1. Кіріспе
Автомобильді жеңілдету дамыған елдерде басталды және оны бастапқыда дәстүрлі автокөлік алпауыттары басқарды. Үздіксіз дамуымен ол айтарлықтай қарқын алды. Үндістер алюминий қорытпасын алғаш рет автомобиль иінді біліктерін шығару үшін пайдаланған кезден бастап, 1999 жылы Audi компаниясы толығымен алюминийден жасалған автомобильдердің алғашқы сериялық өндірісіне дейін алюминий қорытпасы төмен тығыздық, жоғары меншікті беріктік және қаттылық, жақсы серпімділік пен соққыға төзімділік, жоғары қайта өңдеу және жоғары регенерация жылдамдығы. 2015 жылға қарай автомобильдерде алюминий қорытпасының қолдану үлесі 35%-дан асты.
Қытайдың автомобильді жеңілдетуі 10 жылдан аз уақыт бұрын басталды және технология мен қолдану деңгейі Германия, АҚШ және Жапония сияқты дамыған елдерден артта қалды. Дегенмен, жаңа энергетикалық көліктердің дамуымен материалды жеңілдету қарқынды дамып келеді. Жаңа энергетикалық көліктердің өсуін қолдана отырып, Қытайдың жеңіл автокөлік технологиясы дамыған елдерді қуып жету үрдісін көрсетуде.
Қытайдың жеңіл материалдар нарығы кең. Бір жағынан, шетелдегі дамыған елдермен салыстырғанда, Қытайдың жеңіл салмақ технологиясы кеш басталды және жалпы көліктің Curb салмағы үлкенірек. Шет елдердегі жеңіл материалдардың үлес салмағының эталонын ескере отырып, Қытайда әлі де дамуға кең мүмкіндіктер бар. Екінші жағынан, саясаттың арқасында Қытайдың жаңа энергетикалық көлік өнеркәсібінің қарқынды дамуы жеңіл материалдарға сұранысты арттырады және автомобиль компанияларын жеңіл салмаққа көшуге ынталандырады.
Шығарындылар мен отын тұтыну стандарттарын жақсарту автомобильді жеңілдетуді жеделдетуге мәжбүр етеді. Қытай 2020 жылы Қытайдың VI шығарындылары стандарттарын толығымен енгізді. «Жеңіл автомобильдердің жанармай тұтынуын бағалау әдісі мен көрсеткіштері» және «Энергияны үнемдеу және жаңа энергия көлік технологиясының жол картасына» сәйкес 5,0 л/км отын тұтыну стандарты. Қозғалтқыш технологиясындағы елеулі серпілістерге және шығарындыларды азайтуға арналған шектеулі кеңістікті ескере отырып, жеңіл автомобиль құрамдас бөліктеріне қатысты шаралар қабылдау автокөліктің шығарындылары мен отын шығынын тиімді азайтуға мүмкіндік береді. Жаңа энергетикалық көліктерді жеңілдету саланың дамуының маңызды жолы болды.
2016 жылы Қытайдың автомобиль жасау қоғамы 2020 жылдан 2030 жылға дейін энергияны тұтыну, круиздік қашықтық және жаңа энергетикалық көліктерге арналған өндіріс материалдары сияқты факторларды жоспарлаған «Энергия үнемдеу және жаңа энергетикалық көлік технологиясының жол картасын» шығарды. Жеңіл салмақ негізгі бағыт болады. жаңа энергетикалық көліктердің болашақ дамуы үшін. Жеңіл салмақ круиздік диапазонды ұлғайтады және жаңа энергетикалық көліктердегі «радио алаңдаушылығын» шеше алады. Кеңейтілген круиздік диапазонға сұраныстың артуымен автомобильді жеңілдету өзекті бола бастады және соңғы жылдары жаңа энергетикалық көліктердің сатылымы айтарлықтай өсті. Баллдық жүйенің талаптарына және «Автомобиль өнеркәсібінің орта және ұзақ мерзімді даму жоспарына» сәйкес, 2025 жылға қарай Қытайдың жаңа энергетикалық көліктердің сатылымы 6 миллион бірліктен асады, бұл жылдық күрделі өсіммен бірге. көрсеткіші 38%-дан асады.
2.Алюминий қорытпасының сипаттамалары және қолданылуы
2.1 Алюминий қорытпасының сипаттамалары
Алюминийдің тығыздығы болаттың үштен бір бөлігін құрайды, бұл оны жеңілірек етеді. Оның жоғары меншікті беріктігі, жақсы экструзия мүмкіндігі, күшті коррозияға төзімділігі және жоғары қайта өңдеу мүмкіндігі бар. Алюминий қорытпалары негізінен магнийден тұратындығымен, жақсы ыстыққа төзімділігімен, жақсы дәнекерлеу қасиеттерімен, жақсы қажу беріктігімен, термиялық өңдеу арқылы нығайтылуы мүмкін еместігімен және суық өңдеу арқылы беріктігін арттыру қабілетімен сипатталады. 6 сериясы негізінен магний мен кремнийден тұратындығымен сипатталады, Mg2Si негізгі күшейту фазасы. Бұл категориядағы ең көп қолданылатын қорытпалар 6063, 6061 және 6005А болып табылады. 5052 алюминий пластина - AL-Mg сериялы легирленген алюминий пластина, негізгі легирлеуші элементі ретінде магний. Бұл тотқа қарсы ең көп қолданылатын алюминий қорытпасы. Бұл қорытпа жоғары беріктікке, жоғары шаршауға төзімділікке, жақсы пластикалық және коррозияға төзімділікке ие, термиялық өңдеу арқылы нығайта алмайды, жартылай суық жұмыста шынықтыруда жақсы пластикалық, суық жұмыста шыңдауда төмен пластикалық, коррозияға жақсы төзімді, жақсы дәнекерлеу қасиеттері бар. Ол негізінен бүйірлік панельдер, шатыр қақпақтары және есік панельдері сияқты компоненттер үшін қолданылады. 6063 алюминий қорытпасы AL-Mg-Si сериясындағы термиялық өңделетін күшейткіш қорытпа болып табылады, негізгі легирлеуші элементтер ретінде магний мен кремний бар. Бұл беріктігі орташа, негізінен бағаналар мен бүйірлік панельдер сияқты құрылымдық құрамдас бөліктерде беріктік үшін қолданылатын термиялық өңделетін күшейтетін алюминий қорытпасы профилі. Алюминий қорытпаларының маркаларына кіріспе 1-кестеде көрсетілген.
2.2 Экструзия - алюминий қорытпасын қалыптастырудың маңызды әдісі
Алюминий қорытпасының экструзиясы ыстық қалыптау әдісі болып табылады және бүкіл өндіріс процесі үш жақты қысу кернеуі кезінде алюминий қорытпасын қалыптастыруды қамтиды. Бүкіл өндірістік процесті келесідей сипаттауға болады: а. Алюминий және басқа қорытпалар балқытылып, алюминий қорытпасының қажетті дайындамасына құйылады; б. Алдын ала қыздырылған дайындамалар экструзия үшін экструзия жабдығына салынады. Негізгі цилиндрдің әсерінен алюминий қорытпасының дайындамасы қалып қуысы арқылы қажетті профильдерге қалыптасады; в. Алюминий профильдерінің механикалық қасиеттерін жақсарту үшін ерітіндімен өңдеуді экструзия кезінде немесе одан кейін, содан кейін қартаюды өңдеу жүргізіледі. Қартаюды өңдеуден кейінгі механикалық қасиеттер әртүрлі материалдар мен қартаю режимдеріне байланысты өзгереді. Қорап түріндегі жүк көлігі профильдерінің термиялық өңдеу күйі 2-кестеде көрсетілген.
Алюминий қорытпасының экструдталған бұйымдары басқа қалыптау әдістеріне қарағанда бірнеше артықшылықтарға ие:
а. Экструзия кезінде экструдталған металл илемдеу мен соғуға қарағанда деформация аймағында күшті және біркелкі үш жақты қысу кернеуін алады, сондықтан ол өңделген металдың пластикалық қасиетін толығымен ойнай алады. Оны илемдеу немесе соғу арқылы өңдеуге болмайтын деформациялануы қиын металдарды өңдеуге және әртүрлі күрделі қуыс немесе тұтас көлденең қима бөлшектерін жасауға пайдалануға болады.
б. Алюминий профильдерінің геометриясы әртүрлі болуы мүмкін болғандықтан, олардың құрамдас бөліктері жоғары қаттылыққа ие, бұл көлік құралының корпусының қаттылығын жақсартуға, оның NVH сипаттамаларын төмендетуге және көліктің динамикалық басқару сипаттамаларын жақсартуға мүмкіндік береді.
в. Экструзия тиімділігі бар өнімдер, сөндіру және қартаюдан кейін, басқа әдістермен өңделген өнімдерге қарағанда, бойлық беріктігі (R, Raz) айтарлықтай жоғары болады.
d. Экструзиядан кейінгі өнімдердің беті жақсы түсті және жақсы коррозияға төзімділігі бар, басқа коррозияға қарсы бетті өңдеу қажеттілігін жояды.
e. Экструзияны өңдеу үлкен икемділікке, құрал-сайманға және қалыпқа төмен шығындарға және дизайнды өзгертуге төмен шығындарға ие.
f. Алюминий профилінің көлденең қималарының бақыланатындығына байланысты құрамдас бөліктердің біріктіру дәрежесін арттыруға, құрамдас бөліктердің санын азайтуға және әртүрлі көлденең қима конструкциялары дәнекерлеудің дәл орналасуына қол жеткізуге болады.
Қорап түріндегі жүк көліктеріне арналған экструдталған алюминий профильдері мен қарапайым көміртекті болаттың өнімділігін салыстыру 3-кестеде көрсетілген.
Қорап түріндегі жүк көліктеріне арналған алюминий қорытпасынан жасалған профильдерді дамытудың келесі бағыты: профильдің беріктігін одан әрі жақсарту және экструзия өнімділігін арттыру. Қорап типті жүк көліктеріне арналған алюминий қорытпасының профиліне арналған жаңа материалдарды зерттеу бағыты 1-суретте көрсетілген.
3.Алюминий қорытпасынан жасалған қораптың жүк көлігінің құрылымы, беріктігін талдау және тексеру
3.1 Алюминий қорытпасынан жасалған қораптың жүк көлігінің құрылымы
Жүк тиегіш қорапшасы негізінен алдыңғы панель жинағынан, сол және оң жақ панель жинағы, артқы есіктің бүйірлік панелі жинағы, еден жинағы, шатыр жинағы, сондай-ақ U-тәрізді болттардан, бүйірлік қорғаныстардан, артқы қорғаныстардан, балшық қақпақтарынан және басқа керек-жарақтардан тұрады. екінші класты шассиге қосылған. Қорап корпусының көлденең арқалықтары, тіректер, бүйірлік арқалықтар және есік панельдері алюминий қорытпасынан жасалған экструдталған профильдерден жасалған, ал еден мен шатыр панельдері 5052 алюминий қорытпасынан жасалған жалпақ тақталардан жасалған. Алюминий қорытпасының қорапты жүк көлігінің құрылымы 2-суретте көрсетілген.
6 сериялы алюминий қорытпасының ыстық экструзия процесін пайдалану күрделі қуыс көлденең қималарды құра алады, күрделі көлденең қималары бар алюминий профильдерінің дизайны материалдарды үнемдеуге, өнімнің беріктігі мен қаттылығына қойылатын талаптарды қанағаттандыруға және өзара байланыс талаптарын қанағаттандыруға мүмкіндік береді. әртүрлі компоненттер. Сондықтан негізгі арқалықтың конструкциялық құрылымы мен инерцияның I секциялық моменттері және қарсылық моменттері W 3-суретте көрсетілген.
4-кестедегі негізгі деректерді салыстыру жобаланған алюминий профилінің секциялық инерция моменттері мен қарсылық моменттері темірден жасалған арқалық профилінің сәйкес деректеріне қарағанда жақсырақ екенін көрсетеді. Қаттылық коэффициентінің деректері сәйкес темірден жасалған арқалық профилінің деректерімен шамамен бірдей және барлығы деформация талаптарына сәйкес келеді.
3.2 Максималды кернеуді есептеу
Негізгі жүк көтергіш құрамдас бөлікті, көлденең арқалықты объект ретінде алып, максималды кернеу есептеледі. Номиналды жүктеме 1,5 т, ал көлденең арқалық 5-кестеде көрсетілгендей механикалық қасиеттері бар 6063-T6 алюминий қорытпасынан жасалған профильден жасалған. Арқалық 4-суретте көрсетілгендей, күштерді есептеу үшін консольдық құрылым ретінде жеңілдетілген.
344 мм аралық арқалықты алып, арқалықтағы қысу жүктемесі 4,5 т негізінде F=3757 Н ретінде есептеледі, бұл стандартты статикалық жүктемеден үш есе көп. q=F/L
мұндағы q – жүктеме астындағы арқалықтың ішкі кернеуі, Н/мм; F – 4,5 т болатын стандартты статикалық жүктемеден 3 есе артық есептелген арқалық көтеретін жүк; L - сәуленің ұзындығы, мм.
Демек, ішкі кернеу q:
Кернеуді есептеу формуласы келесідей:
Максималды сәт:
Моменттің абсолютті мәнін алатын болсақ, M=274283 Н·мм, максималды кернеу σ=M/(1,05×w)=18,78 МПа, ал ең жоғары кернеу мәні σ<215 МПа талаптарға сай.
3.3 Әртүрлі компоненттердің қосылу сипаттамалары
Алюминий қорытпасының дәнекерлеу қасиеттері нашар, ал оның дәнекерлеу нүктесінің беріктігі негізгі материалдың беріктігінің 60% ғана құрайды. Алюминий қорытпасының бетінде Al2O3 қабаты жабылғандықтан, Al2O3 балқу температурасы жоғары, ал алюминийдің балқу температурасы төмен. Алюминий қорытпасы дәнекерленген кезде, дәнекерлеуді орындау үшін бетіндегі Al2O3 тез бұзылуы керек. Бұл ретте Al2O3 қалдығы алюминий қорытпасының ерітіндісінде қалады, алюминий қорытпасының құрылымына әсер етеді және алюминий қорытпасының дәнекерлеу нүктесінің беріктігін төмендетеді. Сондықтан толығымен алюминийден жасалған ыдысты жобалау кезінде бұл сипаттамалар толығымен ескеріледі. Дәнекерлеу негізгі позициялау әдісі болып табылады, ал негізгі жүк көтергіш компоненттер болттармен біріктірілген. Тойтарма және көгершін құрылымы сияқты қосылыстар 5 және 6-суреттерде көрсетілген.
Жалпы алюминий қорап корпусының негізгі құрылымы көлденең арқалықтар, тік тіректер, бүйірлік арқалықтар және бір-бірімен түйісетін шеткі арқалықтары бар құрылымды қабылдайды. Әрбір көлденең арқалық пен тік тірек арасында төрт байланыс нүктесі бар. Қосылу нүктелері сырғанауды тиімді болдырмайтын көлденең арқалықтың тістелген жиегімен торлау үшін тістелген тығыздағыштармен жабдықталған. Сегіз бұрыштық нүктелер негізінен болаттармен және өздігінен құлыпталатын тойтармалармен бекітілген болат өзек кірістірулерімен біріктірілген және бұрыштық позицияларды ішкі жағынан нығайту үшін қораптың ішіне дәнекерленген 5 мм үшбұрышты алюминий тақталармен нығайтылады. Қораптың сыртқы түрі қораптың жалпы көрінісін қамтамасыз ететін дәнекерлеу немесе ашық қосылым нүктелері жоқ.
3.4 SE синхронды инженерия технологиясы
SE синхронды инженерлік технологиясы қорап корпусындағы сәйкес келетін құрамдас бөліктер үшін үлкен жинақталған өлшем ауытқуларынан туындаған қиындықтарды және бос орындар мен тегістік ақауларының себептерін табудағы қиындықтарды шешу үшін қолданылады. CAE талдауы арқылы (7-8 суретті қараңыз) қорап корпусының жалпы беріктігі мен қаттылығын тексеру, әлсіз жерлерді табу және дизайн схемасын тиімдірек оңтайландыру және жақсарту шараларын қабылдау үшін темірден жасалған қорап корпустарымен салыстыру талдауы жүргізіледі. .
4.Алюминий қорытпасының қорапшасының жеңіл салмағы
Қорап корпусынан басқа, алюминий қорытпаларын балшықтар, артқы қорғаныстар, бүйірлік қорғаныстар, есік ысырмалары, есік ілмектері және артқы алжапқыш жиектері сияқты қорап түріндегі жүк көлігі контейнерлерінің әртүрлі құрамдас бөліктеріне ауыстыру үшін қолдануға болады, осылайша салмақты азайтуға қол жеткізуге болады. жүк бөлімі үшін 30%-дан 40%-ға дейін. Бос 4080мм×2300мм×2200мм жүк контейнері үшін салмақты азайту әсері 6-кестеде көрсетілген. Бұл шамадан тыс салмақ, хабарландыруларды сақтамау және дәстүрлі темірден жасалған жүк бөлімдерінің реттеу тәуекелдерін түбегейлі шешеді.
Автокөлік құрамдас бөліктері үшін дәстүрлі болатты алюминий қорытпаларымен ауыстыру арқылы тамаша жеңіл әсерлерге қол жеткізуге ғана емес, сонымен қатар жанармай үнемдеуге, шығарындыларды азайтуға және көліктің жұмысын жақсартуға ықпал етеді. Қазіргі уақытта жеңіл салмақтың жанармай үнемдеуге қосқан үлесі туралы әртүрлі пікірлер бар. Халықаралық алюминий институтының зерттеу нәтижелері 9-суретте көрсетілген. Көлік салмағының әрбір 10%-ға азаюы отын шығынын 6%-дан 8%-ға дейін төмендетуі мүмкін. Отандық статистикаға сүйенсек, әрбір жеңіл автокөліктің салмағын 100 кг-ға азайту отын шығынын 0,4 л/100 км-ге азайтуы мүмкін. Жеңіл салмақтың жанармай үнемдеуге қосқан үлесі әртүрлі зерттеу әдістерінен алынған нәтижелерге негізделген, сондықтан кейбір өзгерістер бар. Дегенмен, автомобильдің жеңіл салмағы жанармай шығынын азайтуға айтарлықтай әсер етеді.
Электрлік көліктер үшін жеңілдету әсері одан да айқын. Қазіргі уақытта электр көліктерінің қуат батареяларының бірлік энергия тығыздығы дәстүрлі сұйық отынмен жүретін көліктерден айтарлықтай ерекшеленеді. Электрлік көліктердің қуат жүйесінің салмағы (аккумуляторды қоса алғанда) көбінесе көлік құралының жалпы салмағының 20% -дан 30% -на дейін құрайды. Сонымен қатар, аккумуляторлардың өнімділігін бұзу дүниежүзілік мәселе болып табылады. Жоғары өнімді аккумуляторлық технологияда үлкен серпіліс болмай тұрып, жеңіл салмақ электр көліктерінің круиздік ауқымын жақсартудың тиімді әдісі болып табылады. Салмағының әрбір 100 кг төмендеуі үшін электр көліктерінің круиздік диапазонын 6%-дан 11%-ға дейін арттыруға болады (салмақты азайту мен круиздік диапазон арасындағы байланыс 10-суретте көрсетілген). Қазіргі уақытта таза электрлік көліктердің круиздік диапазоны адамдардың көпшілігінің қажеттіліктерін қанағаттандыра алмайды, бірақ салмақты белгілі бір мөлшерге азайту круиздік диапазонды айтарлықтай жақсартуға, ауқымдағы алаңдаушылықты жеңілдетуге және пайдаланушы тәжірибесін жақсартуға мүмкіндік береді.
5. Қорытынды
Осы мақалада ұсынылған алюминий қорытпасының қорапшасының толық алюминий құрылымына қосымша, алюминий ұялы панельдер, алюминий ілгек тақталары, алюминий жақтаулары + алюминий терілері және темір-алюминий гибридті жүк контейнерлері сияқты әртүрлі жүк көліктері бар. . Олардың жеңіл салмағы, жоғары меншікті беріктігі және коррозияға жақсы төзімділігі артықшылығы бар және коррозиядан қорғау үшін электрофоретикалық бояуды қажет етпейді, электрофоретикалық бояудың қоршаған ортаға әсерін азайтады. Алюминий қорытпасы жүк көлігі шамадан тыс салмақ, хабарландыруларды сақтамау және дәстүрлі темірден жасалған жүк бөлімдерінің нормативтік тәуекелдерін түбегейлі шешеді.
Экструзия алюминий қорытпаларын өңдеудің маңызды әдісі болып табылады, ал алюминий профильдері тамаша механикалық қасиеттерге ие, сондықтан компоненттердің қима қаттылығы салыстырмалы түрде жоғары. Айнымалы қиманың арқасында алюминий қорытпалары бірнеше құрамдас функциялардың үйлесіміне қол жеткізе алады, бұл оны автомобильді жеңілдетуге жақсы материал етеді. Дегенмен, алюминий қорытпаларын кеңінен қолдану алюминий қорытпасының жүк бөліктерін жобалау мүмкіндігінің жеткіліксіздігі, қалыптау және дәнекерлеу мәселелері, жаңа өнімдерді әзірлеуге және жылжытуға жоғары шығындар сияқты қиындықтарға тап болады. Негізгі себебі алюминий қорытпаларының қайта өңдеу экологиясы жетілгенге дейін болатқа қарағанда қымбатырақ.
Қорытындылай келе, алюминий қорытпаларының автомобильдерде қолдану аясы кеңейіп, оларды пайдалану одан әрі артады. Энергияны үнемдеудің, шығарындыларды азайтудың және жаңа энергетикалық көлік өнеркәсібінің дамуының қазіргі тенденцияларында алюминий қорытпасының қасиеттерін тереңірек түсіну және алюминий қорытпасын қолдану мәселелерінің тиімді шешімдері арқылы алюминий экструзиялық материалдар автомобильді жеңілдетуде кеңінен қолданылатын болады.
MAT алюминийінен Мэй Цзян өңдеген
Жіберу уақыты: 12 қаңтар 2024 ж
