1. Pambuka
Lightweighting otomotif diwiwiti ing negara maju lan wiwitane dipimpin dening raksasa otomotif tradisional. Kanthi pembangunan terus-terusan, wis entuk momentum sing signifikan. Wiwit wektu nalika wong India pisanan nggunakake paduan aluminium kanggo ngasilake crankshaft otomotif nganti produksi massal mobil kabeh-aluminium pisanan Audi ing taun 1999, paduan aluminium wis katon wutah sing kuat ing aplikasi otomotif amarga kaluwihan kayata kapadhetan rendah, kekuatan spesifik sing dhuwur lan kaku. elastisitas apik lan resistance impact, recyclability dhuwur, lan tingkat regenerasi dhuwur. Ing 2015, proporsi aplikasi alloy aluminium ing mobil wis ngluwihi 35%.
Lightweighting otomotif China diwiwiti kurang saka 10 taun kepungkur, lan tingkat teknologi lan aplikasi ketinggalan ing negara maju kaya Jerman, Amerika Serikat, lan Jepang. Nanging, kanthi pangembangan kendaraan energi anyar, bobot entheng materi maju kanthi cepet. Mupangate mundhake kendaraan energi anyar, teknologi bobot entheng otomotif China nuduhake tren kanggo nggayuh negara maju.
pasar bahan entheng China iku jembar. Ing tangan siji, dibandhingake karo negara maju ing luar negeri, teknologi lightweighting China wiwit pungkasan, lan bobot Curb kendaraan sakabèhé luwih gedhe. Ngelingi pathokan proporsi bahan entheng ing negara manca, isih ana akeh ruang kanggo pangembangan ing China. Ing sisih liya, didorong dening kabijakan, pangembangan industri kendaraan energi anyar China bakal nambah permintaan kanggo bahan sing entheng lan nyengkuyung perusahaan otomotif supaya pindhah menyang bobot entheng.
Peningkatan standar emisi lan konsumsi bahan bakar meksa akselerasi bobot entheng otomotif. China wis ngetrapake standar emisi China VI ing taun 2020. Miturut "Metode Evaluasi lan Indikator Konsumsi Bahan Bakar Mobil Penumpang" lan "Peta Jalan Teknologi Hemat Energi lan Kendaraan Anyar," standar konsumsi bahan bakar 5.0 L/km. Nganggep ruang winates kanggo terobosan gedhe ing teknologi mesin lan pengurangan emisi, nggunakake langkah-langkah kanggo komponen otomotif sing entheng bisa nyuda emisi kendaraan lan konsumsi bahan bakar kanthi efektif. Kendharaan energi anyar sing entheng wis dadi dalan penting kanggo pangembangan industri.
Ing 2016, China Automotive Engineering Society nerbitake "Energy Saving and New Energy Vehicle Technology Roadmap," sing ngrancang faktor kayata konsumsi energi, jarak jelajah, lan bahan manufaktur kanggo kendaraan energi anyar saka 2020 nganti 2030. Lightweighting bakal dadi arah utama kanggo pangembangan kendaraan energi anyar ing mangsa ngarep. Lightweighting bisa nambah jangkoan jelajah lan ngatasi "kekhawatiran jarak" ing kendaraan energi anyar. Kanthi nambah panjaluk kanggo jarak jelajah sing luwih dawa, bobot entheng otomotif dadi penting, lan adol kendaraan energi anyar saya tambah akeh ing taun-taun pungkasan. Miturut syarat sistem skor lan "Rencana Pembangunan Jangka Menengah kanggo Industri Otomotif," kira-kira ing taun 2025, dodolan kendaraan energi anyar China bakal ngluwihi 6 yuta unit, kanthi pertumbuhan taunan gabungan. tingkat ngluwihi 38%.
2.Aluminium Alloy Karakteristik lan Aplikasi
2.1 Karakteristik Aluminium Alloy
Kapadhetan aluminium minangka siji-katelu saka baja, dadi luwih entheng. Nduwe kekuatan spesifik sing luwih dhuwur, kemampuan ekstrusi sing apik, tahan korosi sing kuat, lan daur ulang sing dhuwur. Paduan aluminium ditondoi kanthi utamane kasusun saka magnesium, nampilake tahan panas sing apik, sifat welding sing apik, kekuatan lemes sing apik, ora bisa dikuatake kanthi perawatan panas, lan kemampuan kanggo nambah kekuatan liwat kerja sing adhem. Seri 6 ditondoi kanthi utamane kasusun saka magnesium lan silikon, kanthi Mg2Si minangka fase penguatan utama. Wesi sing paling akeh digunakake ing kategori iki yaiku 6063, 6061, lan 6005A. Plat aluminium 5052 minangka piring aluminium alloy seri AL-Mg, kanthi magnesium minangka unsur paduan utama. Iki minangka paduan aluminium anti-karat sing paling akeh digunakake. Paduan iki nduweni kekuatan dhuwur, kekuatan lemes dhuwur, plastisitas sing apik lan tahan korosi, ora bisa dikuatake kanthi perawatan panas, nduweni plastisitas sing apik ing hardening kerja semi-dingin, plastisitas sing kurang ing hardening kerja sing adhem, tahan korosi sing apik, lan sifat welding sing apik. Utamane digunakake kanggo komponen kayata panel sisih, tutup gendheng, lan panel lawang. Paduan aluminium 6063 minangka paduan penguat sing bisa diobati panas ing seri AL-Mg-Si, kanthi magnesium lan silikon minangka unsur paduan utama. Iki minangka profil aloi aluminium sing bisa diobati panas kanthi kekuatan medium, utamane digunakake ing komponen struktur kayata kolom lan panel sisih kanggo nggawa kekuatan. Pambuka kanggo kelas paduan aluminium ditampilake ing Tabel 1.
2.2 Ekstrusi minangka Cara Pembentukan Penting saka Paduan Aluminium
Ekstrusi paduan aluminium minangka cara mbentuk panas, lan kabeh proses produksi melu mbentuk alloy aluminium ing tekanan kompresif telung arah. Sedaya proses produksi saged dipunandharaken kados ing ngandhap menika: a. Aluminium lan wesi liyane dilebur lan dibuwang menyang billet alloy aluminium sing dibutuhake; b. Billet sing wis digawe panas dilebokake ing peralatan ekstrusi kanggo ekstrusi. Ing tumindak silinder utama, billet alloy aluminium dibentuk menyang profil sing dibutuhake liwat rongga cetakan; c. Kanggo nambah sifat mekanik profil aluminium, perawatan solusi ditindakake sajrone utawa sawise ekstrusi, diikuti perawatan tuwa. Sifat mekanik sawise perawatan tuwa beda-beda miturut macem-macem bahan lan rezim tuwa. Status perlakuan panas saka profil truk jinis kothak ditampilake ing Tabel 2.
Produk extruded paduan aluminium duwe sawetara kaluwihan tinimbang metode pambentukan liyane:
a. Sajrone ekstrusi, logam sing diekstrusi entuk tekanan kompresi telung arah sing luwih kuat lan seragam ing zona deformasi tinimbang rolling lan forging, saengga bisa muter plastisitas logam sing diproses kanthi lengkap. Bisa digunakake kanggo proses logam angel-kanggo-deformasi sing ora bisa diproses dening rolling utawa forging lan bisa digunakake kanggo nggawe macem-macem kothong utawa ngalangi komponen salib-bagean Komplek.
b. Amarga géomètri saka profil aluminium bisa mawarni-warni, komponen sing duwe kaku dhuwur, kang bisa nambah rigidity saka awak kendaraan, ngurangi ciri NVH sawijining, lan nambah ciri kontrol dinamis kendaraan.
c. Produk kanthi efisiensi ekstrusi, sawise quenching lan tuwa, nduweni kekuatan longitudinal sing luwih dhuwur (R, Raz) tinimbang produk sing diproses kanthi cara liya.
d. Lumahing produk sawise extrusion wis werna apik lan resistance karat apik, mbusak perlu kanggo perawatan lumahing anti-karat liyane.
e. Proses ekstrusi nduweni keluwesan sing apik, biaya perkakas lan cetakan sing murah, lan biaya pangowahan desain sing murah.
f. Amarga kontrol salib-bagean profil aluminium, tingkat integrasi komponen bisa ditambah, jumlah komponen bisa dikurangi, lan desain salib sing beda bisa entuk posisi welding sing tepat.
Perbandingan kinerja antarane profil aluminium extruded kanggo truk jinis kothak lan baja karbon polos ditampilake ing Tabel 3.
Arah Pangembangan Sabanjure Profil Aluminium Alloy kanggo Truk Tipe Box: Luwih nambah kekuatan profil lan ningkatake kinerja ekstrusi. Arah riset bahan anyar kanggo profil aloi aluminium kanggo truk jinis kothak ditampilake ing Gambar 1.
3. Struktur Truk Aluminium Alloy Box, Analisis Kekuwatan, lan Verifikasi
3.1 Aluminium Alloy Box Struktur Truk
Wadah truk kothak utamane kasusun saka perakitan panel ngarep, panel panel sisih kiwa lan tengen, perakitan panel sisih lawang mburi, perakitan lantai, rakitan gendheng, uga baut berbentuk U, pelindung sisih, pengawal mburi, flaps lendhut, lan aksesoris liyane. disambungake menyang sasis kelas loro. Balok salib awak kothak, pilar, balok sisih, lan panel lawang digawe saka profil extruded alloy aluminium, dene panel lantai lan atap digawe saka piring datar 5052 aluminium. Struktur truk kothak alloy aluminium ditampilake ing Gambar 2.
Nggunakake proses extrusion panas saka 6 seri aluminium alloy bisa mbentuk kompleks kothong salib-bagean, desain saka profil aluminium karo salib-bagean Komplek bisa nyimpen bahan, nyukupi syarat kekuatan produk lan kaku, lan nyukupi syarat sambungan bebarengan antarane. macem-macem komponen. Mulane, struktur desain balok utama lan momen potongan inersia I lan momen resistensi W ditampilake ing Gambar 3.
Perbandingan data utama ing Tabel 4 nuduhake manawa momen inersia lan momen resistensi saka profil aluminium sing dirancang luwih apik tinimbang data profil beam sing digawe saka wesi. Data koefisien kekakuan kira-kira padha karo profil balok sing digawe wesi sing cocog, lan kabeh memenuhi syarat deformasi.
3.2 Petungan Stress maksimum
Njupuk komponen beban-bearing tombol, crossbeam, minangka obyek, kaku maksimum wis diwilang. Beban sing dirating yaiku 1,5 t, lan crossbeam digawe saka profil aloi aluminium 6063-T6 kanthi sifat mekanik kaya sing ditampilake ing Tabel 5. Beam kasebut disederhanakake minangka struktur cantilever kanggo pitungan gaya, kaya sing ditampilake ing Gambar 4.
Njupuk balok span 344mm, beban kompresi ing balok diitung minangka F = 3757 N adhedhasar 4.5t, yaiku kaping telu beban statis standar. q=F/L
ing ngendi q minangka tekanan internal balok ing ngisor beban, N / mm; F minangka beban sing ditanggung dening balok, diitung adhedhasar 3 kaping beban statis standar, yaiku 4,5 t; L yaiku dawa balok, mm.
Dadi, tekanan internal q yaiku:
Rumus kalkulasi tegangan kaya ing ngisor iki:
Momen maksimum yaiku:
Njupuk nilai mutlak momen, M=274283 N·mm, tegangan maksimum σ=M/(1,05×w)=18,78 MPa, lan nilai tegangan maksimum σ<215 MPa, kang ketemu syarat.
3.3 Karakteristik Sambungan Macem-macem Komponen
Paduan aluminium nduweni sifat welding sing ora apik, lan kekuatan titik welding mung 60% saka kekuatan bahan dasar. Amarga panutup saka lapisan Al2O3 ing lumahing aluminium, titik leleh saka Al2O3 dhuwur, nalika leleh aluminium kurang. Nalika wesi aluminium dilas, Al2O3 ing permukaan kudu cepet rusak kanggo nindakake welding. Ing wektu sing padha, turahan saka Al2O3 bakal tetep ing solusi alloy aluminium, mengaruhi struktur alloy aluminium lan ngurangi kekuatan saka titik welding aluminium. Mulane, nalika ngrancang wadhah kabeh-aluminium, ciri-ciri kasebut dianggep kanthi lengkap. Welding minangka cara posisi utama, lan komponen bantalan beban utama disambungake nganggo baut. Sambungan kayata struktur riveting lan dovetail ditampilake ing Gambar 5 lan 6.
Struktur utama awak kothak kabeh-aluminium nganggo struktur karo balok horisontal, pilar vertikal, balok sisih, lan balok pinggir sing saling gegandhengan. Ana papat titik sambungan antarane saben balok horisontal lan pilar vertikal. Titik sambungan dipasang gasket bergerigi kanggo bolong karo pinggiran serrated balok horisontal, kanthi efektif nyegah geser. Wolung TCTerms sudhut utamané disambungake dening sisipan inti baja, tetep karo bolts lan rivets poto-Ngunci, lan dikiataken dening 5mm piring aluminium segitiga gandheng nang kothak kanggo ngiyataken posisi sudhut njero. Tampilan njaba kothak ora duwe welding utawa titik sambungan sing kapapar, njamin tampilan sakabèhé saka kothak.
3.4 SE Teknologi Teknik Sinkron
Teknologi rekayasa sinkron SE digunakake kanggo ngatasi masalah sing disebabake panyimpangan ukuran akumulasi gedhe kanggo komponen sing cocog ing awak kothak lan kesulitan nemokake panyebab kesenjangan lan kegagalan flatness. Liwat analisis CAE (pirsani Figure 7-8), analisa perbandingan ditindakake karo awak kothak digawe wesi kanggo mriksa kekuwatan lan kaku sakabèhé awak kothak, nemokake titik lemah, lan njupuk langkah kanggo ngoptimalake lan nambah skema desain kanthi luwih efektif. .
4.Efek Lightweighting saka Aluminium Alloy Box Truck
Saliyane awak kothak, wesi aluminium bisa digunakake kanggo ngganti baja kanggo macem-macem komponen wadhah truk kothak, kayata mudguards, pengawal mburi, pengawal sisih, latches lawang, engsel lawang, lan pinggiran apron mburi, entuk bobot mundhut. saka 30% nganti 40% kanggo kompartemen kargo. Efek pengurangan bobot kanggo wadhah kargo 4080mm × 2300mm × 2200mm sing kosong ditampilake ing Tabel 6. Iki kanthi dhasar ngatasi masalah bobot sing berlebihan, ora netepi pengumuman, lan risiko peraturan kompartemen kargo digawe saka wesi tradisional.
Kanthi ngganti baja tradisional karo wesi aluminium kanggo komponen otomotif, ora mung efek lightweighting sing apik banget, nanging uga bisa nyumbang kanggo ngirit bahan bakar, ngurangi emisi, lan kinerja kendaraan sing luwih apik. Saiki, ana macem-macem panemu babagan kontribusi bobot entheng kanggo irit bahan bakar. Asil riset Institut Aluminium Internasional ditampilake ing Gambar 9. Saben pengurangan bobot kendaraan 10% bisa nyuda konsumsi bahan bakar nganti 6% nganti 8%. Adhedhasar statistik domestik, ngurangi bobot saben mobil penumpang nganti 100 kg bisa ngurangi konsumsi bahan bakar nganti 0,4 L/100 km. Kontribusi bobot entheng kanggo ngirit bahan bakar adhedhasar asil sing dipikolehi saka macem-macem metode riset, mula ana sawetara variasi. Nanging, bobot entheng otomotif duwe pengaruh sing signifikan kanggo nyuda konsumsi bahan bakar.
Kanggo kendaraan listrik, efek entheng malah luwih jelas. Saiki, Kapadhetan energi unit baterei kendharaan listrik beda banget karo kendaraan bahan bakar cair tradisional. Bobot sistem tenaga (kalebu baterei) kendaraan listrik asring udakara 20% nganti 30% saka total bobot kendaraan. Bebarengan, ngatasi bottleneck kinerja baterei minangka tantangan ing saindenging jagad. Sadurunge ana terobosan utama ing teknologi baterei kanthi kinerja dhuwur, bobot entheng minangka cara sing efektif kanggo nambah jarak jelajah kendaraan listrik. Kanggo saben pengurangan bobot 100 kg, jarak jelajah kendaraan listrik bisa ditambah 6% nganti 11% (hubungan antarane pengurangan bobot lan jarak jelajah ditampilake ing Gambar 10). Saiki, sawetara njelajah kendaraan listrik murni ora bisa nyukupi kabutuhan umume wong, nanging nyuda bobot kanthi jumlah tartamtu bisa nambah jarak jelajah, nyuda rasa kuwatir lan nambah pengalaman pangguna.
5. Kesimpulan
Saliyane struktur kabeh-aluminium saka truk kothak alloy aluminium sing dikenalake ing artikel iki, ana macem-macem jinis truk kothak, kayata panel honeycomb aluminium, piring gesper aluminium, pigura aluminium + kulit aluminium, lan wadhah kargo hibrida wesi-aluminium. . Padha duwe kaluwihan bobot entheng, kekuatan tartamtu dhuwur, lan resistance karat apik, lan ora mbutuhake Paint electrophoretic kanggo pangayoman karat, ngurangi impact lingkungan saka Paint electrophoretic. Truk kothak paduan aluminium dhasar ngatasi masalah bobot sing berlebihan, ora tundhuk karo pengumuman, lan risiko peraturan kompartemen kargo digawe saka wesi tradisional.
Extrusion minangka cara pangolahan penting kanggo wesi aluminium, lan profil aluminium duweni sifat mekanik sing apik, saengga kaku bagean komponen kasebut relatif dhuwur. Amarga salib-bagean variabel, wesi aluminium bisa entuk kombinasi saka macem-macem fungsi komponen, nggawe bahan apik kanggo lightweighting otomotif. Nanging, aplikasi wesi aluminium sing nyebar ngadhepi tantangan kayata kemampuan desain sing ora cukup kanggo kompartemen kargo alloy aluminium, masalah mbentuk lan welding, lan biaya pangembangan lan promosi sing dhuwur kanggo produk anyar. Alesan utama isih sing alloy aluminium biaya luwih saka baja sadurunge ekologi daur ulang saka wesi aluminium dadi diwasa.
Kesimpulane, ruang lingkup aplikasi wesi aluminium ing mobil bakal luwih akeh, lan panggunaane bakal terus saya tambah. Ing tren saiki ngirit energi, pengurangan emisi, lan pangembangan industri kendaraan energi anyar, kanthi pemahaman sing luwih jero babagan sifat aloi aluminium lan solusi sing efektif kanggo masalah aplikasi aloi aluminium, bahan ekstrusi aluminium bakal luwih akeh digunakake ing lightweighting otomotif.
Diedit dening May Jiang saka MAT Aluminium
Wektu kirim: Jan-12-2024
