Stato attuale dello sviluppo della lega di alluminio leggera per i veicoli a nuova energia

 

Approcci tecnici alla leggerezza dei veicoli a nuova energia

 

Attualmente, esistono tre principali approcci tecnici per i veicoli leggeri alimentati da nuove energie:
① Materiale leggero, realizzato principalmente con acciaio ad alta resistenza, lega di alluminio, lega di magnesio, lega di titanio e materiali compositi;
② Struttura leggera, ottimizzando principalmente dimensioni e forma, topologia, ecc.;
③ Processo leggero, basato principalmente sull'uso di processi di produzione avanzati come il processo di formatura idraulica, il processo di formatura con giunzione laser, ecc.

 

Vantaggi dei materiali in lega di alluminio leggero per i veicoli a nuova energia

 

Tra gli attuali materiali leggeri, le leghe di alluminio hanno un'elevata resistenza rispetto all'acciaio ad alta resistenza, possono ridurre il peso della carrozzeria del veicolo nella misura maggiore, hanno buoni effetti di riduzione del peso e hanno una forte resistenza alla corrosione, bassa difficoltà di riciclaggio, alto tasso di riciclaggio e presentano i vantaggi della protezione ambientale verde, che può realizzare il riciclaggio e il riutilizzo delle risorse di alluminio nella filiera dell'industria automobilistica; rispetto alle leghe di magnesio, le leghe di alluminio hanno una maggiore resistenza e sono più facili da lavorare e le attuali leghe di magnesio sono principalmente leghe Mg-AI e il prezzo dei nuovi veicoli energetici che utilizzano direttamente leghe di alluminio è inferiore; rispetto alle leghe di titanio, le leghe di alluminio hanno una sensibilità relativamente bassa ai parametri di lavorazione.

 

quindi l'applicazione di leghe di alluminio ha un maggiore vantaggio in termini di costi: rispetto ai materiali compositi come la plastica e le fibre di carbonio, le leghe di alluminio hanno maggiori prospettive di applicazione su larga scala a causa del basso livello di ricerca e sviluppo effettivo e dell'applicazione di materiali compositi, che non possono essere prodotti in serie. Pertanto, le leghe di alluminio sono diventate il materiale leggero preferito per i veicoli a nuova energia al momento, garantendo al contempo la qualità, la sicurezza e l'economia dei veicoli a nuova energia, riducendo il peso del veicolo e aumentando l'autonomia di crociera del veicolo.

 

 

Tecnologia di formatura della lega di alluminio per veicoli a nuova energia

 

La tecnologia di formatura delle leghe di alluminio per i veicoli a nuova energia si basa principalmente sulla tecnologia di formatura per fusione e sulla tecnologia di formatura semisolida. Inoltre, ci sono la formatura per estrusione, la formatura per forgiatura, ecc. La tecnologia di formatura per fusione è la tecnologia di formatura più importante per le leghe di alluminio per la nuova energia, tra cui la fusione a pressione, la fusione per estrusione, la fusione di precisione, ecc. Tra queste, i prodotti in alluminio formati dalla tecnologia di formatura per pressofusione hanno un basso tasso di scarto, un'elevata precisione dimensionale di formatura e una buona qualità di formatura e sono i più ampiamente utilizzati. La tecnologia di formatura semisolida è una nuova tecnologia di formatura. Quando la lega di alluminio è in uno stato semisolubile tra solido e liquido, può ottenere un riempimento migliore. Quando viene formata di conseguenza, può migliorare la precisione di formatura e ottenere effetti di formatura migliori. Tuttavia, questa tecnologia non è stata ancora applicata in modo maturo e non può essere utilizzata per produrre in serie prodotti in lega di alluminio.

 

Classificazione delle leghe di alluminio nei veicoli leggeri a nuova energia

 

Le leghe di alluminio utilizzate nei veicoli a nuova energia sono principalmente divise in leghe di alluminio fuso, leghe di alluminio deformate, materiali di alluminio espanso e materiali compositi a base di alluminio. La qualità di formatura delle leghe di alluminio fuso è stabile e adatta alla produzione di massa. Il 77% dei prodotti in alluminio nelle automobili sono leghe di alluminio fuso. Poiché è formato sotto forma di fusione, è ampiamente utilizzato in componenti complessi di veicoli a nuova energia come ruote e dischi freno. Le leghe di alluminio deformate hanno elevata resistenza e plasticità, struttura stretta e composizione uniforme. Possono essere divise in due categorie: alluminio deformato non trattabile termicamente rappresentato da alluminio puro o leghe della serie AI-S e alluminio deformato trattabile termicamente rappresentato da leghe della serie AI-Mg-Si.

 

Sono ampiamente utilizzati nei componenti dei veicoli a nuova energia come portiere, paraurti e scambiatori di calore. Come materiale poroso, l'alluminio espanso ha buone proprietà di assorbimento degli urti e smorzamento grazie alla presenza di bolle nella sua matrice metallica. Viene utilizzato in alcuni componenti di supporto dei veicoli a nuova energia per migliorare la sicurezza in caso di collisione dei componenti corrispondenti. Rispetto all'oro non rinforzato, i materiali compositi a base di alluminio hanno un peso inferiore e un'eccellente resistenza all'usura. Sono adatti a condizioni di lavoro difficili e vengono utilizzati nei componenti dei sistemi di batterie ad alta tensione.

 

 

I veicoli a nuova energia sono composti principalmente da tre parti: un sistema di propulsione elettrico, un sistema di alimentazione e un sistema ausiliario. Le leghe di alluminio sono state ampiamente utilizzate nella carrozzeria, nel telaio, nella scatola della batteria, ecc. dei veicoli a nuova energia.

 

Applicazione leggera della carrozzeria del nuovo veicolo energetico

 

Nei veicoli a nuova energia, la carrozzeria rappresenta una grande percentuale del peso del veicolo. L'uso di materiali in lega di alluminio nella carrozzeria può ridurre il peso del veicolo aumentando al contempo l'autonomia di guida. Le piastre in lega di alluminio per la carrozzeria dei veicoli a nuova energia sono principalmente leghe di alluminio della serie 6-, come 6014, 6016, ecc. Le leghe di alluminio della serie 6- hanno un'eccellente formabilità, prestazioni di orlatura, pennellatura, prestazioni di cottura e non sono facili da formare increspature inamovibili sulla superficie della carrozzeria. Pertanto, sono ampiamente utilizzate nei rivestimenti esterni della carrozzeria, come le carrozzerie interamente in alluminio di Weilai e Tesla.

 

La lega di alluminio della serie 5- ha eccellenti prestazioni di formatura ed è facile da formare parti complesse. È il materiale preferito per le parti strutturali e i rivestimenti interni dei veicoli a nuova energia, come il pannello interno della portiera posteriore in lega di alluminio della serie 5- della Land Rover Discovery 4, il pannello interno della portiera in lega di alluminio della serie 5- della Mercedes-Benz Classe S e il pannello esterno del cofano della Great Wall VV7. Tuttavia, il materiale della serie 5- è incline a formare linee durante il processo di formatura, quindi deve essere controllato durante il processo di formatura. Inoltre, poiché il contenuto di alluminio delle carrozzerie dei veicoli a nuova energia aumenta, è necessario aumentare la ricerca sulle applicazioni delle carrozzerie nella tecnologia di formatura delle leghe di alluminio, manutenzione, ecc., per ridurre i costi di produzione delle carrozzerie in lega di alluminio, in modo che le carrozzerie in lega di alluminio possano essere diffuse anche nei veicoli a nuova energia di fascia bassa.

 

Applicazione leggera del telaio del veicolo a nuova energia

 

Il telaio dell'automobile è composto principalmente da quattro parti: sistema di trasmissione, sistema di guida, sistema di sterzo e sistema di controllo. Rispetto alle automobili tradizionali, il sistema di trasmissione dei veicoli a nuova energia è cambiato dalla trasmissione originale basata sul motore a tre schemi: trasmissione a motore singolo, trasmissione motore principale + motore del mozzo della ruota e trasmissione a doppio motore e doppio albero. Inoltre, anche il sistema di rotazione e il sistema frenante dei veicoli a nuova energia sono cambiati. Poiché i veicoli a nuova energia annullano il motore, il servosterzo idraulico originale è stato cambiato in servosterzo elettrico e la pompa di sovralimentazione idraulica a vuoto è stata cambiata in una pompa di sovralimentazione elettrica a vuoto.

 

Pertanto, il ruolo del telaio dei veicoli a nuova energia è lo stesso di quello del telaio delle automobili tradizionali. La differenza è che la posizione di supporto e installazione del motore è cambiata in supporto e installazione del gruppo propulsore del motore composto principalmente da unità di moduli batteria. Attualmente, il materiale principale del telaio delle automobili è l'acciaio TRIP. Pertanto, nel processo di progettazione del telaio dei veicoli a nuova energia, la lega di alluminio può essere selezionata per sostituire i materiali in acciaio TRIP per ottenere la progettazione di automobili leggere. Attualmente, anche le fusioni in lega di alluminio YL118, ZL119, ZL120, ecc. sono state ampiamente utilizzate nei telai delle automobili. Ad esempio, la Ford Motor Company negli Stati Uniti utilizza leghe di alluminio nei dischi dei freni delle automobili, Cadillac, Land Rover e altri utilizzano leghe di alluminio nei sistemi di sospensione delle automobili e NIO utilizza la tecnologia di pressofusione ad alto vuoto per realizzare torri di ammortizzatori in lega di alluminio.

 

Applicazione leggera del vassoio della batteria del veicolo di nuova energia

 

Rispetto ai veicoli a combustibile tradizionali, le batterie di potenza sono componenti unici del sistema di potenza dei veicoli a nuova energia. Nei veicoli a nuova energia, le batterie di potenza rappresentano circa il 30% della massa totale del veicolo, di cui il peso della scatola della batteria rappresenta circa il 20% del peso della batteria di potenza. Pertanto, è una tendenza generale raggiungere uno sviluppo leggero delle scatole della batteria di potenza. I vantaggi dei materiali in lega di alluminio, come bassa densità, buona dissipazione del calore, proprietà chimiche stabili e buona pressofusione, lo rendono la direzione principale dell'applicazione del materiale della scatola della batteria.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Attualmente, la struttura della scatola del pacco batteria dei veicoli a nuova energia è composta principalmente da un coperchio della scatola superiore, un vassoio della batteria e un guscio inferiore. Come componente portante del pacco batteria, se la struttura e il layout della scatola inferiore del pacco batteria sono ragionevoli è direttamente correlato alla durata del pacco batteria. Pertanto, nella progettazione della struttura del profilo in lega di alluminio della scatola inferiore, oltre a considerare un assottigliamento leggero e moderato durante il processo di stampaggio, è anche necessario considerare la complessità della superficie stradale e le possibili diverse forme di collisione durante la guida di veicoli a nuova energia, ottimizzare la struttura dell'area corrispondente, aumentare opportunamente le nervature di rinforzo, migliorare la rigidità della scatola ed evitare efficacemente la deformazione da impatto. Ad esempio, Tesla, BYD, CATL, Weilai, ecc. hanno tutti prodotto i corrispondentiscatole per batterie in alluminio, raggiungendo l'obiettivo di essere leggero pur ottenendo un'elevata resistenza delscatola della batteria.

 

 

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