1.Hyrje
Pesha e lehtë e automobilave filloi në vendet e zhvilluara dhe fillimisht u drejtua nga gjigantët tradicionalë të automobilave. Me zhvillimin e vazhdueshëm, ajo ka marrë një vrull të konsiderueshëm. Që nga koha kur indianët përdorën për herë të parë aliazh alumini për të prodhuar bosht me gunga automobilistike deri në prodhimin e parë masiv të makinave tërësisht prej alumini nga Audi në 1999, aliazhi i aluminit ka parë rritje të fuqishme në aplikimet e automobilave për shkak të avantazheve të tij si densiteti i ulët, forca e lartë specifike dhe ngurtësia. elasticitet i mirë dhe rezistencë ndaj ndikimit, riciklueshmëri e lartë dhe shkallë e lartë rigjenerimi. Deri në vitin 2015, përqindja e aplikimit të lidhjes së aluminit në automobila kishte tejkaluar tashmë 35%.
Pesha e lehtë e automobilave në Kinë filloi më pak se 10 vjet më parë, dhe niveli i teknologjisë dhe aplikimit mbeten prapa vendeve të zhvilluara si Gjermania, Shtetet e Bashkuara dhe Japonia. Megjithatë, me zhvillimin e automjeteve të reja me energji, pesha e lehtë e materialit po përparon me shpejtësi. Duke shfrytëzuar rritjen e automjeteve të reja me energji, teknologjia kineze e peshës së lehtë të automobilave po tregon një prirje për të kapur hapin me vendet e zhvilluara.
Tregu i materialeve të lehta në Kinë është i gjerë. Nga njëra anë, krahasuar me vendet e zhvilluara jashtë vendit, teknologjia e peshës së lehtë të Kinës filloi vonë dhe pesha e përgjithshme Curb e automjetit është më e madhe. Duke marrë parasysh standardin e proporcionit të materialeve të lehta në vendet e huaja, ka ende hapësirë të mjaftueshme për zhvillim në Kinë. Nga ana tjetër, i nxitur nga politikat, zhvillimi i shpejtë i industrisë së re të automjeteve energjetike të Kinës do të rrisë kërkesën për materiale të lehta dhe do të inkurajojë kompanitë e automobilave të lëvizin drejt peshës së lehtë.
Përmirësimi i standardeve të emetimit dhe konsumit të karburantit po detyron përshpejtimin e peshës së lehtë të automobilave. Kina zbatoi plotësisht standardet e emetimit China VI në vitin 2020. Sipas "Metodës së Vlerësimit dhe Treguesve për Konsumin e Karburantit të Makinave të Pasagjerëve" dhe "Udhërrëfyesit për Kursimin e Energjisë dhe Teknologjinë e Automjeteve të Energjisë së Re", standardi i konsumit të karburantit 5.0 L/km. Duke marrë parasysh hapësirën e kufizuar për përparime të konsiderueshme në teknologjinë e motorit dhe reduktimin e emetimeve, miratimi i masave për komponentët e lehtë të automobilave mund të reduktojë në mënyrë efektive emetimet e automjeteve dhe konsumin e karburantit. Lehtësimi i automjeteve me energji të re është bërë një rrugë thelbësore për zhvillimin e industrisë.
Në vitin 2016, Shoqëria Kineze e Inxhinierisë së Automjeteve lëshoi "Udhërrëfyesin e kursimit të energjisë dhe teknologjisë së re të energjisë së automjeteve", i cili planifikonte faktorë të tillë si konsumi i energjisë, diapazoni i lundrimit dhe materialet e prodhimit për automjetet e reja me energji nga 2020 deri në 2030. Pesha e lehtë do të jetë një drejtim kyç për zhvillimin e ardhshëm të automjeteve me energji të reja. Pesha e lehtë mund të rrisë gamën e lundrimit dhe të adresojë "ankthin e gamës" në automjetet me energji të re. Me rritjen e kërkesës për gamë të zgjeruar të lundrimit, pesha e lehtë e automobilave bëhet urgjente dhe shitjet e automjeteve me energji të reja janë rritur ndjeshëm vitet e fundit. Sipas kërkesave të sistemit të vlerësimit dhe "Planit të Zhvillimit Afatmesëm në Afatgjatë për Industrinë e Automobilave", vlerësohet se deri në vitin 2025, shitjet e automjeteve me energji të reja në Kinë do të kalojnë 6 milionë njësi, me një rritje vjetore komplekse. norma që kalon 38%.
2.Karakteristikat dhe aplikimet e aliazhit të aluminit
2.1 Karakteristikat e aliazhit të aluminit
Dendësia e aluminit është një e treta e asaj të çelikut, duke e bërë atë më të lehtë. Ka forcë specifike më të lartë, aftësi të mirë nxjerrjeje, rezistencë të fortë ndaj korrozionit dhe riciklueshmëri të lartë. Lidhjet e aluminit karakterizohen nga fakti se janë të përbëra kryesisht nga magnezi, duke shfaqur rezistencë të mirë ndaj nxehtësisë, veti të mira saldimi, forcë të mirë lodhjeje, pamundësi për t'u forcuar nga trajtimi termik dhe aftësi për të rritur forcën përmes punës së ftohtë. Seria 6 karakterizohet se përbëhet kryesisht nga magnez dhe silikon, me Mg2Si si fazën kryesore të forcimit. Lidhjet më të përdorura në këtë kategori janë 6063, 6061 dhe 6005A. Pllaka alumini 5052 është një pllakë alumini me aliazh të serisë AL-Mg, me magnezin si elementin kryesor të lidhjes. Është aliazhi më i përdorur i aluminit kundër ndryshkut. Kjo aliazh ka forcë të lartë, forcë të lartë lodhjeje, plasticitet të mirë dhe rezistencë ndaj korrozionit, nuk mund të forcohet nga trajtimi termik, ka plasticitet të mirë në forcimin e punës gjysmë të ftohtë, plasticitet të ulët në forcimin e punës së ftohtë, rezistencë të mirë ndaj korrozionit dhe veti të mira saldimi. Përdoret kryesisht për komponentë të tillë si panelet anësore, mbulesat e çatisë dhe panelet e dyerve. Lidhja e aluminit 6063 është një aliazh forcues i trajtueshëm nga nxehtësia në serinë AL-Mg-Si, me magnez dhe silikon si elementët kryesorë të lidhjes. Është një profil aliazh alumini forcues i trajtueshëm me nxehtësi me forcë mesatare, i përdorur kryesisht në komponentë strukturorë si kolonat dhe panelet anësore për të mbajtur forcën. Një hyrje në klasat e aliazhit të aluminit është paraqitur në Tabelën 1.
2.2 Ekstrudimi është një metodë e rëndësishme e formimit të aliazhit të aluminit
Nxjerrja e aliazhit të aluminit është një metodë e formimit të nxehtë dhe i gjithë procesi i prodhimit përfshin formimin e aliazhit të aluminit nën stresin e shtypjes me tre drejtime. I gjithë procesi i prodhimit mund të përshkruhet si më poshtë: a. Alumini dhe lidhjet e tjera shkrihen dhe derdhen në biletat e nevojshme të aliazhit të aluminit; b. Biletat e ngrohura paraprakisht futen në pajisjen e nxjerrjes për nxjerrje. Nën veprimin e cilindrit kryesor, bileta e aliazhit të aluminit formohet në profilet e kërkuara përmes zgavrës së kallëpit; c. Për të përmirësuar vetitë mekanike të profileve të aluminit, trajtimi me tretësirë kryhet gjatë ose pas nxjerrjes, i ndjekur nga trajtimi i plakjes. Vetitë mekanike pas trajtimit të plakjes ndryshojnë sipas materialeve të ndryshme dhe regjimit të plakjes. Statusi i trajtimit termik të profileve të kamionëve të tipit kuti tregohet në tabelën 2.
Produktet e ekstruduara nga aliazh alumini kanë disa përparësi ndaj metodave të tjera të formimit:
a. Gjatë ekstrudimit, metali i ekstruduar merr një stres më të fortë dhe më të njëtrajtshëm të shtypjes me tre drejtime në zonën e deformimit sesa rrotullimi dhe falsifikimi, kështu që mund të luajë plotësisht plasticitetin e metalit të përpunuar. Mund të përdoret për të përpunuar metale të vështirë për t'u deformuar që nuk mund të përpunohen me rrotullim ose falsifikim dhe mund të përdoret për të bërë komponentë të ndryshëm kompleksë me prerje tërthore të zbrazët ose të ngurtë.
b. Për shkak se gjeometria e profileve të aluminit mund të jetë e ndryshme, përbërësit e tyre kanë ngurtësi të lartë, gjë që mund të përmirësojë ngurtësinë e trupit të automjetit, të zvogëlojë karakteristikat e tij NVH dhe të përmirësojë karakteristikat e kontrollit dinamik të automjetit.
c. Produktet me efikasitet ekstrudimi, pas shuarjes dhe plakjes, kanë rezistencë gjatësore dukshëm më të lartë (R, Raz) sesa produktet e përpunuara me metoda të tjera.
d. Sipërfaqja e produkteve pas nxjerrjes ka ngjyrë të mirë dhe rezistencë të mirë ndaj korrozionit, duke eliminuar nevojën për trajtime të tjera sipërfaqësore kundër korrozionit.
e. Përpunimi me nxjerrje ka fleksibilitet të madh, kosto të ulëta për vegla pune dhe myk, dhe kosto të ulëta të ndryshimit të dizajnit.
f. Për shkak të kontrollueshmërisë së seksioneve tërthore të profilit të aluminit, shkalla e integrimit të komponentëve mund të rritet, numri i komponentëve mund të reduktohet dhe dizajne të ndryshme të seksionit kryq mund të arrijnë pozicionimin e saktë të saldimit.
Krahasimi i performancës midis profileve të aluminit të ekstruduar për kamionë të tipit kuti dhe çelikut të thjeshtë të karbonit është paraqitur në Tabelën 3.
Drejtimi i ardhshëm i zhvillimit të profileve të aliazhit të aluminit për kamionët e tipit Box: Përmirësimi i mëtejshëm i forcës së profilit dhe përmirësimi i performancës së nxjerrjes. Drejtimi i kërkimit të materialeve të reja për profilet e aliazhit të aluminit për kamionë të tipit kuti është paraqitur në Figurën 1.
3. Struktura e kamionit të kutisë së aliazhit të aluminit, analiza e forcës dhe verifikimi
3.1 Struktura e kamionit me kuti me aliazh alumini
Kontejneri i kamionit të kutisë përbëhet kryesisht nga montimi i panelit të përparmë, montimi i panelit anësor të majtë dhe të djathtë, montimi i panelit anësor të derës së pasme, montimi i dyshemesë, montimi i çatisë, si dhe bulonat në formë U-je, mbrojtëset anësore, mbrojtëset e pasme, kapakët e baltës dhe aksesorët e tjerë i lidhur me shasinë e klasit të dytë. Trarët kryq të trupit të kutisë, shtyllat, trarët anësor dhe panelet e dyerve janë bërë nga profile të ekstruduara nga aliazh alumini, ndërsa panelet e dyshemesë dhe të çatisë janë prej 5052 pllaka të sheshta të aliazhit të aluminit. Struktura e kamionit të kutisë së aliazhit të aluminit është paraqitur në Figurën 2.
Duke përdorur procesin e nxjerrjes së nxehtë të aliazhit të aluminit të serive 6, mund të formohen seksione tërthore komplekse të zbrazëta, një dizajn i profileve të aluminit me seksione tërthore komplekse mund të kursejë materiale, të plotësojë kërkesat e forcës dhe ngurtësisë së produktit dhe të përmbushë kërkesat e lidhjes së ndërsjellë midis komponentë të ndryshëm. Prandaj, struktura e projektimit të rrezes kryesore dhe momentet seksionale të inercisë I dhe momenteve rezistente W janë paraqitur në Figurën 3.
Krahasimi i të dhënave kryesore në tabelën 4 tregon se momentet seksionale të inercisë dhe momentet rezistente të profilit të projektuar të aluminit janë më të mira se të dhënat përkatëse të profilit të trarit të bërë nga hekuri. Të dhënat e koeficientit të ngurtësisë janë afërsisht të njëjta me ato të profilit përkatës të trarit të bërë nga hekuri dhe të gjitha plotësojnë kërkesat e deformimit.
3.2 Llogaritja e stresit maksimal
Duke marrë si objekt komponentin kryesor mbajtës, traun, llogaritet sforcimi maksimal. Ngarkesa e vlerësuar është 1,5 t dhe trau i tërthortë është bërë nga profili i aliazhit të aluminit 6063-T6 me vetitë mekanike siç tregohet në tabelën 5. Trari është thjeshtuar si një strukturë konsol për llogaritjen e forcës, siç tregohet në figurën 4.
Duke marrë një rreze hapësire 344 mm, ngarkesa shtypëse në tra llogaritet si F=3757 N bazuar në 4.5t, që është trefishi i ngarkesës statike standarde. q=F/L
ku q është sforcimi i brendshëm i traut nën ngarkesë, N/mm; F është ngarkesa që përballon trau, e llogaritur në bazë të 3-fishit të ngarkesës statike standarde, e cila është 4,5 t; L është gjatësia e rrezes, mm.
Prandaj, stresi i brendshëm q është:
Formula e llogaritjes së stresit është si më poshtë:
Momenti maksimal është:
Duke marrë vlerën absolute të momentit, M=274283 N·mm, sforcimin maksimal σ=M/(1,05×w)=18,78 MPa dhe vlerën maksimale të sforcimit σ<215 MPa, që plotëson kërkesat.
3.3 Karakteristikat e lidhjes së komponentëve të ndryshëm
Lidhja e aluminit ka veti të dobëta saldimi dhe forca e pikës së saldimit është vetëm 60% e forcës së materialit bazë. Për shkak të mbulimit të një shtrese Al2O3 në sipërfaqen e aliazhit të aluminit, pika e shkrirjes së Al2O3 është e lartë, ndërsa pika e shkrirjes së aluminit është e ulët. Kur saldohet aliazh alumini, Al2O3 në sipërfaqe duhet të thyhet shpejt për të kryer saldimin. Në të njëjtën kohë, mbetjet e Al2O3 do të mbeten në tretësirën e aliazhit të aluminit, duke ndikuar në strukturën e aliazhit të aluminit dhe duke zvogëluar forcën e pikës së saldimit të aliazhit të aluminit. Prandaj, kur dizajnoni një enë tërësisht prej alumini, këto karakteristika merren parasysh plotësisht. Saldimi është metoda kryesore e pozicionimit, dhe komponentët kryesorë që mbajnë ngarkesën janë të lidhur me bulona. Lidhjet si thumba dhe struktura e bishtit të pëllumbit janë paraqitur në figurat 5 dhe 6.
Struktura kryesore e trupit të kutisë tërësisht prej alumini adopton një strukturë me trarë horizontalë, shtylla vertikale, trarë anësore dhe trarë buzë të ndërlidhura me njëri-tjetrin. Ekzistojnë katër pika lidhëse midis çdo trau horizontal dhe shtyllës vertikale. Pikat e lidhjes janë të pajisura me guarnicione të dhëmbëzuara për t'u lidhur me skajin e dhëmbëzuar të traut horizontal, duke parandaluar në mënyrë efektive rrëshqitjen. Tetë pikat e qosheve janë të lidhura kryesisht me futje bërthamash çeliku, të fiksuara me bulona dhe ribatina vetëmbyllëse dhe të përforcuara nga pllaka alumini trekëndore 5 mm të salduara brenda kutisë për të forcuar pozicionet e qosheve nga brenda. Pamja e jashtme e kutisë nuk ka pika saldimi ose lidhjeje të ekspozuara, duke siguruar pamjen e përgjithshme të kutisë.
3.4 Teknologji Inxhinierike Sinkrone SE
Teknologjia inxhinierike sinkrone SE përdoret për të zgjidhur problemet e shkaktuara nga devijimet e mëdha të akumuluara të madhësisë për përputhjen e komponentëve në trupin e kutisë dhe vështirësitë në gjetjen e shkaqeve të boshllëqeve dhe dështimeve të rrafshësisë. Nëpërmjet analizës CAE (shih Figurën 7-8), kryhet një analizë krahasimi me trupat e kutive të prodhuara nga hekuri për të kontrolluar forcën dhe ngurtësinë e përgjithshme të trupit të kutisë, për të gjetur pikat e dobëta dhe për të marrë masa për të optimizuar dhe përmirësuar skemën e projektimit në mënyrë më efektive. .
4. Efekti lehtësues i kamionit me kuti aliazh alumini
Përveç trupit të kutisë, lidhjet e aluminit mund të përdoren për të zëvendësuar çelikun për përbërës të ndryshëm të kontejnerëve të kamionit të tipit kuti, të tilla si mbrojtëset e baltës, mbrojtëset e pasme, mbrojtëset anësore, shulat e dyerve, menteshat e dyerve dhe skajet e platformës së pasme, duke arritur një reduktim të peshës nga 30% deri në 40% për ndarjen e ngarkesave. Efekti i reduktimit të peshës për një kontejner ngarkesash bosh 4080mm×2300mm×2200mm tregohet në Tabelën 6. Kjo zgjidh rrënjësisht problemet e peshës së tepërt, mospërputhjes me njoftimet dhe rreziqet rregullatore të ndarjeve tradicionale të ngarkesave të prodhuara nga hekuri.
Duke zëvendësuar çelikun tradicional me lidhjet e aluminit për komponentët e automobilave, jo vetëm që mund të arrihen efekte të shkëlqyera të peshës së lehtë, por gjithashtu mund të kontribuojnë në kursimin e karburantit, reduktimin e emetimeve dhe performancën e përmirësuar të automjetit. Aktualisht, ka mendime të ndryshme për kontributin e peshës së lehtë në kursimin e karburantit. Rezultatet e hulumtimit të Institutit Ndërkombëtar të Aluminit janë paraqitur në Figurën 9. Çdo reduktim 10% në peshën e automjetit mund të zvogëlojë konsumin e karburantit me 6% deri në 8%. Bazuar në statistikat vendase, ulja e peshës së çdo makine pasagjerësh me 100 kg mund të zvogëlojë konsumin e karburantit me 0,4 L/100 km. Kontributi i peshës së lehtë në kursimin e karburantit bazohet në rezultatet e marra nga metoda të ndryshme kërkimi, kështu që ka disa ndryshime. Megjithatë, pesha e lehtë e automobilave ka një ndikim të rëndësishëm në uljen e konsumit të karburantit.
Për automjetet elektrike, efekti i peshës së lehtë është edhe më i theksuar. Aktualisht, dendësia e energjisë e njësisë së baterive të automjeteve elektrike është dukshëm e ndryshme nga ajo e automjeteve tradicionale me karburant të lëngshëm. Pesha e sistemit të energjisë (përfshirë baterinë) e automjeteve elektrike shpesh përbën 20% deri në 30% të peshës totale të automjetit. Njëkohësisht, tejkalimi i pengesës së performancës së baterive është një sfidë mbarëbotërore. Përpara se të ketë një përparim të madh në teknologjinë e baterive me performancë të lartë, pesha e lehtë është një mënyrë efektive për të përmirësuar gamën e lundrimit të automjeteve elektrike. Për çdo 100 kg reduktim në peshë, diapazoni i lundrimit të automjeteve elektrike mund të rritet me 6% në 11% (lidhja midis reduktimit të peshës dhe diapazonit të lundrimit tregohet në Figurën 10). Aktualisht, diapazoni i lundrimit të automjeteve të pastra elektrike nuk mund të plotësojë nevojat e shumicës së njerëzve, por ulja e peshës me një sasi të caktuar mund të përmirësojë ndjeshëm gamën e lundrimit, duke lehtësuar ankthin e diapazonit dhe duke përmirësuar përvojën e përdoruesit.
5.Përfundim
Përveç strukturës tërësisht prej alumini të kamionit me kuti me aliazh alumini të prezantuar në këtë artikull, ekzistojnë lloje të ndryshme kamionësh me kuti, të tilla si panele alumini me huall mjalti, pllaka alumini, korniza alumini + lëkura alumini dhe kontejnerë ngarkesash hibride hekur-alumini . Ato kanë përparësitë e peshës së lehtë, forcës së lartë specifike dhe rezistencës së mirë ndaj korrozionit dhe nuk kërkojnë bojë elektroforetike për mbrojtjen nga korrozioni, duke zvogëluar ndikimin mjedisor të bojës elektroforetike. Kamioni me kuti me aliazh alumini zgjidh në thelb problemet e peshës së tepërt, mospërputhjes me njoftimet dhe rreziqet rregullatore të ndarjeve tradicionale të ngarkesave të prodhuara nga hekuri.
Nxjerrja është një metodë thelbësore përpunimi për lidhjet e aluminit, dhe profilet e aluminit kanë veti të shkëlqyera mekanike, kështu që ngurtësia e seksionit të komponentëve është relativisht e lartë. Për shkak të seksionit kryq të ndryshueshëm, lidhjet e aluminit mund të arrijnë kombinimin e funksioneve të shumë komponentëve, duke e bërë atë një material të mirë për peshën e lehtë të automobilave. Megjithatë, aplikimi i gjerë i lidhjeve të aluminit përballet me sfida të tilla si aftësia e pamjaftueshme e projektimit për ndarjet e ngarkesave të aliazhit të aluminit, çështjet e formimit dhe saldimit dhe kostot e larta të zhvillimit dhe promovimit për produktet e reja. Arsyeja kryesore është ende se aliazhi i aluminit kushton më shumë se çeliku përpara se ekologjia e riciklimit të lidhjeve të aluminit të bëhet e pjekur.
Si përfundim, fusha e aplikimit të lidhjeve të aluminit në automobila do të bëhet më e gjerë dhe përdorimi i tyre do të vazhdojë të rritet. Në tendencat aktuale të kursimit të energjisë, reduktimit të emetimeve dhe zhvillimit të industrisë së automjeteve me energji të re, me kuptimin e thelluar të vetive të aliazhit të aluminit dhe zgjidhjeve efektive për problemet e aplikimit të aliazhit të aluminit, materialet e nxjerrjes së aluminit do të përdoren më gjerësisht në peshën e lehtë të automobilave.
Redaktuar nga May Jiang nga MAT Aluminium
Koha e postimit: Jan-12-2024
