Application Research ng aluminyo haluang metal sa mga trak ng uri ng kahon

1.Introduction

Ang automotive lightweighting ay nagsimula sa mga binuo na bansa at sa una ay pinamunuan ng mga tradisyunal na higanteng automotiko. Sa patuloy na pag -unlad, nakakuha ito ng makabuluhang momentum. Mula sa oras na unang ginamit ng mga Indiano ang haluang metal na aluminyo upang makabuo ng mga automotive crankshafts hanggang sa unang paggawa ng masa ng Audi ng all-aluminyo na kotse noong 1999, ang aluminyo haluang metal ay nakakita ng matatag na paglaki sa mga aplikasyon ng automotiko dahil sa mga pakinabang nito tulad ng mababang density, mataas na tiyak na lakas at higpit, Magandang pagkalastiko at paglaban sa epekto, mataas na pag -recyclability, at mataas na rate ng pagbabagong -buhay. Sa pamamagitan ng 2015, ang proporsyon ng application ng aluminyo haluang metal sa mga sasakyan ay lumampas sa 35%.

Ang automotive lightweighting ng China ay nagsimula nang mas mababa sa 10 taon na ang nakakaraan, at ang parehong teknolohiya at antas ng aplikasyon ay nasa likod ng mga binuo na bansa tulad ng Alemanya, Estados Unidos, at Japan. Gayunpaman, sa pag -unlad ng mga bagong sasakyan ng enerhiya, ang materyal na lightweighting ay mabilis na umuusad. Ang pag -agaw ng pagtaas ng mga bagong sasakyan ng enerhiya, ang teknolohiyang lightweighting ng China ay nagpapakita ng isang kalakaran ng paghuli sa mga binuo na bansa.

Malawak ang magaan na merkado ng mga materyales sa China. Sa isang banda, kung ihahambing sa mga binuo na bansa sa ibang bansa, ang teknolohiyang magaan ng timbang ng China ay nagsimula nang huli, at mas malaki ang pangkalahatang timbang ng kurbada ng sasakyan. Isinasaalang -alang ang benchmark ng proporsyon ng magaan na materyales sa mga dayuhang bansa, mayroon pa ring maraming silid para sa kaunlaran sa China. Sa kabilang banda, na hinihimok ng mga patakaran, ang mabilis na pag -unlad ng bagong industriya ng sasakyan ng enerhiya ng Tsina ay mapalakas ang demand para sa mga magaan na materyales at hikayatin ang mga kumpanya ng automotiko na lumipat patungo sa lightweighting.

Ang pagpapabuti ng mga pamantayan sa paglabas at gasolina ay pinipilit ang pagpabilis ng automotive lightweighting. Ganap na ipinatupad ng Tsina ang mga pamantayan sa paglabas ng China VI noong 2020. Ayon sa "Paraan ng Pagsusuri at Mga Tagapagpahiwatig para sa Pagkonsumo ng Fuel ng Mga Kotse ng Pasahero" at ang "Energy Saving at New Energy Vehicle Technology Roadmap," ang 5.0 L/km Fuel Consumption Standard. Isinasaalang -alang ang limitadong puwang para sa malaking breakthrough sa teknolohiya ng engine at pagbawas ng mga emisyon, ang pag -ampon ng mga hakbang sa magaan na mga sangkap ng automotiko ay maaaring epektibong mabawasan ang mga paglabas ng sasakyan at pagkonsumo ng gasolina. Ang lightweighting ng mga bagong sasakyan ng enerhiya ay naging isang mahalagang landas para sa pag -unlad ng industriya.

Noong 2016, naglabas ang China Automotive Engineering Society ng "Energy Saving at New Energy Vehicle Technology Roadmap," na nagplano ng mga kadahilanan tulad ng pagkonsumo ng enerhiya, saklaw ng cruising, at mga materyales sa pagmamanupaktura para sa mga bagong sasakyan ng enerhiya mula 2020 hanggang 2030. Ang lightweighting ay magiging isang pangunahing direksyon Para sa hinaharap na pag -unlad ng mga bagong sasakyan ng enerhiya. Ang lightweighting ay maaaring dagdagan ang saklaw ng cruising at tugunan ang "saklaw ng pagkabalisa" sa mga bagong sasakyan ng enerhiya. Sa pagtaas ng demand para sa pinalawak na saklaw ng cruising, ang automotive lightweighting ay nagiging kagyat, at ang mga benta ng mga bagong sasakyan ng enerhiya ay lumago nang malaki sa mga nakaraang taon. Ayon sa mga kinakailangan ng Score System at ang "Mid-to-Long-Term Development Plan para sa Automotive Industry," tinatayang sa pamamagitan ng 2025, ang pagbebenta ng China ng mga bagong sasakyan ng enerhiya ay lalampas sa 6 milyong mga yunit, na may isang compound taunang paglago rate na lumampas sa 38%.

2.Aluminum haluang metal na katangian at aplikasyon

2.1 Mga Katangian ng aluminyo haluang metal

Ang density ng aluminyo ay isang-katlo ng bakal, na ginagawang mas magaan. Ito ay may mas mataas na tiyak na lakas, mahusay na kakayahan sa extrusion, malakas na paglaban ng kaagnasan, at mataas na pag -recyclability. Ang mga haluang metal na aluminyo ay nailalarawan sa pamamagitan ng pangunahing binubuo ng magnesiyo, nagpapakita ng mahusay na paglaban sa init, mahusay na mga katangian ng hinang, mahusay na lakas ng pagkapagod, kawalan ng kakayahang mapalakas ng paggamot sa init, at ang kakayahang madagdagan ang lakas sa pamamagitan ng malamig na pagtatrabaho. Ang 6 na serye ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging pangunahing binubuo ng magnesium at silikon, na may MG2SI bilang pangunahing yugto ng pagpapalakas. Ang pinaka -malawak na ginagamit na haluang metal sa kategoryang ito ay 6063, 6061, at 6005A. 5052 aluminyo plate ay isang al-MG series alloy aluminyo plate, na may magnesium bilang pangunahing elemento ng alloying. Ito ang pinaka-malawak na ginagamit na anti-rust aluminyo haluang metal. Ang haluang metal na ito ay may mataas na lakas, mataas na lakas ng pagkapagod, mahusay na plasticity at pagtutol ng kaagnasan, ay hindi maaaring palakasin sa pamamagitan ng paggamot sa init, may mahusay na plasticity sa semi-cold na hardening, mababang plasticity sa malamig na pagpapatigas ng trabaho, mahusay na paglaban sa kaagnasan, at mahusay na mga pag-aari ng hinang. Ito ay pangunahing ginagamit para sa mga sangkap tulad ng mga panel ng gilid, mga takip sa bubong, at mga panel ng pinto. Ang 6063 aluminyo haluang metal ay isang heat-treatable na nagpapalakas na haluang metal sa serye ng al-MG-Si, na may magnesium at silikon bilang pangunahing mga elemento ng alloying. Ito ay isang heat-treatable na pagpapalakas ng aluminyo alloy profile na may daluyan na lakas, higit sa lahat na ginagamit sa mga sangkap na istruktura tulad ng mga haligi at mga panel ng gilid upang magdala ng lakas. Ang isang pagpapakilala sa mga marka ng haluang metal na aluminyo ay ipinapakita sa Talahanayan 1.

2.2 Ang Extrusion ay isang mahalagang paraan ng pagbubuo ng aluminyo haluang metal

Ang aluminyo alloy extrusion ay isang mainit na paraan ng pagbubuo, at ang buong proseso ng paggawa ay nagsasangkot ng pagbuo ng haluang metal na aluminyo sa ilalim ng three-way compressive stress. Ang buong proseso ng paggawa ay maaaring inilarawan tulad ng mga sumusunod: a. Ang aluminyo at iba pang mga haluang metal ay natunaw at itinapon sa kinakailangang aluminyo alloy billet; b. Ang mga preheated billet ay inilalagay sa extrusion kagamitan para sa extrusion. Sa ilalim ng pagkilos ng pangunahing silindro, ang aluminyo alloy billet ay nabuo sa mga kinakailangang profile sa pamamagitan ng lukab ng amag; c. Upang mapagbuti ang mga mekanikal na katangian ng mga profile ng aluminyo, isinasagawa ang paggamot sa solusyon sa panahon o pagkatapos ng extrusion, na sinusundan ng paggamot sa pag -iipon. Ang mga mekanikal na katangian pagkatapos ng pag -iipon ng paggamot ay nag -iiba ayon sa iba't ibang mga materyales at rehimen ng pagtanda. Ang katayuan ng paggamot ng init ng mga profile na uri ng trak ay ipinapakita sa Talahanayan 2.

Ang mga produktong aluminyo na haluang metal ay may maraming mga pakinabang sa iba pang mga pamamaraan ng bumubuo:

a. Sa panahon ng extrusion, ang extruded metal ay nakakakuha ng isang mas malakas at mas pantay na three-way compressive stress sa deformation zone kaysa sa pag-ikot at pag-alis, kaya maaari itong ganap na i-play ang plasticity ng naproseso na metal. Maaari itong magamit upang maproseso ang mga mahihirap-sa-deform na mga metal na hindi maiproseso sa pamamagitan ng pag-ikot o pag-alis at maaaring magamit upang makagawa ng iba't ibang mga kumplikadong mga sangkap na guwang o solidong cross-section.

b. Dahil ang geometry ng mga profile ng aluminyo ay maaaring iba -iba, ang kanilang mga sangkap ay may mataas na higpit, na maaaring mapabuti ang katigasan ng katawan ng sasakyan, bawasan ang mga katangian ng NVH, at pagbutihin ang mga katangian ng kontrol ng mga dinamikong sasakyan.

c. Ang mga produktong may kahusayan sa extrusion, pagkatapos ng pagsusubo at pagtanda, ay may makabuluhang mas mataas na paayon na lakas (R, RAZ) kaysa sa mga produktong naproseso ng iba pang mga pamamaraan.

d. Ang ibabaw ng mga produkto pagkatapos ng extrusion ay may mahusay na kulay at mahusay na paglaban ng kaagnasan, na tinanggal ang pangangailangan para sa iba pang paggamot sa anti-kani-kana-kani-kalat.

e. Ang pagproseso ng extrusion ay may mahusay na kakayahang umangkop, mababang tooling at mga gastos sa amag, at mga gastos sa pagbabago ng mababang disenyo.

f. Dahil sa pagkontrol ng mga cross-section ng profile ng aluminyo, ang antas ng pagsasama ng sangkap ay maaaring tumaas, ang bilang ng mga sangkap ay maaaring mabawasan, at ang iba't ibang mga disenyo ng cross-section ay maaaring makamit ang tumpak na pagpoposisyon ng welding.

Ang paghahambing sa pagganap sa pagitan ng mga extruded na profile ng aluminyo para sa mga trak na uri ng box at plain carbon steel ay ipinapakita sa Talahanayan 3.

Susunod na direksyon ng pag-unlad ng mga profile ng haluang metal na aluminyo para sa mga trak na uri ng kahon: karagdagang pagpapabuti ng lakas ng profile at pagpapahusay ng pagganap ng extrusion. Ang direksyon ng pananaliksik ng mga bagong materyales para sa mga profile ng haluang metal na aluminyo para sa mga trak na uri ng kahon ay ipinapakita sa Larawan 1.

3.Aluminum alloy box truck istraktura, pagsusuri ng lakas, at pag -verify

3.1 istraktura ng trak ng aluminyo aluminyo

Ang lalagyan ng trak ng trak ay pangunahing binubuo ng pagpupulong sa harap ng panel, kaliwa at kanang bahagi ng pagpupulong ng panel, pagpupulong sa likuran ng pintuan ng panel, pagpupulong ng sahig, pagpupulong ng bubong, pati na rin ang mga hugis na bolts, mga guwardya sa gilid, likuran ng mga guwardya, mga flaps ng putik, at iba pang mga accessory Nakakonekta sa pangalawang uri ng tsasis. Ang mga kahon ng cross body cross, mga haligi, mga beam, at mga panel ng pinto ay gawa sa aluminyo na haluang metal na extruded profile, habang ang mga panel ng sahig at bubong ay gawa sa 5052 aluminyo haluang metal na mga plato. Ang istraktura ng aluminyo alloy box truck ay ipinapakita sa Figure 2.

Gamit ang mainit na proseso ng extrusion ng 6 na serye na haluang metal na aluminyo ay maaaring makabuo ng mga kumplikadong guwang na mga cross-section, isang disenyo ng mga profile ng aluminyo na may kumplikadong mga cross-section ay maaaring makatipid ng mga materyales, matugunan ang mga kinakailangan ng lakas ng produkto at higpit, at matugunan ang mga kinakailangan ng magkakaugnay na koneksyon sa pagitan Iba't ibang mga sangkap. Samakatuwid, ang pangunahing istraktura ng disenyo ng beam at mga sectional sandali ng pagkawalang -galaw at paglaban sa mga sandali w ay ipinapakita sa Larawan 3.

Ang isang paghahambing ng pangunahing data sa Talahanayan 4 ay nagpapakita na ang mga seksyon ng mga sandali ng pagkawalang-kilos at paglaban sa mga sandali ng dinisenyo na profile ng aluminyo ay mas mahusay kaysa sa kaukulang data ng profile na gawa sa beam na bakal. Ang data ng coefficient ng higpit ay halos kapareho ng mga kaukulang profile ng beam na gawa sa bakal, at lahat ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa pagpapapangit.

3.2 Pinakamataas na pagkalkula ng stress

Ang pagkuha ng pangunahing sangkap na nagdadala ng pag-load, ang crossbeam, bilang bagay, ang maximum na stress ay kinakalkula. Ang na-rate na pag-load ay 1.5 T, at ang crossbeam ay gawa sa 6063-T6 aluminyo alloy profile na may mga mekanikal na katangian tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 5. Ang beam ay pinasimple bilang isang istraktura ng cantilever para sa pagkalkula ng lakas, tulad ng ipinapakita sa Larawan 4.

Ang pagkuha ng isang 344mm span beam, ang compressive load sa beam ay kinakalkula bilang F = 3757 N batay sa 4.5T, na tatlong beses ang karaniwang static load. q = f/l

kung saan ang Q ay ang panloob na stress ng beam sa ilalim ng pag -load, n/mm; Ang F ay ang pagkarga ng sinag, na kinakalkula batay sa 3 beses ang karaniwang static load, na 4.5 t; L ay ang haba ng beam, mm.

Samakatuwid, ang panloob na stress q ay:

Ang formula ng pagkalkula ng stress ay ang mga sumusunod:

Ang maximum na sandali ay:

Ang pagkuha ng ganap na halaga ng sandali, M = 274283 N · mm, ang maximum na stress σ = m/(1.05 × W) = 18.78 MPa, at ang maximum na halaga ng stress σ <215 MPa, na nakakatugon sa mga kinakailangan.

3.3 Mga katangian ng koneksyon ng iba't ibang mga sangkap

Ang aluminyo haluang metal ay may mahinang mga katangian ng welding, at ang lakas ng welding point ay 60% lamang ng lakas ng materyal na materyal. Dahil sa takip ng isang layer ng AL2O3 sa aluminyo haluang metal, ang natutunaw na punto ng Al2O3 ay mataas, habang ang natutunaw na punto ng aluminyo ay mababa. Kapag ang aluminyo haluang metal ay welded, ang AL2O3 sa ibabaw ay dapat na mabilis na masira upang maisagawa ang hinang. Kasabay nito, ang nalalabi ng Al2O3 ay mananatili sa solusyon ng haluang metal na aluminyo, na nakakaapekto sa istruktura ng haluang metal na aluminyo at binabawasan ang lakas ng aluminyo alloy welding point. Samakatuwid, kapag nagdidisenyo ng isang lalagyan ng all-aluminyo, ang mga katangiang ito ay ganap na isinasaalang-alang. Ang welding ay ang pangunahing paraan ng pagpoposisyon, at ang pangunahing mga sangkap na nagdadala ng pag-load ay konektado ng mga bolts. Ang mga koneksyon tulad ng riveting at dovetail na istraktura ay ipinapakita sa Mga figure 5 at 6.

Ang pangunahing istraktura ng katawan ng all-aluminyo box ay nagpatibay ng isang istraktura na may pahalang na mga beam, vertical na mga haligi, mga beam ng gilid, at mga beam ng gilid na nakikipag-ugnay sa bawat isa. Mayroong apat na mga puntos ng koneksyon sa pagitan ng bawat pahalang na sinag at patayong haligi. Ang mga puntos ng koneksyon ay nilagyan ng mga serrated gasket upang mesh na may serrated na gilid ng pahalang na sinag, na epektibong pumipigil sa pag -slide. Ang walong mga puntos ng sulok ay pangunahing konektado sa pamamagitan ng mga pagsingit ng core ng bakal, naayos na may mga bolts at mga rivets sa sarili, at pinalakas ng 5mm tatsulok na mga plato ng aluminyo na hinango sa loob ng kahon upang palakasin ang mga posisyon sa sulok sa loob. Ang panlabas na hitsura ng kahon ay walang hinang o nakalantad na mga puntos ng koneksyon, na tinitiyak ang pangkalahatang hitsura ng kahon.

3.4 SE na magkakasabay na teknolohiya sa engineering

Ang SE na kasabay na teknolohiya ng engineering ay ginagamit upang malutas ang mga problema na dulot ng malaking naipon na laki ng paglihis para sa pagtutugma ng mga sangkap sa katawan ng kahon at ang mga paghihirap sa paghahanap ng mga sanhi ng mga gaps at pagkabigo sa flatness. Sa pamamagitan ng pagsusuri ng CAE (tingnan ang Larawan 7-8), ang isang pagsusuri ng paghahambing ay isinasagawa gamit ang mga katawan na gawa sa kahon na bakal upang suriin ang pangkalahatang lakas at higpit ng katawan ng kahon, maghanap ng mga mahina na puntos, at gumawa ng mga hakbang upang ma-optimize at pagbutihin ang scheme ng disenyo nang mas epektibo .

4.Lightweighting effect ng aluminyo alloy box truck

Bilang karagdagan sa katawan ng kahon, ang mga haluang metal na aluminyo ay maaaring magamit upang mapalitan ang bakal para sa iba't ibang mga bahagi ng mga lalagyan ng trak na uri ng trak, tulad ng mga mudguards, likuran ng guwardya, mga guwardya, mga latch ng pinto, mga bisagra ng pinto, at mga likuran ng mga gilid ng apron, pagkamit ng isang pagbawas ng timbang ng 30% hanggang 40% para sa kompartimento ng kargamento. Ang epekto ng pagbawas ng timbang para sa isang walang laman na 4080mm × 2300mm × 2200mm na lalagyan ng kargamento ay ipinapakita sa Talahanayan 6. Ang panimula na ito ay malulutas ang mga problema ng labis na timbang, hindi pagsunod sa mga anunsyo, at mga regulasyon na panganib ng tradisyonal na mga compartment na gawa sa kargamento.

Sa pamamagitan ng pagpapalit ng tradisyonal na bakal na may mga haluang metal na aluminyo para sa mga sangkap ng automotiko, hindi lamang makakamit ang mahusay na mga lightweighting effects, ngunit maaari rin itong mag -ambag sa pagtitipid ng gasolina, pagbawas ng paglabas, at pinahusay na pagganap ng sasakyan. Sa kasalukuyan, mayroong iba't ibang mga opinyon sa kontribusyon ng lightweighting sa pagtitipid ng gasolina. Ang mga resulta ng pananaliksik ng International Aluminum Institute ay ipinapakita sa Larawan 9. Bawat 10% na pagbawas sa timbang ng sasakyan ay maaaring mabawasan ang pagkonsumo ng gasolina ng 6% hanggang 8%. Batay sa mga istatistika sa domestic, ang pagbabawas ng bigat ng bawat kotse ng pasahero sa pamamagitan ng 100 kg ay maaaring mabawasan ang pagkonsumo ng gasolina sa pamamagitan ng 0.4 L/100 km. Ang kontribusyon ng lightweighting sa fuel savings ay batay sa mga resulta na nakuha mula sa iba't ibang mga pamamaraan ng pananaliksik, kaya mayroong ilang pagkakaiba -iba. Gayunpaman, ang automotive lightweighting ay may makabuluhang epekto sa pagbabawas ng pagkonsumo ng gasolina.

Para sa mga de -koryenteng sasakyan, ang lightweighting effect ay mas binibigkas. Sa kasalukuyan, ang yunit ng density ng enerhiya ng mga baterya ng kuryente ng kuryente ay makabuluhang naiiba mula sa tradisyunal na mga sasakyan ng likidong gasolina. Ang bigat ng sistema ng kuryente (kabilang ang baterya) ng mga de -koryenteng sasakyan ay madalas na nagkakahalaga ng 20% ​​hanggang 30% ng kabuuang timbang ng sasakyan. Kasabay nito, ang pagsira sa bottleneck ng pagganap ng mga baterya ay isang hamon sa buong mundo. Bago mayroong isang pangunahing tagumpay sa teknolohiya ng baterya na may mataas na pagganap, ang lightweighting ay isang epektibong paraan upang mapagbuti ang hanay ng mga de-koryenteng sasakyan. Para sa bawat 100 kg na pagbawas sa timbang, ang saklaw ng cruising ng mga de -koryenteng sasakyan ay maaaring tumaas ng 6% hanggang 11% (ang ugnayan sa pagitan ng pagbawas ng timbang at saklaw ng cruising ay ipinapakita sa Figure 10). Sa kasalukuyan, ang cruising range ng mga purong de -koryenteng sasakyan ay hindi maaaring matugunan ang mga pangangailangan ng karamihan sa mga tao, ngunit ang pagbabawas ng timbang sa pamamagitan ng isang tiyak na halaga ay maaaring makabuluhang mapabuti ang saklaw ng cruising, pag -iwas sa saklaw ng pagkabalisa at pagpapabuti ng karanasan ng gumagamit.

5.Conclusion

Bilang karagdagan sa all-aluminyo na istraktura ng aluminyo alloy box truck na ipinakilala sa artikulong ito, mayroong iba't ibang mga uri ng mga trak ng kahon, tulad ng mga aluminyo na mga panel ng honeycomb, mga plato ng aluminyo ng aluminyo, mga frame ng aluminyo + mga skin ng aluminyo, at mga lalagyan ng hybrid na aluminyo na aluminyo, at iron-aluminyo hybrid cargo container . Mayroon silang mga pakinabang ng magaan na timbang, mataas na tiyak na lakas, at mahusay na paglaban sa kaagnasan, at hindi nangangailangan ng electrophoretic pintura para sa proteksyon ng kaagnasan, binabawasan ang epekto ng kapaligiran ng electrophoretic pintura. Ang aluminyo alloy box truck ay panimula na malulutas ang mga problema ng labis na timbang, hindi pagsunod sa mga anunsyo, at mga panganib sa regulasyon ng tradisyonal na mga compartment na gawa sa kargamento.

Ang Extrusion ay isang mahalagang pamamaraan sa pagproseso para sa mga haluang metal na aluminyo, at ang mga profile ng aluminyo ay may mahusay na mga katangian ng mekanikal, kaya ang higpit ng seksyon ng mga sangkap ay medyo mataas. Dahil sa variable na cross-section, ang mga haluang metal na aluminyo ay maaaring makamit ang pagsasama ng maraming mga pag-andar ng sangkap, na ginagawa itong isang mahusay na materyal para sa automotive lightweighting. Gayunpaman, ang malawakang aplikasyon ng mga haluang metal na aluminyo ay nahaharap sa mga hamon tulad ng hindi sapat na kakayahan ng disenyo para sa mga compartment ng aluminyo na haluang metal na aluminyo, bumubuo at mga isyu sa hinang, at mataas na gastos sa pag -unlad at promosyon para sa mga bagong produkto. Ang pangunahing dahilan ay pa rin na ang aluminyo haluang metal ay nagkakahalaga ng higit sa bakal bago ang pag -recycle ng ekolohiya ng mga haluang metal na aluminyo ay nagiging matanda.

Sa konklusyon, ang saklaw ng aplikasyon ng mga haluang metal na aluminyo sa mga sasakyan ay magiging mas malawak, at ang kanilang paggamit ay patuloy na tataas. Sa kasalukuyang mga uso ng pag -save ng enerhiya, pagbawas ng paglabas, at pag -unlad ng bagong industriya ng sasakyan ng enerhiya, na may pagpapalalim ng pag -unawa sa mga katangian ng haluang metal na aluminyo at epektibong mga solusyon sa mga problema sa aluminyo na haluang metal na aluminyo, ang mga materyales sa extrusion ng aluminyo ay mas malawak na ginagamit sa automotive lightweighting.

Na -edit ni Mayo Jiang mula sa Mat aluminyo