車(chē)身輕量化技術(shù)科普 鋁合金零件的制造


                        2022-12-02


                        在當今發(fā)動(dòng)機技術(shù)提升難度日益加大、動(dòng)力電池效率不盡如人意的背景下,不論對傳統燃油汽車(chē),還是新能源汽車(chē),輕量化技術(shù)都是一項共性的基礎技術(shù)。鋁合金作為一種具備多種優(yōu)良性能的輕質(zhì)材料,成為目前汽車(chē)輕量化技術(shù)發(fā)展中的首選材料。
                        車(chē)身質(zhì)量占汽車(chē)總質(zhì)量的40%左右,對于整車(chē)的輕量化而言,車(chē)身的輕量化起著(zhù)舉足輕重的作用。
                        我們今天就來(lái)聊一聊汽車(chē)車(chē)身用鋁合金零件關(guān)鍵制造技術(shù),包括鋁合金汽車(chē)板材和管件液壓成形工藝、板材溫沖壓成形技術(shù)、型材擠壓成形和結構件鑄造(鑄鋁)成形技術(shù)等。
                        鋁合金在車(chē)身上的應用
                        鋁合金的牌號依據所含非鋁元素的種類(lèi)與含量的不同,分為1000到9000共九大系列。
                        汽車(chē)車(chē)身用鋁合金材料主要包括:銅元素含量最高、硬度也較高的2000系,主含鎂元素、又稱(chēng)“鎂鋁合金”的5000系,鎂硅含量高、抗腐蝕和抗氧化性能好的6000系,汽車(chē)車(chē)身的不同受力部位會(huì )采用不同系列型號的板材、型材、管材及高性能鑄鋁等鋁合金材料。
                        骨架部分:車(chē)身受力最大的部分,采用2000系或7000系材料,可熱處理強化。
                        外板部分:車(chē)身次要的受力部位,采用5000系或6000系材料。
                        車(chē)門(mén)部分:采用5000系或6000系材料。
                        地板部分:采用5000系或6000系材料。
                        鑄件:采用高性能鑄鋁合金,可熱處理強化。


                        鋁合金在汽車(chē)上廣泛運用

                        鋁鑄件被制造能夠承載大載荷的部件,明顯減輕了重量但同時(shí)還具有高的強度。這些板件具有復雜的幾何形狀,通常是用真空壓鑄的方式,使它具有較高強度。鋁鑄件還具有高的延展性,良好的焊接性能,較高的塑性,保證了在發(fā)生碰撞時(shí)的高安全性。這些鑄件的鋁合金類(lèi)型是5000或6000系列鋁合金。目前鋁鑄件主要運用到電動(dòng)車(chē)電池包結構箱體上比較多。


                        Tesla Model S電池箱體

                        汽車(chē)車(chē)身用鋁合金零件關(guān)鍵制造技術(shù)
                        汽車(chē)車(chē)身用鋁合金零件主要有鑄造(鑄鋁)連接件、覆蓋件(板材沖壓)、擠壓型材骨架結構件、液壓成形板材覆蓋件和管材結構件等。
                        普通沖壓工藝加工鋁合金表面質(zhì)量差,成品率低(只有70% 左右),不能滿(mǎn)足車(chē)身零件高精度、高可靠性、高效率和低缺陷制造的要求。汽車(chē)車(chē)身零件的液壓成形技術(shù)在歐美、日韓等發(fā)達國家的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中獲得了大量應用,設備最高壓力達到了400 MPa,加工出鋁合金汽車(chē)發(fā)動(dòng)機罩內外板、車(chē)門(mén)內外板及翼子板等覆蓋件已裝車(chē)應用。
                        大型鋁鑄件、液壓成形部件是鋁合金成型的兩項核心技術(shù)。鋁合金汽車(chē)板材和管材液壓成形工藝如下圖。


                        液壓成型工藝

                        與沖壓工藝相比,液壓成形工藝的優(yōu)勢如下:
                        (1)減小毛坯尺寸,節約材料;
                        (2)提高成形極限,減少成形道次;
                        (3)零件的表面質(zhì)量和尺寸精度大幅提高;
                        (4)降低配套模具數量和成本;
                        (5)減少后續機械加工和組裝焊接量;
                        (6)可以成形形狀復雜、變形程度大、整體性要求高的零件。
                        這項技術(shù)在國外已成為汽車(chē)輕量化的主流技術(shù),并朝著(zhù)集成化、快速化、大型化、精確化等方面發(fā)展。雖然國內在大噸位液壓成型樣機研制方面已經(jīng)取得成功,如1600 t 和1050 t 材料液壓成形設備,但是在國內推廣應用鋁板液壓成形技術(shù)還存在著(zhù)以下主要難點(diǎn):
                        (1)基于鋁板液壓成形設計知識的欠缺。提供給設計人員的液壓成形知識不系統、不全面,造成我國設計人員無(wú)法或根本不能夠考慮到液壓成形技術(shù)在輕量化結構件上的應用。
                        (2)面向液壓成形技術(shù)的鋁板材料成形性和零件質(zhì)量控制體系的研究不足。多數面向普通沖壓成形的鋁板材料成形性和零件質(zhì)量控制研究的結果并不適用于液壓成形技術(shù)。
                        (3)諸多的工裝模具及超高壓液壓源系統面向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)有待突破。
                        (4)以鋁板液壓成形為核心的全系統聯(lián)動(dòng)的裝備研究不完善。
                        由于上述原因,面向產(chǎn)業(yè)化的并聯(lián)動(dòng)作系統并未得到實(shí)際的應用,工裝和模具開(kāi)發(fā)成型難度大、調試周期長(cháng),因而成本較高,在國內車(chē)型仍鮮見(jiàn)應用。

                        廣州耐得實(shí)業(yè)有限公司

                        公司以雄厚的技術(shù)力量,獨具匠心的新穎設計,考究精湛的加工工藝。

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