkluzija
Pored cijele aluminijske strukture kamiona s aluminijskim legurama uvedenim u ovom članku, postoje razne vrste kamiona s kutijama, poput aluminijskih ploča saća, aluminijskih ploča, aluminijskih okvira + aluminijske kože i željeznog aluminum hibridnog teretnog spremnika . Imaju prednosti lagane težine, visoke specifične čvrstoće i dobre otpornosti na koroziju, a ne zahtijevaju elektroforetsku boju za zaštitu od korozije, smanjujući utjecaj elektroforetske boje na okoliš. Kamion s aluminijskim legurama u osnovi rješava probleme prekomjerne težine, nepoštivanje najava i regulatorne rizike tradicionalnih teretnih odjeljaka izrađenih željezom.
Ekstruzija je bitna metoda obrade aluminijskih legura, a aluminijski profili imaju izvrsna mehanička svojstva, tako da je krutost dijelova komponenti relativno visoka. Zbog varijabilnog presjeka, aluminijske legure mogu postići kombinaciju višestrukih komponentnih funkcija, što ga čini dobrim materijalom za automobilsko lagano stanje. Međutim, raširena primjena aluminijskih legura suočena je s izazovima kao što su nedovoljna dizajnerska sposobnost za aluminijske legurne teretne odjeljke, pitanja formiranja i zavarivanja, te visoke troškove razvoja i promocije za nove proizvode. Glavni razlog je još uvijek taj što aluminijska legura košta više od čelika prije nego što ekologija aluminijskih legura reciklira postane zrela.
Zaključno, opseg primjene aluminijskih legura u automobilima postat će širi, a njihova će se upotreba i dalje povećavati. U trenutnim trendovima uštede energije, smanjenju emisija i razvoju nove industrije energetskih vozila, s produbljivanjem razumijevanja svojstava aluminijske legure i učinkovitim rješenjima problema s primjenom aluminijskih legura, aluminijski ekstruzijski materijali će se šire koristiti u automobilskom laganom teškoću.
Uredio May Jiang iz Mat Aluminium
Post Vrijeme: Jan-12-2024
