1.Introduction
Dechreuwyd ar ysgafnhau modurol mewn gwledydd datblygedig ac fe'i harweiniwyd i ddechrau gan gewri modurol traddodiadol. Gyda datblygiad parhaus, mae wedi ennill momentwm sylweddol. O'r amser pan ddefnyddiodd Indiaid aloi alwminiwm gyntaf i gynhyrchu crankshafts modurol i gynhyrchiad màs cyntaf Audi o geir holl-alwminiwm ym 1999, mae aloi alwminiwm wedi gweld twf cadarn mewn cymwysiadau modurol oherwydd ei fanteision megis dwysedd isel, cryfder penodol uchel ac anystwythder, elastigedd da ac ymwrthedd effaith, ailgylchadwyedd uchel, a chyfradd adfywio uchel. Erbyn 2015, roedd cyfran y cais o aloi alwminiwm mewn automobiles eisoes wedi rhagori ar 35%.
Dechreuodd goleuo modurol Tsieina lai na 10 mlynedd yn ôl, ac mae lefel y dechnoleg a'r cymhwysiad yn llusgo y tu ôl i wledydd datblygedig fel yr Almaen, yr Unol Daleithiau a Japan. Fodd bynnag, gyda datblygiad cerbydau ynni newydd, mae pwysau materol yn dod yn ei flaen yn gyflym. Gan ysgogi cynnydd cerbydau ynni newydd, mae technoleg ysgafnu modurol Tsieina yn dangos tuedd o ddal i fyny â gwledydd datblygedig.
Mae marchnad deunyddiau ysgafn Tsieina yn helaeth. Ar y naill law, o'i gymharu â gwledydd datblygedig dramor, dechreuodd technoleg ysgafnu Tsieina yn hwyr, ac mae pwysau Curb cyffredinol y cerbyd yn fwy. O ystyried meincnod cyfran deunyddiau ysgafn mewn gwledydd tramor, mae digon o le i ddatblygu yn Tsieina o hyd. Ar y llaw arall, wedi'i ysgogi gan bolisïau, bydd datblygiad cyflym diwydiant cerbydau ynni newydd Tsieina yn rhoi hwb i'r galw am ddeunyddiau ysgafn ac yn annog cwmnïau modurol i symud tuag at ysgafnhau pwysau.
Mae gwella safonau allyriadau a defnyddio tanwydd yn gorfodi cyflymu'r broses o ysgafnhau modurol. Gweithredodd Tsieina safonau allyriadau Tsieina VI yn llawn yn 2020. Yn ôl y “Dull Gwerthuso a Dangosyddion ar gyfer Defnydd Tanwydd Ceir Teithwyr” a “Map Ffordd Arbed Ynni a Thechnoleg Cerbydau Ynni Newydd,” y safon defnydd tanwydd 5.0 L/km. Gan ystyried y gofod cyfyngedig ar gyfer datblygiadau sylweddol mewn technoleg injan a lleihau allyriadau, gall mabwysiadu mesurau i gydrannau modurol ysgafn leihau allyriadau cerbydau a'r defnydd o danwydd yn effeithiol. Mae ysgafnhau cerbydau ynni newydd wedi dod yn llwybr hanfodol ar gyfer datblygiad y diwydiant.
Yn 2016, cyhoeddodd Cymdeithas Peirianneg Modurol Tsieina y “Map Ffyrdd Arbed Ynni a Thechnoleg Cerbydau Ynni Newydd,” a gynlluniodd ffactorau megis y defnydd o ynni, ystod mordeithio, a gweithgynhyrchu deunyddiau ar gyfer cerbydau ynni newydd rhwng 2020 a 2030. Bydd pwysau ysgafn yn gyfeiriad allweddol ar gyfer datblygu cerbydau ynni newydd yn y dyfodol. Gall pwysau ysgafn gynyddu’r ystod fordeithio a mynd i’r afael â “phryder amrediad” mewn cerbydau ynni newydd. Gyda'r galw cynyddol am ystod mordeithio estynedig, mae pwysau ysgafn modurol yn dod yn fater brys, ac mae gwerthiant cerbydau ynni newydd wedi tyfu'n sylweddol yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Yn ôl gofynion y system sgôr a'r “Cynllun Datblygu Tymor Canol i Hir ar gyfer y Diwydiant Modurol,” amcangyfrifir erbyn 2025, y bydd gwerthiant Tsieina o gerbydau ynni newydd yn fwy na 6 miliwn o unedau, gyda thwf blynyddol cyfansawdd cyfradd uwch na 38%.
2.Alwminiwm Nodweddion Alloy a Cheisiadau
2.1 Nodweddion Aloi Alwminiwm
Mae dwysedd alwminiwm yn un rhan o dair o ddur, sy'n ei wneud yn ysgafnach. Mae ganddo gryfder penodol uwch, gallu allwthio da, ymwrthedd cyrydiad cryf, ac ailgylchadwyedd uchel. Nodweddir aloion alwminiwm gan eu bod yn cynnwys magnesiwm yn bennaf, gan arddangos ymwrthedd gwres da, eiddo weldio da, cryfder blinder da, anallu i gael eu cryfhau gan driniaeth wres, a'r gallu i gynyddu cryfder trwy weithio oer. Nodweddir y gyfres 6 gan ei bod yn cynnwys magnesiwm a silicon yn bennaf, gyda Mg2Si fel y prif gyfnod cryfhau. Yr aloion a ddefnyddir fwyaf yn y categori hwn yw 6063, 6061, a 6005A. Mae plât alwminiwm 5052 yn blât aloi alwminiwm cyfres AL-Mg, gyda magnesiwm fel y brif elfen aloi. Dyma'r aloi alwminiwm gwrth-rhwd a ddefnyddir fwyaf. Mae gan yr aloi hwn gryfder uchel, cryfder blinder uchel, plastigrwydd da a gwrthiant cyrydiad, ni ellir ei gryfhau trwy driniaeth wres, mae ganddo blastigrwydd da mewn caledu gwaith lled-oer, plastigrwydd isel mewn caledu gwaith oer, ymwrthedd cyrydiad da, ac eiddo weldio da. Fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer cydrannau megis paneli ochr, gorchuddion to, a phaneli drws. Mae aloi alwminiwm 6063 yn aloi cryfhau y gellir ei drin â gwres yn y gyfres AL-Mg-Si, gyda magnesiwm a silicon yn brif elfennau aloi. Mae'n broffil aloi alwminiwm cryfhau y gellir ei drin â gwres gyda chryfder canolig, a ddefnyddir yn bennaf mewn cydrannau strwythurol fel colofnau a phaneli ochr i gario cryfder. Dangosir cyflwyniad i raddau aloi alwminiwm yn Nhabl 1.
2.2 Mae Allwthio yn Ddull Ffurfio Pwysig o Aloi Alwminiwm
Mae allwthio aloi alwminiwm yn ddull ffurfio poeth, ac mae'r broses gynhyrchu gyfan yn cynnwys ffurfio aloi alwminiwm o dan straen cywasgol tair ffordd. Gellir disgrifio'r broses gynhyrchu gyfan fel a ganlyn: a. Mae alwminiwm ac aloion eraill yn cael eu toddi a'u bwrw i'r biledau aloi alwminiwm gofynnol; b. Mae'r biledau wedi'u cynhesu ymlaen llaw yn cael eu rhoi yn yr offer allwthio ar gyfer allwthio. O dan weithred y prif silindr, mae'r biled aloi alwminiwm yn cael ei ffurfio i'r proffiliau gofynnol trwy geudod y mowld; c. Er mwyn gwella priodweddau mecanyddol proffiliau alwminiwm, cynhelir triniaeth ateb yn ystod neu ar ôl allwthio, ac yna triniaeth heneiddio. Mae'r priodweddau mecanyddol ar ôl triniaeth heneiddio yn amrywio yn ôl gwahanol ddeunyddiau a chyfundrefnau heneiddio. Dangosir statws trin gwres proffiliau tryciau math blwch yn Nhabl 2.
Mae gan gynhyrchion allwthiol aloi alwminiwm sawl mantais dros ddulliau ffurfio eraill:
a. Yn ystod allwthio, mae'r metel allwthiol yn cael straen cywasgol tair ffordd cryfach a mwy unffurf yn y parth dadffurfiad na rholio a ffugio, felly gall chwarae plastigrwydd y metel wedi'i brosesu yn llawn. Gellir ei ddefnyddio i brosesu metelau anodd eu dadffurfio na ellir eu prosesu trwy rolio neu ffugio a gellir ei ddefnyddio i wneud gwahanol gydrannau croestoriad gwag neu solet cymhleth amrywiol.
b. Oherwydd y gall geometreg proffiliau alwminiwm fod yn amrywiol, mae gan eu cydrannau anystwythder uchel, a all wella anhyblygedd y corff cerbyd, lleihau ei nodweddion NVH, a gwella nodweddion rheoli deinamig cerbydau.
c. Mae gan gynhyrchion ag effeithlonrwydd allwthio, ar ôl diffodd a heneiddio, gryfder hydredol sylweddol uwch (R, Raz) na chynhyrchion a brosesir gan ddulliau eraill.
d. Mae gan wyneb cynhyrchion ar ôl allwthio lliw da a gwrthiant cyrydiad da, gan ddileu'r angen am driniaeth arwyneb gwrth-cyrydu arall.
e. Mae gan brosesu allwthio hyblygrwydd mawr, costau offer a llwydni isel, a chostau newid dyluniad isel.
dd. Oherwydd y gallu i reoli trawstoriadau proffil alwminiwm, gellir cynyddu graddau integreiddio cydrannau, gellir lleihau nifer y cydrannau, a gall gwahanol ddyluniadau trawstoriad gyflawni lleoliad weldio manwl gywir.
Dangosir y gymhariaeth perfformiad rhwng proffiliau alwminiwm allwthiol ar gyfer tryciau math blwch a dur carbon plaen yn Nhabl 3.
Cyfeiriad Datblygu Nesaf Proffiliau Aloi Alwminiwm ar gyfer Tryciau Math Blwch: Gwella cryfder proffil ymhellach a gwella perfformiad allwthio. Dangosir cyfeiriad ymchwil deunyddiau newydd ar gyfer proffiliau aloi alwminiwm ar gyfer tryciau math bocs yn Ffigur 1.
Strwythur Truck Blwch Alloy 3.Aluminum, Dadansoddiad Cryfder, a Gwirio
3.1 Strwythur Truck Blwch Alloy Alwminiwm
Mae'r cynhwysydd tryc bocs yn bennaf yn cynnwys cynulliad panel blaen, cynulliad panel ochr chwith a dde, cynulliad panel ochr drws cefn, cynulliad llawr, cynulliad to, yn ogystal â bolltau siâp U, gwarchodwyr ochr, gwarchodwyr cefn, fflapiau mwd, ac ategolion eraill yn gysylltiedig â'r siasi ail ddosbarth. Mae trawstiau croes y corff bocs, pileri, trawstiau ochr, a phaneli drws wedi'u gwneud o broffiliau allwthiol aloi alwminiwm, tra bod y paneli llawr a tho yn cael eu gwneud o 5052 o blatiau fflat aloi alwminiwm. Dangosir strwythur y lori blwch aloi alwminiwm yn Ffigur 2.
Gall defnyddio proses allwthio poeth yr aloi alwminiwm 6 chyfres ffurfio trawstoriadau gwag cymhleth, gall dyluniad proffiliau alwminiwm â thrawstoriadau cymhleth arbed deunyddiau, cwrdd â gofynion cryfder ac anystwythder cynnyrch, a chwrdd â gofynion cysylltiad cilyddol rhwng cydrannau amrywiol. Felly, dangosir y prif strwythur dylunio trawst ac eiliadau adrannol syrthni I a gwrthsefyll eiliadau W yn Ffigur 3.
Mae cymhariaeth o'r prif ddata yn Nhabl 4 yn dangos bod yr eiliadau adrannol o syrthni a gwrthsefyll eiliadau o'r proffil alwminiwm a ddyluniwyd yn well na data cyfatebol y proffil trawst haearn. Mae'r data cyfernod anystwythder yn fras yr un fath â rhai'r proffil trawst haearn cyfatebol, ac mae pob un yn bodloni'r gofynion anffurfio.
3.2 Cyfrifiad Straen Uchaf
Gan gymryd y gydran llwyth-dwyn allweddol, y crossbeam, fel y gwrthrych, cyfrifir y straen mwyaf. Y llwyth graddedig yw 1.5 t, ac mae'r trawst croes wedi'i wneud o broffil aloi alwminiwm 6063-T6 gyda phriodweddau mecanyddol fel y dangosir yn Nhabl 5. Mae'r trawst wedi'i symleiddio fel strwythur cantilifer ar gyfer cyfrifo grym, fel y dangosir yn Ffigur 4.
Gan gymryd trawst rhychwant 344mm, cyfrifir y llwyth cywasgol ar y trawst fel F = 3757 N yn seiliedig ar 4.5t, sydd deirgwaith y llwyth statig safonol. q=F/L
lle q yw straen mewnol y trawst o dan y llwyth, N/mm; F yw'r llwyth a gludir gan y trawst, wedi'i gyfrifo yn seiliedig ar 3 gwaith y llwyth sefydlog safonol, sef 4.5 t; L yw hyd y trawst, mm.
Felly, y straen mewnol q yw:
Mae'r fformiwla cyfrifo straen fel a ganlyn:
Yr eiliad uchaf yw:
Gan gymryd gwerth absoliwt y foment, M=274283 N·mm, y straen mwyaf σ=M/(1.05×w)=18.78 MPa, a'r gwerth straen uchaf σ<215 MPa, sy'n bodloni'r gofynion.
3.3 Nodweddion Cysylltiad Cydrannau Amrywiol
Mae gan aloi alwminiwm briodweddau weldio gwael, a dim ond 60% o gryfder y deunydd sylfaen yw ei gryfder pwynt weldio. Oherwydd gorchuddio haen o Al2O3 ar yr wyneb aloi alwminiwm, mae pwynt toddi Al2O3 yn uchel, tra bod pwynt toddi alwminiwm yn isel. Pan fydd aloi alwminiwm yn cael ei weldio, rhaid i'r Al2O3 ar yr wyneb gael ei dorri'n gyflym i berfformio weldio. Ar yr un pryd, bydd gweddillion Al2O3 yn aros yn yr ateb aloi alwminiwm, gan effeithio ar y strwythur aloi alwminiwm a lleihau cryfder y pwynt weldio aloi alwminiwm. Felly, wrth ddylunio cynhwysydd holl-alwminiwm, mae'r nodweddion hyn yn cael eu hystyried yn llawn. Weldio yw'r prif ddull lleoli, ac mae bolltau'n cysylltu'r prif gydrannau sy'n cynnal llwyth. Dangosir cysylltiadau fel rhybedu a strwythur colomennod yn Ffigurau 5 a 6.
Mae prif strwythur y corff blwch holl-alwminiwm yn mabwysiadu strwythur gyda thrawstiau llorweddol, pileri fertigol, trawstiau ochr, a thrawstiau ymyl yn cyd-gloi â'i gilydd. Mae pedwar pwynt cyswllt rhwng pob trawst llorweddol a philer fertigol. Mae gasgedi danheddog wedi'u gosod ar y pwyntiau cysylltu i rwyllo ag ymyl danheddog y trawst llorweddol, gan atal llithro i bob pwrpas. Mae'r wyth pwynt cornel wedi'u cysylltu'n bennaf gan fewnosodiadau craidd dur, wedi'u gosod â bolltau a rhybedi hunan-gloi, a'u hatgyfnerthu gan blatiau alwminiwm trionglog 5mm wedi'u weldio y tu mewn i'r blwch i gryfhau safleoedd y gornel yn fewnol. Nid oes gan ymddangosiad allanol y blwch unrhyw bwyntiau weldio na chysylltiad agored, gan sicrhau ymddangosiad cyffredinol y blwch.
3.4 Technoleg Peirianneg Gydamserol SE
Defnyddir technoleg peirianneg synchronous SE i ddatrys y trafferthion a achosir gan wyriadau maint cronedig mawr ar gyfer paru cydrannau yn y corff bocs a'r anawsterau wrth ddod o hyd i achosion bylchau a methiannau gwastadrwydd. Trwy ddadansoddiad CAE (gweler Ffigur 7-8), cynhelir dadansoddiad cymhariaeth â chyrff blychau haearn i wirio cryfder ac anystwythder cyffredinol y corff bocs, dod o hyd i bwyntiau gwan, a chymryd camau i optimeiddio a gwella'r cynllun dylunio yn fwy effeithiol. .
4.Lightweighting Effaith Tryc Blwch Aloi Alwminiwm
Yn ogystal â'r corff bocs, gellir defnyddio aloion alwminiwm i ddisodli dur ar gyfer gwahanol gydrannau o gynwysyddion tryciau math bocs, megis gwarchodwyr llaid, gwarchodwyr cefn, gwarchodwyr ochr, cliciedi drws, colfachau drws, ac ymylon ffedog gefn, gan leihau pwysau. o 30% i 40% ar gyfer y compartment cargo. Dangosir yr effaith lleihau pwysau ar gyfer cynhwysydd cargo gwag 4080mm × 2300mm × 2200mm yn Nhabl 6. Mae hyn yn sylfaenol yn datrys problemau pwysau gormodol, diffyg cydymffurfio â chyhoeddiadau, a risgiau rheoleiddiol adrannau cargo traddodiadol wedi'u gwneud o haearn.
Trwy ddisodli dur traddodiadol ag aloion alwminiwm ar gyfer cydrannau modurol, nid yn unig y gellir cyflawni effeithiau ysgafnu rhagorol, ond gall hefyd gyfrannu at arbedion tanwydd, lleihau allyriadau, a gwella perfformiad cerbydau. Ar hyn o bryd, mae barn amrywiol ar gyfraniad ysgafnu at arbedion tanwydd. Dangosir canlyniadau ymchwil y Sefydliad Alwminiwm Rhyngwladol yn Ffigur 9. Gall pob gostyngiad o 10% ym mhwysau cerbydau leihau'r defnydd o danwydd 6% i 8%. Yn seiliedig ar ystadegau domestig, gall lleihau pwysau pob car teithwyr 100 kg leihau'r defnydd o danwydd 0.4 L / 100 km. Mae cyfraniad ysgafnu at arbedion tanwydd yn seiliedig ar ganlyniadau a gafwyd o wahanol ddulliau ymchwil, felly mae rhywfaint o amrywiad. Fodd bynnag, mae ysgafnhau modurol yn cael effaith sylweddol ar leihau'r defnydd o danwydd.
Ar gyfer cerbydau trydan, mae'r effaith ysgafnhau hyd yn oed yn fwy amlwg. Ar hyn o bryd, mae dwysedd ynni uned batris pŵer cerbydau trydan yn sylweddol wahanol i gerbyd tanwydd hylif traddodiadol. Mae pwysau'r system bŵer (gan gynnwys y batri) cerbydau trydan yn aml yn cyfrif am 20% i 30% o gyfanswm pwysau'r cerbyd. Ar yr un pryd, mae torri trwy dagfa perfformiad batris yn her fyd-eang. Cyn bod datblygiad mawr mewn technoleg batri perfformiad uchel, mae ysgafnu yn ffordd effeithiol o wella ystod mordeithio cerbydau trydan. Am bob gostyngiad o 100 kg mewn pwysau, gellir cynyddu ystod mordeithio cerbydau trydan 6% i 11% (dangosir y berthynas rhwng lleihau pwysau ac ystod mordeithio yn Ffigur 10). Ar hyn o bryd, ni all yr ystod mordeithio o gerbydau trydan pur ddiwallu anghenion y rhan fwyaf o bobl, ond gall lleihau pwysau o swm penodol wella'r ystod fordeithio yn sylweddol, gan leddfu pryder ystod a gwella profiad y defnyddiwr.
5.Conclusion
Yn ogystal â strwythur holl-alwminiwm y lori blwch aloi alwminiwm a gyflwynwyd yn yr erthygl hon, mae yna wahanol fathau o lorïau bocs, megis paneli diliau alwminiwm, platiau bwcl alwminiwm, fframiau alwminiwm + crwyn alwminiwm, a chynwysyddion cargo hybrid haearn-alwminiwm. . Mae ganddynt fanteision pwysau ysgafn, cryfder penodol uchel, ac ymwrthedd cyrydiad da, ac nid oes angen paent electrofforetig ar gyfer amddiffyn cyrydiad, gan leihau effaith amgylcheddol paent electrofforetig. Mae'r lori blwch aloi alwminiwm yn sylfaenol yn datrys problemau pwysau gormodol, diffyg cydymffurfio â chyhoeddiadau, a risgiau rheoleiddiol adrannau cargo traddodiadol o haearn.
Mae allwthio yn ddull prosesu hanfodol ar gyfer aloion alwminiwm, ac mae gan broffiliau alwminiwm briodweddau mecanyddol rhagorol, felly mae anystwythder adran y cydrannau yn gymharol uchel. Oherwydd y trawstoriad amrywiol, gall aloion alwminiwm gyflawni'r cyfuniad o swyddogaethau cydran lluosog, gan ei wneud yn ddeunydd da ar gyfer ysgafnhau modurol. Fodd bynnag, mae cymhwyso aloi alwminiwm yn eang yn wynebu heriau megis gallu dylunio annigonol ar gyfer adrannau cargo aloi alwminiwm, materion ffurfio a weldio, a chostau datblygu a hyrwyddo uchel ar gyfer cynhyrchion newydd. Y prif reswm o hyd yw bod aloi alwminiwm yn costio mwy na dur cyn i ecoleg ailgylchu aloion alwminiwm ddod yn aeddfed.
I gloi, bydd cwmpas cymhwyso aloion alwminiwm mewn automobiles yn dod yn ehangach, a bydd eu defnydd yn parhau i gynyddu. Yn y tueddiadau presennol o arbed ynni, lleihau allyriadau, a datblygiad y diwydiant cerbydau ynni newydd, gyda'r ddealltwriaeth ddyfnach o briodweddau aloi alwminiwm ac atebion effeithiol i broblemau cymhwyso aloi alwminiwm, bydd deunyddiau allwthio alwminiwm yn cael eu defnyddio'n ehangach mewn ysgafnhau modurol.
Golygwyd gan May Jiang o MAT Aluminium
Amser post: Ionawr-12-2024
