1. Giriş
Avtomobilin yüngülləşdirilməsi inkişaf etmiş ölkələrdə başladı və əvvəlcə ənənəvi avtomobil nəhəngləri tərəfindən idarə edildi. Davamlı inkişafla, əhəmiyyətli bir sürət qazandı. Hindistanlıların avtomobil krank valları istehsal etmək üçün ilk dəfə alüminium ərintisindən istifadə etdiyi vaxtdan 1999-cu ildə Audi-nin tam alüminium avtomobillərinin ilk kütləvi istehsalına qədər, alüminium ərintisi aşağı sıxlıq, yüksək xüsusi güc və sərtlik kimi üstünlükləri səbəbindən avtomobil tətbiqlərində güclü artım gördü. yaxşı elastiklik və təsir müqaviməti, yüksək təkrar emal qabiliyyəti və yüksək regenerasiya sürəti. 2015-ci ilə qədər alüminium ərintinin avtomobillərdə tətbiqi nisbəti artıq 35%-i ötmüşdü.
Çində avtomobillərin yüngülləşdirilməsi 10 ildən az əvvəl başlamışdır və həm texnologiya, həm də tətbiq səviyyəsi Almaniya, ABŞ və Yaponiya kimi inkişaf etmiş ölkələrdən geri qalır. Bununla belə, yeni enerji vasitələrinin inkişafı ilə materialın yüngülləşdirilməsi sürətlə irəliləyir. Yeni enerji vasitələrinin yüksəlişindən istifadə edərək, Çinin avtomobil yüngülləşdirmə texnologiyası inkişaf etmiş ölkələri tutmaq tendensiyası nümayiş etdirir.
Çinin yüngül materiallar bazarı genişdir. Bir tərəfdən, xaricdəki inkişaf etmiş ölkələrlə müqayisədə, Çinin yüngül çəki texnologiyası gec başladı və ümumi avtomobilin Curb çəkisi daha böyükdür. Xarici ölkələrdə yüngül materialların nisbətini nəzərə alsaq, Çində hələ də inkişaf üçün kifayət qədər yer var. Digər tərəfdən, siyasətlə idarə olunan Çinin yeni enerjili avtomobil sənayesinin sürətli inkişafı yüngül materiallara tələbatı artıracaq və avtomobil şirkətlərini yüngül çəkiyə doğru irəliləməyə təşviq edəcək.
Emissiya və yanacaq istehlakı standartlarının təkmilləşdirilməsi avtomobillərin yüngülləşdirilməsini sürətləndirməyə məcbur edir. Çin 2020-ci ildə Çin VI emissiya standartlarını tam şəkildə tətbiq etdi. “Sərnişin avtomobillərinin yanacaq istehlakının qiymətləndirilməsi metodu və göstəriciləri” və “Enerjiyə qənaət və yeni enerji nəqliyyat vasitələrinin texnologiyası yol xəritəsi”nə əsasən, 5,0 L/km yanacaq sərfiyyatı standartı. Mühərrik texnologiyasında əhəmiyyətli irəliləyişlər və emissiyaların azaldılması üçün məhdud məkanı nəzərə alaraq, yüngül avtomobil komponentləri üçün tədbirlərin görülməsi avtomobilin emissiyalarını və yanacaq sərfiyyatını effektiv şəkildə azalda bilər. Yeni enerji vasitələrinin yüngülləşdirilməsi sənayenin inkişafı üçün vacib bir yola çevrildi.
2016-cı ildə Çin Avtomobil Mühəndisliyi Cəmiyyəti 2020-ci ildən 2030-cu ilə qədər enerji istehlakı, kruiz məsafəsi və yeni enerji nəqliyyat vasitələri üçün istehsal materialları kimi amilləri planlaşdıran "Enerjiyə Qənaət və Yeni Enerji Vasitələri Texnologiyası Yol Xəritəsi"ni nəşr etdi. Yüngül çəki əsas istiqamət olacaq. yeni enerji vasitələrinin gələcək inkişafı üçün. Yüngül çəki kruiz məsafəsini artıra və yeni enerji daşıyıcılarında "məsafə narahatlığını" aradan qaldıra bilər. Genişləndirilmiş kruiz sırasına artan tələbatla avtomobilin yüngülləşdirilməsi aktuallaşır və yeni enerjili nəqliyyat vasitələrinin satışı son illərdə əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. Qiymətləndirmə sisteminin tələblərinə və “Avtomobil Sənayesi üçün Orta və Uzunmüddətli İnkişaf Planı”na əsasən, 2025-ci ilə qədər Çinin yeni enerji avtomobillərinin satışının illik mürəkkəb artımla 6 milyon ədədi keçəcəyi təxmin edilir. dərəcəsi 38%-i ötüb.
2. Alüminium ərintisi xüsusiyyətləri və tətbiqləri
2.1 Alüminium ərintinin xüsusiyyətləri
Alüminiumun sıxlığı poladın üçdə bir hissəsidir, bu da onu daha yüngül edir. Daha yüksək xüsusi gücə, yaxşı ekstruziya qabiliyyətinə, güclü korroziyaya davamlılığa və yüksək təkrar emal qabiliyyətinə malikdir. Alüminium ərintiləri ilk növbədə maqneziumdan ibarət olması, yaxşı istilik müqaviməti, yaxşı qaynaq xüsusiyyətləri, yaxşı yorulma gücü, istilik müalicəsi ilə gücləndirilə bilməməsi və soyuq işləmə ilə gücü artırmaq qabiliyyəti ilə xarakterizə olunur. 6 seriyası əsasən maqnezium və silisiumdan ibarət olması ilə xarakterizə olunur, Mg2Si əsas gücləndirmə mərhələsidir. Bu kateqoriyada ən çox istifadə edilən ərintilər 6063, 6061 və 6005A-dır. 5052 alüminium lövhəsi əsas ərinti elementi kimi maqnezium olan AL-Mg seriyalı ərintisi alüminium boşqabdır. Ən çox istifadə edilən pas əleyhinə alüminium ərintisidir. Bu ərinti yüksək möhkəmliyə, yüksək yorğunluğa, yaxşı plastikliyə və korroziyaya davamlılığa malikdir, istilik müalicəsi ilə gücləndirilə bilməz, yarımsoyuq işdə sərtləşmədə yaxşı plastikliyə, soyuq işdə sərtləşmədə aşağı plastikliyə, yaxşı korroziyaya davamlılığa və yaxşı qaynaq xüsusiyyətlərinə malikdir. Əsasən yan panellər, dam örtükləri və qapı panelləri kimi komponentlər üçün istifadə olunur. 6063 alüminium ərintisi əsas ərinti elementləri kimi maqnezium və silisium olan AL-Mg-Si seriyasında istiliklə işlənən gücləndirici ərintidir. Bu, əsasən möhkəmlik daşımaq üçün sütunlar və yan panellər kimi struktur komponentlərdə istifadə olunan, orta gücə malik, istiliklə işlənən gücləndirici alüminium ərintisi profilidir. Alüminium ərintisi növlərinə giriş Cədvəl 1-də göstərilmişdir.
2.2 Ekstruziya alüminium ərintisi üçün mühüm formalaşdırma üsuludur
Alüminium ərintisi ekstrüzyonu isti formalaşdırma üsuludur və bütün istehsal prosesi üç tərəfli sıxılma stressi altında alüminium ərintisinin formalaşmasını əhatə edir. Bütün istehsal prosesi aşağıdakı kimi təsvir edilə bilər: a. Alüminium və digər ərintilər əridilir və tələb olunan alüminium ərintilərinə tökülür; b. Əvvəlcədən isidilmiş çubuqlar ekstruziya üçün ekstruziya avadanlığına qoyulur. Əsas silindrin təsiri altında alüminium ərintisi kalıbın boşluğundan tələb olunan profillərə formalaşır; c. Alüminium profillərin mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün məhlul müalicəsi ekstruziya zamanı və ya ondan sonra aparılır, daha sonra yaşlanma müalicəsi aparılır. Yaşlanma müalicəsindən sonra mexaniki xüsusiyyətlər müxtəlif materiallara və yaşlanma rejimlərinə görə dəyişir. Qutu tipli yük maşını profillərinin istilik müalicəsi vəziyyəti Cədvəl 2-də göstərilmişdir.
Alüminium xəlitəli ekstrüde məhsullar digər formalaşdırma üsullarına nisbətən bir sıra üstünlüklərə malikdir:
a. Ekstruziya zamanı ekstrüde edilmiş metal yuvarlanma və döymə ilə müqayisədə deformasiya zonasında daha güclü və vahid üçtərəfli sıxılma gərginliyi əldə edir, beləliklə, emal edilmiş metalın plastikliyini tam şəkildə oynaya bilər. O, yuvarlanan və ya döymə yolu ilə emal edilə bilməyən çətin deformasiya olunan metalları emal etmək üçün istifadə edilə bilər və müxtəlif mürəkkəb içi boş və ya bərk kəsikli komponentlərin hazırlanmasında istifadə edilə bilər.
b. Alüminium profillərin həndəsəsi müxtəlif ola bildiyi üçün onların komponentləri yüksək sərtliyə malikdir və bu, avtomobil gövdəsinin sərtliyini yaxşılaşdıra, onun NVH xüsusiyyətlərini azalda və avtomobilin dinamik idarəetmə xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra bilər.
c. Söndürmə və yaşlanmadan sonra ekstruziya səmərəliliyi olan məhsullar, digər üsullarla emal edilən məhsullardan əhəmiyyətli dərəcədə yüksək uzununa möhkəmliyə (R, Raz) malikdir.
d. Ekstruziyadan sonra məhsulların səthi yaxşı rəngə və yaxşı korroziyaya davamlılığa malikdir, bu da digər antikorroziya səth müalicəsi ehtiyacını aradan qaldırır.
e. Ekstruziya emalı böyük çevikliyə, aşağı alət və qəlib xərclərinə və aşağı dizayn dəyişdirmə xərclərinə malikdir.
f. Alüminium profil kəsiklərinin idarə oluna bilməsi sayəsində komponentlərin inteqrasiya dərəcəsi artırıla bilər, komponentlərin sayı azaldıla bilər və müxtəlif kəsikli dizaynlar dəqiq qaynaq mövqeyinə nail ola bilər.
Qutu tipli yük maşınları üçün ekstrüde edilmiş alüminium profillər və sadə karbon polad arasında performans müqayisəsi Cədvəl 3-də göstərilmişdir.
Qutu tipli yük maşınları üçün alüminium ərintisi profillərinin növbəti inkişaf istiqaməti: Profil gücünü daha da yaxşılaşdırmaq və ekstruziya performansını artırmaq. Qutu tipli yük maşınları üçün alüminium ərintisi profilləri üçün yeni materialların tədqiqat istiqaməti Şəkil 1-də göstərilmişdir.
3. Alüminium ərintisi qutusu yük maşınının strukturu, gücün təhlili və yoxlanılması
3.1 Alüminium ərintisi qutusu yük maşınının strukturu
Yük maşınının qutusu konteyneri əsasən ön panelin yığılmasından, sol və sağ yan panellərin yığılmasından, arxa qapının yan panelinin yığılmasından, döşəmə yığılmasından, dam yığılmasından, həmçinin U formalı boltlar, yan qoruyucular, arxa qoruyucular, palçıq qapaqları və digər aksessuarlardan ibarətdir. ikinci dərəcəli şassiyə qoşulmuşdur. Qutu gövdəsinin çarpaz şüaları, dirəkləri, yan tirləri və qapı panelləri alüminium ərintisi ekstrüde edilmiş profillərdən, döşəmə və dam panelləri isə 5052 alüminium ərintisi düz lövhələrdən hazırlanır. Alüminium ərintisi qutusu yük maşınının quruluşu Şəkil 2-də göstərilmişdir.
6 seriyalı alüminium ərintinin isti ekstruziya prosesindən istifadə edərək mürəkkəb boşluqlu kəsiklər meydana gətirə bilər, mürəkkəb en kəsikli alüminium profillərin dizaynı materiallara qənaət edə bilər, məhsulun möhkəmliyi və sərtliyi tələblərinə cavab verə bilər və qarşılıqlı əlaqə tələblərinə cavab verə bilər. müxtəlif komponentlər. Buna görə də, əsas şüanın konstruksiya quruluşu və kəsikli inersiya anları I və müqavimət anları W Şəkil 3-də göstərilmişdir.
Cədvəl 4-dəki əsas məlumatların müqayisəsi göstərir ki, layihələndirilmiş alüminium profilin kəsikli ətalət momentləri və müqavimət momentləri dəmirdən hazırlanmış şüa profilinin müvafiq məlumatlarından daha yaxşıdır. Sərtlik əmsalı məlumatları müvafiq dəmirdən hazırlanmış şüa profilinin məlumatları ilə təxminən eynidir və hamısı deformasiya tələblərinə cavab verir.
3.2 Maksimum Stressin Hesablanması
Əsas yükdaşıyan komponenti, çarpaz şüanı obyekt kimi götürərək, maksimum gərginlik hesablanır. Nominal yük 1,5 t-dir və çarpaz şüa Cədvəl 5-də göstərildiyi kimi mexaniki xassələrə malik 6063-T6 alüminium ərintisi profilindən hazırlanmışdır. Şüa Şəkil 4-də göstərildiyi kimi gücün hesablanması üçün konsol konstruksiya kimi sadələşdirilmişdir.
344 mm diapazonlu şüa götürərək, şüa üzərində sıxılma yükü 4,5 t-a əsaslanaraq F=3757 N kimi hesablanır ki, bu da standart statik yükdən üç dəfə çoxdur. q=F/L
burada q yük altında şüanın daxili gərginliyi, N/mm; F - 4,5 t olan standart statik yükün 3 qatına əsasən hesablanmış şüanın çəkdiyi yük; L - şüanın uzunluğu, mm.
Beləliklə, daxili gərginlik q:
Stressin hesablanması düsturu aşağıdakı kimidir:
Maksimum an:
Tələblərə cavab verən anın mütləq qiymətini götürsək M=274283 N·mm, maksimum gərginlik σ=M/(1,05×w)=18,78 MPa, maksimum gərginlik qiyməti isə σ<215 MPa.
3.3 Müxtəlif komponentlərin əlaqə xüsusiyyətləri
Alüminium ərintisi zəif qaynaq xüsusiyyətlərinə malikdir və qaynaq nöqtəsinin gücü əsas materialın gücünün yalnız 60% -ni təşkil edir. Alüminium ərintisi səthində Al2O3 təbəqəsi örtüldüyünə görə Al2O3-ün ərimə temperaturu yüksək, alüminiumun ərimə temperaturu isə aşağıdır. Alüminium ərintisi qaynaq edildikdə, qaynaq yerinə yetirmək üçün səthdəki Al2O3 tez bir zamanda qırılmalıdır. Eyni zamanda, Al2O3 qalığı alüminium ərintisi məhlulunda qalacaq, alüminium ərintisi strukturuna təsir edəcək və alüminium ərintisi qaynaq nöqtəsinin gücünü azaldır. Buna görə də, tam alüminium konteyner dizayn edərkən, bu xüsusiyyətlər tam nəzərə alınır. Qaynaq əsas yerləşdirmə üsuludur və əsas daşıyıcı komponentlər boltlar vasitəsilə bağlanır. Perçinləmə və göyərçin quruluşu kimi birləşmələr Şəkil 5 və 6-da göstərilmişdir.
Tam alüminium qutu gövdəsinin əsas strukturu üfüqi şüaları, şaquli sütunları, yan şüaları və bir-biri ilə birləşən kənar şüaları olan bir quruluşu qəbul edir. Hər bir üfüqi şüa və şaquli sütun arasında dörd əlaqə nöqtəsi var. Qoşulma nöqtələri sürüşmənin effektiv qarşısını alaraq üfüqi şüanın dişli kənarı ilə hörmək üçün dişli contalarla təchiz edilmişdir. Səkkiz künc nöqtəsi əsasən polad əsas əlavələrlə birləşdirilir, boltlar və özünü kilidləmə pərçimləri ilə sabitlənir və künc mövqelərini daxili olaraq gücləndirmək üçün qutunun içərisində qaynaqlanmış 5 mm üçbucaqlı alüminium plitələr ilə gücləndirilir. Qutunun xarici görünüşü qutunun ümumi görünüşünü təmin edən qaynaq və ya açıq əlaqə nöqtələrinə malik deyil.
3.4 SE Sinxron Mühəndislik Texnologiyası
SE sinxron mühəndislik texnologiyası qutu gövdəsində komponentlərin uyğunluğu üçün böyük yığılmış ölçü sapmalarının yaratdığı problemləri və boşluqların və düzlük nasazlıqlarının səbəblərini tapmaqda çətinlikləri həll etmək üçün istifadə olunur. CAE təhlili vasitəsilə (bax Şəkil 7-8) qutu gövdəsinin ümumi gücünü və sərtliyini yoxlamaq, zəif nöqtələri tapmaq və dizayn sxemini daha effektiv optimallaşdırmaq və təkmilləşdirmək üçün tədbirlər görmək üçün dəmirdən hazırlanmış qutu gövdələri ilə müqayisəli təhlil aparılır. .
4. Alüminium ərintisi qutusu yük maşınının yüngül çəkisi effekti
Qutunun gövdəsinə əlavə olaraq, alüminium ərintiləri, palçıq qoruyucuları, arxa qoruyucular, yan qoruyucular, qapı kilidləri, qapı menteşələri və arxa önlük kənarları kimi qutu tipli yük maşını konteynerlərinin müxtəlif komponentləri üçün poladı əvəz etmək üçün istifadə edilə bilər, çəki azaldılır. yük bölməsi üçün 30%-dən 40%-ə qədər. Boş 4080mm×2300mm×2200mm yük konteyneri üçün çəki azaltma effekti Cədvəl 6-da göstərilmişdir. Bu, həddindən artıq çəki problemlərini, elanlara əməl edilməməsi və ənənəvi dəmirdən hazırlanmış yük bölmələrinin tənzimləyici risklərini əsaslı şəkildə həll edir.
Ənənəvi poladı avtomobil komponentləri üçün alüminium ərintiləri ilə əvəz etməklə nəinki əla yüngülləşdirmə effektləri əldə edilə bilər, həm də yanacağa qənaət, tullantıların azaldılması və avtomobilin işini yaxşılaşdıra bilər. Hazırda yüngül çəkinin yanacağa qənaətə töhfəsi ilə bağlı müxtəlif fikirlər mövcuddur. Beynəlxalq Alüminium İnstitutunun tədqiqat nəticələri Şəkil 9-da göstərilmişdir. Avtomobilin çəkisinin hər 10% azalması yanacaq sərfiyyatını 6%-8% azalda bilər. Yerli statistikaya əsasən, hər bir minik avtomobilinin çəkisini 100 kq azaltmaqla yanacaq sərfiyyatı 0,4 L/100 km azalda bilər. Yüngülləşdirmənin yanacağa qənaətə verdiyi töhfə müxtəlif tədqiqat metodlarından əldə edilən nəticələrə əsaslanır, ona görə də müəyyən dəyişikliklər var. Bununla belə, avtomobilin yüngülləşdirilməsi yanacaq sərfiyyatının azalmasına əhəmiyyətli təsir göstərir.
Elektrikli avtomobillər üçün yüngülləşdirmə effekti daha da qabarıq görünür. Hal-hazırda, elektrik nəqliyyat vasitələrinin enerji batareyalarının vahid enerji sıxlığı ənənəvi maye yanacaqlı nəqliyyat vasitələrinin enerji sıxlığından əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Elektrikli nəqliyyat vasitələrinin enerji sisteminin çəkisi (akkumulyator daxil olmaqla) çox vaxt avtomobilin ümumi çəkisinin 20%-30%-ni təşkil edir. Eyni zamanda, batareyaların performans darboğazını aradan qaldırmaq dünya miqyasında bir problemdir. Yüksək performanslı akkumulyator texnologiyasında böyük bir irəliləyiş olmamışdan əvvəl, yüngülləşdirmə elektrik nəqliyyat vasitələrinin kruiz sırasını yaxşılaşdırmaq üçün effektiv üsuldur. Çəkinin hər 100 kq azalması üçün elektrik nəqliyyat vasitələrinin kruiz diapazonu 6% -dən 11% -ə qədər artırıla bilər (çəkinin azaldılması ilə kruiz məsafəsi arasındakı əlaqə Şəkil 10-da göstərilmişdir). Hal-hazırda, təmiz elektrik nəqliyyat vasitələrinin kruiz sırası əksər insanların ehtiyaclarını ödəyə bilmir, lakin çəkinin müəyyən qədər azaldılması kruiz məsafəsini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra, məsafə narahatlığını azalda və istifadəçi təcrübəsini yaxşılaşdıra bilər.
5. Nəticə
Bu məqalədə təqdim olunan alüminium ərintisi qutu yük maşınının tam alüminium quruluşuna əlavə olaraq, alüminium pətək panelləri, alüminium toka lövhələri, alüminium çərçivələr + alüminium dərilər və dəmir-alüminium hibrid yük konteynerləri kimi müxtəlif növ qutu yük maşınları var. . Onlar yüngül çəki, yüksək xüsusi güc və yaxşı korroziyaya davamlılıq üstünlüklərinə malikdir və korroziyadan qorunmaq üçün elektroforetik boya tələb etmir, elektroforetik boyanın ətraf mühitə təsirini azaldır. Alüminium ərintisi qutusu yük maşını həddindən artıq çəki, elanlara uyğun gəlməmək və ənənəvi dəmirdən hazırlanmış yük bölmələrinin tənzimləyici risklərini əsaslı şəkildə həll edir.
Ekstruziya alüminium ərintiləri üçün vacib bir emal üsuludur və alüminium profillər əla mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir, buna görə də komponentlərin bölmə sərtliyi nisbətən yüksəkdir. Dəyişən en kəsiyi sayəsində alüminium ərintiləri bir çox komponent funksiyalarının birləşməsinə nail ola bilir, bu da onu avtomobillərin yüngülləşdirilməsi üçün yaxşı material halına gətirir. Bununla belə, alüminium ərintilərinin geniş tətbiqi alüminium ərintisi yük bölmələri üçün qeyri-kafi dizayn imkanları, formalaşdırma və qaynaq problemləri, yeni məhsulların yüksək inkişaf və təşviq xərcləri kimi problemlərlə üzləşir. Əsas səbəb hələ də alüminium ərintilərinin təkrar emal ekologiyası yetişməmişdən əvvəl alüminium ərintisi poladdan baha başa gəlir.
Nəticə olaraq, alüminium ərintilərinin avtomobillərdə tətbiq dairəsi daha da genişlənəcək və onların istifadəsi artmağa davam edəcəkdir. Enerjiyə qənaət, emissiyaların azaldılması və yeni enerji nəqliyyat vasitələri sənayesinin inkişafının mövcud tendensiyalarında, alüminium ərintisi xüsusiyyətlərinin dərinləşməsi və alüminium ərintisi tətbiqi problemlərinin effektiv həlli ilə alüminium ekstruziya materialları avtomobil yüngülləşdirməsində daha geniş istifadə ediləcəkdir.
MAT Alüminiumdan May Jiang tərəfindən redaktə edilmişdir
Göndərmə vaxtı: 12 yanvar 2024-cü il
