1.Yntroduksje
Automotive lightweighting begon yn ûntwikkele lannen en waard ynearsten laat troch tradisjonele automotive reuzen. Mei trochgeande ûntwikkeling hat it signifikant momentum krigen. Fan 'e tiid doe't Yndianen foar it earst aluminiumlegering brûkten om krukassen foar auto's te produsearjen oant Audi's earste massaproduksje fan auto's fan all-aluminium yn 1999, hat aluminiumlegering robúste groei sjoen yn auto-tapassingen fanwegen syn foardielen lykas lege tichtheid, hege spesifike sterkte en stivens, goede elastisiteit en ynfloed ferset, hege recyclability, en hege regeneraasje rate. Tsjin 2015 wie it oanpart fan tapassing fan aluminiumlegering yn auto's al mear as 35%.
Sina's automotive lightweighting begon minder dan 10 jier lyn, en sawol de technology as it tapassingsnivo bliuwe efter ûntwikkele lannen lykas Dútslân, de Feriene Steaten en Japan. Mei de ûntwikkeling fan nije enerzjyauto's giet it ljochtgewicht fan materiaal lykwols rap foarút. Troch de opkomst fan nije enerzjyauto's te brûken, toant Sina's lichtgewichttechnology foar auto's in trend om ûntwikkele lannen yn te heljen.
De merk foar ljochtgewicht materialen fan Sina is grut. Oan 'e iene kant, yn ferliking mei ûntwikkele lannen yn it bûtenlân, begon Sina's lichtgewichttechnology let, en it totale gewicht fan' e auto is grutter. Sjoen de benchmark fan 'e oanpart fan ljochtgewicht materialen yn frjemde lannen, is d'r noch genôch romte foar ûntwikkeling yn Sina. Oan 'e oare kant, oandreaun troch belied, sil de rappe ûntwikkeling fan' e nije enerzjyauto-yndustry fan Sina de fraach nei lichtgewicht materialen stimulearje en autobedriuwen stimulearje om nei lichtgewicht te gean.
De ferbettering fan noarmen foar útstjit en brânstofferbrûk twingt de fersnelling fan lichtgewicht foar auto's. Sina folslein ymplemintearre de China VI emisje noarmen yn 2020. Neffens de "Evaluaasje Metoade en yndikatoaren foar brânstof konsumpsje fan Passenger Cars" en de "Enerzjybesparring en nije enerzjy Vehicle Technology Roadmap," de 5.0 L / km fuel konsumpsje standert. Mei it rekkenjen fan de beheinde romte foar substansjele trochbraken yn motortechnology en reduksje fan emissies, kin it oannimmen fan maatregels foar lichtgewicht auto-ûnderdielen de útstjit fan auto's en brânstofferbrûk effektyf ferminderje. Lichtgewicht fan nije enerzjyauto's is in essensjeel paad wurden foar de ûntwikkeling fan 'e yndustry.
Yn 2016, de China Automotive Engineering Society útjûn de "Energy Saving and New Energy Vehicle Technology Roadmap", dy't plande faktoaren lykas enerzjyferbrûk, cruising berik, en manufacturing materialen foar nije enerzjy vehicles út 2020 nei 2030. Lightweighting sil wêze in wichtige rjochting foar de takomstige ûntwikkeling fan nije enerzjyauto's. Lichtgewicht kin it krúsberik fergrutsje en "berikangst" oanpakke yn nije enerzjyauto's. Mei de tanimmende fraach nei útwreide krúsberik, wurdt lichtgewicht foar auto's urgent, en de ferkeap fan nije enerzjyauto's is de lêste jierren signifikant tanommen. Neffens de easken fan it skoaresysteem en it "Mid-to-Long-Term Untwikkelingsplan foar de Automotive Industry," wurdt rûsd dat troch 2025, Sina's ferkeap fan nije enerzjyauto's mear dan 6 miljoen ienheden sil hawwe, mei in gearstalde jierlikse groei taryf boppe 38%.
2.Aluminium Alloy Skaaimerken en applikaasjes
2.1 Skaaimerken fan Aluminium Alloy
De tichtheid fan aluminium is in tredde fan dy fan stiel, wêrtroch it lichter is. It hat hegere spesifike sterkte, goede extrusion kapasiteit, sterke corrosie ferset, en hege recyclability. Aluminiumlegeringen wurde karakterisearre troch primêr gearstald út magnesium, eksposearje goede waarmtebestriding, goede welding eigenskippen, goede wurgens sterkte, ûnfermogen om te fersterkjen troch waarmte behanneling, en de mooglikheid om te fergrutsjen sterkte troch kâld wurkjen. De 6-searje wurdt karakterisearre troch primêr gearstald út magnesium en silisium, mei Mg2Si as de wichtichste fersterkende faze. De meast brûkte alloys yn dizze kategory binne 6063, 6061, en 6005A. 5052 aluminium plaat is in AL-Mg rige alloy aluminium plaat, mei magnesium as de wichtichste alloying elemint. It is de meast brûkte anty-rust aluminium alloy. Dizze alloy hat hege sterkte, hege wurgens sterkte, goede plasticity en corrosie ferset, kin net fersterke wurde troch waarmte behanneling, hat goede plasticity yn semi-kâld wurk ferhurding, lege plasticity yn kâld wurk ferhurding, goede corrosie ferset, en goede welding eigenskippen. It wurdt benammen brûkt foar komponinten lykas sydpanelen, dakbedekkingen en doarpanelen. 6063 aluminium alloy is in waarmte-behannele fersterkjende alloy yn 'e AL-Mg-Si rige, mei magnesium en silisium as de wichtichste alloying eleminten. It is in waarmte-behannele fersterkjende aluminiumlegeringprofyl mei medium sterkte, benammen brûkt yn strukturele komponinten lykas kolommen en sydpanels om sterkte te dragen. In ynlieding ta aluminium alloy graden wurdt werjûn yn Tabel 1.
2.2 Extrusion is in wichtige foarmingmetoade fan aluminiumlegering
Extrusion fan aluminiumlegering is in metoade foar hjittefoarmjen, en it heule produksjeproses omfettet it foarmjen fan aluminiumlegering ûnder trije-manier-kompressive stress. It hiele produksjeproses kin sa beskreaun wurde: a. Aluminium en oare alloys wurde gesmolten en getten yn de fereaske aluminium alloy billets; b. De preheated billets wurde set yn de extrusion apparatuer foar extrusion. Under de aksje fan 'e wichtichste silinder wurdt de aluminiumlegering billet foarme yn' e fereaske profilen troch de holte fan 'e skimmel; c. Om de meganyske eigenskippen fan aluminiumprofilen te ferbetterjen, wurdt oplossingsbehandeling útfierd tidens of nei extrusion, folge troch fergrizingbehandeling. De meganyske eigenskippen nei fergrizing behanneling fariearje neffens ferskate materialen en fergrizing regimes. De status fan waarmtebehanneling fan frachtweinprofilen fan doaze-type wurdt werjûn yn Tabel 2.
Ekstruderde produkten fan aluminiumlegering hawwe ferskate foardielen boppe oare foarmmetoaden:
in. Tidens extrusion, it extruded metaal krijt in sterker en mear unifoarm trije-way compressive stress yn 'e deformation sône dan rolling en forging, sadat it kin folslein spylje de plasticity fan it ferwurke metaal. It kin brûkt wurde foar it ferwurkjen fan dreech te ferfoarmjen metalen dy't net kinne wurde ferwurke troch rôljen of smeden en kin brûkt wurde om ferskate komplekse holle of fêste dwerstrochsneedkomponinten te meitsjen.
b. Om't de mjitkunde fan aluminiumprofilen kin wurde farieare, hawwe har komponinten hege stivens, dy't de rigiditeit fan it lichem fan 'e auto kinne ferbetterje, syn NVH-kenmerken ferminderje en dynamyske kontrôlekarakteristiken fan auto's ferbetterje.
c. Produkten mei extrusion effisjinsje, nei quenching en ferâldering, hawwe signifikant hegere longitudinale sterkte (R, Raz) as produkten ferwurke troch oare metoaden.
d. It oerflak fan produkten nei extrusion hat goede kleur en goede corrosie ferset, elimineren de needsaak foar oare anty-corrosie oerflak behanneling.
e. Extrusion ferwurking hat grutte fleksibiliteit, lege tooling en mal kosten, en lege ûntwerp feroaring kosten.
f. Troch de kontrolearberens fan aluminiumprofyldwarsdielen kin de mjitte fan komponintyntegraasje wurde ferhege, it oantal komponinten kin wurde fermindere, en ferskate dwerstrochsneedûntwerpen kinne krekte weldingposysje berikke.
De prestaasjesfergeliking tusken ekstrudearre aluminiumprofilen foar frachtweinen fan doazetype en gewoan koalstofstiel wurdt werjûn yn Tabel 3.
Folgjende ûntwikkelingsrjochting fan profilen fan aluminiumlegering foar frachtweinen fan box-type: Fierder ferbetterje profylsterkte en ferbetterjen fan ekstruderingsprestaasjes. De ûndersyksrjochting fan nije materialen foar profilen fan aluminiumlegering foar frachtweinen fan doaze wurdt werjûn yn figuer 1.
3.Aluminium Alloy Box Truck Struktuer, Strength Analysis, en Ferifikaasje
3.1 Aluminium Alloy Box Truck Struktuer
De kontener foar frachtwein bestiet benammen út gearstalling fan frontpanel, montage fan lofter- en rjochterkantpanels, montage fan sydpanelen foar efterdoar, fliermontage, dakmontaazje, lykas U-foarmige bouten, sydbeskermers, efterbeskermers, modderflappen en oare aksessoires ferbûn mei de twadde klasse chassis. De krúsbalken, pylders, sydbalken en doarpanelen binne makke fan extrudearre profilen fan aluminiumlegering, wylst de flier- en dakpanielen binne makke fan platte platen fan 5052 aluminiumlegering. De struktuer fan 'e frachtwein fan' e aluminiumlegering wurdt werjûn yn figuer 2.
Mei it brûken fan it hite extrusion proses fan 'e 6-searje aluminium alloy kin komplekse holle dwerstrochsneden foarmje, in ûntwerp fan aluminiumprofilen mei komplekse dwerstrochsneden kinne materialen besparje, foldogge oan' e easken fan produktsterkte en stivens, en foldwaan oan 'e easken fan ûnderlinge ferbining tusken ferskate komponinten. Dêrom, de wichtichste beam design struktuer en seksjemominten fan inertia I en resisting mominten W wurde werjûn yn figuer 3.
In fergeliking fan 'e haadgegevens yn Tabel 4 lit sjen dat de seksjemominten fan inertia en wjerstânsmominten fan it ûntwurpen aluminiumprofyl better binne as de oerienkommende gegevens fan it izer makke beamprofyl. De gegevens fan de stivens koëffisjint binne likernôch itselde as dy fan de oerienkommende izer makke beam profyl, en allegearre foldogge oan de deformation easken.
3.2 Maksimum Stress Berekkening
Troch de kaai load-bearing komponint te nimmen, de crossbeam, as it objekt, wurdt de maksimale spanning berekkene. De rated load is 1,5 t, en de crossbeam is makke fan 6063-T6 aluminium alloy profyl mei meganyske eigenskippen lykas werjûn yn tabel 5. De beam wurdt ferienfâldige as in cantilever struktuer foar krêft berekkening, lykas werjûn yn figuer 4.
Troch in spanbalke fan 344 mm te nimmen, wurdt de kompresjelast op 'e beam berekkene as F = 3757 N basearre op 4.5t, dat is trije kear de standert statyske lading. q=F/L
wêr q de ynterne spanning fan 'e beam ûnder de lading is, N / mm; F is de lading droegen troch de beam, berekkene op basis fan 3 kear de standert statyske lading, dat is 4,5 t; L is de lingte fan de beam, mm.
Dêrom is de ynterne spanning q:
De formule foar stressberekkening is as folget:
It maksimum momint is:
Mei de absolute wearde fan it momint, M = 274283 N·mm, de maksimale spanning σ = M/(1,05 × w) = 18,78 MPa, en de maksimale spanningswearde σ <215 MPa, dy't foldocht oan de easken.
3.3 Ferbining Skaaimerken fan ferskate komponinten
Aluminium alloy hat minne welding eigenskippen, en syn welding punt sterkte is mar 60% fan de basis materiaal sterkte. Troch it bedekken fan in laach Al2O3 op it oerflak fan aluminiumlegering is it raanpunt fan Al2O3 heech, wylst it raanpunt fan aluminium leech is. As aluminiumlegering laske wurdt, moat de Al2O3 op it oerflak fluch brutsen wurde om welding út te fieren. Tagelyk sil it oerbliuwsel fan Al2O3 yn 'e oplossing fan' e aluminiumlegering bliuwe, dy't ynfloed hat op 'e struktuer fan' e aluminiumlegering en it ferminderjen fan 'e sterkte fan it weldingpunt fan' e aluminiumlegering. Dêrom, by it ûntwerpen fan in all-aluminium kontener, wurde dizze skaaimerken folslein beskôge. Welding is de wichtichste posisjonearring metoade, en de wichtichste load-bearing komponinten wurde ferbûn troch bouten. Ferbinings lykas klinken en dovetail struktuer wurde werjûn yn figueren 5 en 6.
De wichtichste struktuer fan it all-aluminium doaze lichem oannimt in struktuer mei horizontale balken, fertikale pylders, sydbalken, en râne balken interlocking mei elkoar. D'r binne fjouwer ferbiningspunten tusken elke horizontale balke en fertikale pylder. De ferbiningspunten binne foarsjoen fan serrated pakkingen foar mesh mei de serrated râne fan de horizontale beam, effektyf foarkomt sliding. De acht hoekpunten binne benammen ferbûn troch stielen kearnynserts, fêst mei bolten en selsslutende klinknagels, en fersterke troch 5mm trijehoekige aluminiumplaten laske yn 'e doaze om de hoekposysjes yntern te fersterkjen. De eksterne uterlik fan 'e doaze hat gjin welding of bleatsteld ferbining punten, garandearje it totale uterlik fan it fak.
3.4 SE Synchronous Engineering Technology
SE syngroane engineering technology wurdt brûkt om de problemen op te lossen feroarsake troch grutte opboude grutte ôfwikingen foar oerienkommende komponinten yn it fak lichem en de swierrichheden by it finen fan de oarsaken fan gatten en flatness flaters. Troch CAE-analyze (sjoch figuer 7-8) wurdt in fergelikingsanalyze útfierd mei izeren makke doaze lichems om de algemiene sterkte en stivens fan it doaze lichem te kontrolearjen, swakke punten te finen en maatregels te nimmen om it ûntwerpskema effektiver te optimalisearjen en te ferbetterjen .
4.Lightweighting Effekt fan Aluminium Alloy Box Truck
Njonken it doaze lichem kinne aluminiumlegeringen brûkt wurde om stiel te ferfangen foar ferskate komponinten fan frachtweinkonteners fan doaze, lykas spatskermen, efterbeskermers, sydbeskermers, doargrendels, doarskarnieren en efterkanten fan foarskot, it berikken fan in gewichtsreduksje fan 30% oan 40% foar de lading compartment. It gewichtsreduksje-effekt foar in lege 4080mm × 2300mm × 2200mm frachtcontainer wurdt werjûn yn Tabel 6. Dit lost de problemen fan oermjittich gewicht, net-neilibjen fan oankundigingen en regeljouwingsrisiko's fan tradisjonele izeren makke frachtfakken.
Troch tradisjoneel stiel te ferfangen troch aluminiumlegeringen foar auto-ûnderdielen, kinne net allinich poerbêste lichtgewicht-effekten wurde berikt, mar it kin ek bydrage oan brânstofbesparring, emisjereduksje en ferbettere autoprestaasjes. Op it stuit binne der ferskate mieningen oer de bydrage fan lichtgewicht oan brânstofbesparring. De ûndersyksresultaten fan it Ynternasjonaal Aluminium Ynstitút wurde werjûn yn figuer 9. Elke 10% reduksje fan it gewicht fan 'e auto kin it brânstofferbrûk mei 6% oant 8% ferminderje. Op grûn fan ynlânske statistiken, it ferminderjen fan it gewicht fan elke persoaneauto troch 100 kg kin ferminderjen brânstof konsumpsje mei 0,4 L/100 km. De bydrage fan lichtgewicht oan brânstofbesparring is basearre op resultaten krigen fan ferskate ûndersyksmetoaden, dus d'r is wat fariaasje. Automotive lightweighting hat lykwols in wichtige ynfloed op it ferminderjen fan brânstofferbrûk.
Foar elektryske auto's is it lichtgewicht effekt noch mear útsprutsen. Op it stuit is de enerzjydichtheid fan ienheid fan batterijen foar elektryske auto's signifikant oars fan dy fan tradisjonele auto's mei floeibere brânstof. It gewicht fan it krêftsysteem (ynklusyf de batterij) fan elektryske auto's makket faaks 20% oant 30% út fan it totale gewicht fan auto's. Tagelyk is it trochbrekken fan it prestaasjeknelpunt fan batterijen in wrâldwide útdaging. Foardat d'r in grutte trochbraak is yn batterijtechnology mei hege prestaasjes, is lichtgewicht in effektive manier om it krúsberik fan elektryske auto's te ferbetterjen. Foar elke gewichtsreduksje fan 100 kg kin it krúsberik fan elektryske auto's mei 6% oant 11% wurde ferhege (de relaasje tusken gewichtsreduksje en krúsberik wurdt werjûn yn figuer 10). Op it stuit kin it krúsberik fan suvere elektryske auto's net oan 'e behoeften fan' e measte minsken foldwaan, mar it ferminderjen fan gewicht mei in bepaald bedrach kin it krúsberik signifikant ferbetterje, berikeangst ferminderje en de brûkersûnderfining ferbetterje.
5. Konklúzje
Njonken de all-aluminium struktuer fan 'e aluminium alloy box frachtwein yntrodusearre yn dit artikel, d'r binne ferskate soarten box frachtweinen, lykas aluminium honeycomb panielen, aluminium gesp platen, aluminium frames + aluminium skins, en izer-aluminium hybride lading containers . Se hawwe de foardielen fan licht gewicht, hege spesifike sterkte, en goede corrosie ferset, en net nedich electrophoretic ferve foar corrosie beskerming, ferminderjen fan de miljeu-ynfloed fan electrophoretic ferve. De frachtwein fan aluminiumlegering lost yn prinsipe de problemen op fan oermjittich gewicht, net-neilibjen fan oankundigingen, en regeljouwingsrisiko's fan tradisjonele izeren makke frachtfakken.
Extrusion is in essinsjeel ferwurkjen metoade foar aluminium alloys, en aluminium profilen hawwe poerbêst meganyske eigenskippen, sadat de seksje stivens fan komponinten is relatyf heech. Troch de fariabele dwerstrochsneed kinne aluminiumlegeringen de kombinaasje fan meardere komponintfunksjes berikke, wêrtroch it in goed materiaal is foar lichtgewicht foar auto's. De wiidferspraat tapassing fan aluminiumlegeringen stiet lykwols foar útdagings lykas ûnfoldwaande ûntwerpmooglikheid foar frachtfakken fan aluminiumlegering, problemen mei foarmjen en lassen, en hege ûntwikkelings- en promoasjekosten foar nije produkten. De wichtichste reden is noch altyd dat aluminium alloy mear kostet as stiel foardat de recycling ekology fan aluminium alloys wurdt folwoeksen.
Ta beslút, it tapassingsgebiet fan aluminiumlegeringen yn auto's sil breder wurde, en har gebrûk sil trochgean te ferheegjen. Yn 'e hjoeddeistige trends fan enerzjybesparring, útstjitreduksje, en de ûntwikkeling fan' e nije enerzjyauto-yndustry, mei it ferdjipjen fan begryp fan 'e eigenskippen fan' e aluminiumlegering en effektive oplossingen foar problemen mei tapassing fan aluminiumlegering, sille aluminium-ekstrusjematerialen mear wiidweidich brûkt wurde yn automotive lightweighting.
Bewurke troch May Jiang út MAT Aluminium
Post tiid: Jan-12-2024
