Estado actual del desarrollo de aleaciones ligeras de aluminio para vehículos de nueva energía

 

Enfoques técnicos para el aligeramiento de los vehículos de nuevas energías

 

En la actualidad, existen tres enfoques técnicos principales para los vehículos ligeros de nueva energía:
① Material liviano, utilizando principalmente acero de alta resistencia, aleación de aluminio, aleación de magnesio, aleación de titanio y materiales compuestos;
② Estructura ligera, optimizando principalmente el tamaño y la forma, la topología, etc.;
③ Proceso liviano, utilizando principalmente procesos de fabricación avanzados como el proceso de conformado hidráulico, el proceso de conformado por empalme láser, etc.

 

Ventajas de los materiales de aleación de aluminio ligero para vehículos de nueva energía

 

Entre los materiales ligeros actuales, las aleaciones de aluminio tienen alta resistencia en comparación con el acero de alta resistencia, pueden reducir el peso de la carrocería del vehículo en la mayor medida, tienen buenos efectos de reducción de peso y tienen una fuerte resistencia a la corrosión, baja dificultad de reciclaje, alta tasa de reciclaje y tienen las ventajas de la protección del medio ambiente verde, que puede realizar el reciclaje y la reutilización de los recursos de aluminio en la cadena de la industria automotriz; en comparación con las aleaciones de magnesio, las aleaciones de aluminio tienen mayor resistencia y son más fáciles de procesar, y las aleaciones de magnesio actuales son principalmente aleaciones de Mg-AI, y el precio de los vehículos de nueva energía que utilizan directamente aleaciones de aluminio es menor; en comparación con las aleaciones de titanio, las aleaciones de aluminio tienen una sensibilidad relativamente baja a los parámetros de procesamiento.

 

Por lo tanto, la aplicación de aleaciones de aluminio tiene una mayor ventaja de costo: en comparación con los materiales compuestos como los plásticos y las fibras de carbono, las aleaciones de aluminio tienen una mayor perspectiva de aplicación a gran escala debido al bajo nivel real de investigación y desarrollo y aplicación de materiales compuestos, que no se pueden producir en masa. Por lo tanto, las aleaciones de aluminio se han convertido en el material liviano preferido para los vehículos de nueva energía en la actualidad, al tiempo que garantizan la calidad, la seguridad y la economía de los vehículos de nueva energía, reducen el peso del vehículo y aumentan la autonomía de crucero del vehículo.

 

 

Tecnología de conformado de aleaciones de aluminio para vehículos de nuevas energías

 

La tecnología de conformado de aleaciones de aluminio para vehículos de nueva energía se basa principalmente en la tecnología de conformado por fundición y la tecnología de conformado semisólido. Además, existen el conformado por extrusión, el conformado por forjado, etc. La tecnología de conformado por fundición es la tecnología de conformado más importante para aleaciones de aluminio para nuevas energías, incluyendo la fundición a presión, la fundición por extrusión, la fundición de precisión, etc. Entre ellas, los productos de aluminio formados mediante tecnología de conformado por fundición a presión tienen una baja tasa de desechos, una alta precisión dimensional de conformado y una buena calidad de conformado, y son los más utilizados. La tecnología de conformado semisólido es una nueva tecnología de conformado. Cuando la aleación de aluminio está en un estado semisoluble entre sólido y líquido, puede obtener un mejor llenado. Cuando se forma en consecuencia, puede mejorar la precisión de conformado y obtener mejores efectos de conformado. Sin embargo, esta tecnología aún no se ha aplicado de manera madura y no se puede utilizar para producir en masa productos de aleación de aluminio.

 

Clasificación de las aleaciones de aluminio en vehículos ligeros de nuevas energías

 

Las aleaciones de aluminio utilizadas en los vehículos de nueva energía se dividen principalmente en aleaciones de aluminio fundido, aleaciones de aluminio deformado, materiales de aluminio espumado y materiales compuestos a base de aluminio. La calidad de formación de las aleaciones de aluminio fundido es estable y adecuada para la producción en masa. El 77% de los productos de aluminio en automóviles son aleaciones de aluminio fundido. Debido a que se forma en forma de fundición, se usa ampliamente en componentes complejos de vehículos de nueva energía, como ruedas y discos de freno. Las aleaciones de aluminio deformado tienen alta resistencia y plasticidad, estructura compacta y composición uniforme. Se pueden dividir en dos categorías: aluminio deformado no tratable térmicamente representado por aluminio puro o aleaciones de la serie AI-S y aluminio deformado tratable térmicamente representado por aleaciones de la serie AI-Mg-Si.

 

Se utilizan ampliamente en componentes de vehículos de nueva energía, como puertas, parachoques e intercambiadores de calor. Como material poroso, el aluminio espumado tiene buenas propiedades de absorción de impactos y amortiguación debido a la presencia de burbujas en su matriz metálica. Se utiliza en algunos componentes de soporte de vehículos de nueva energía para mejorar la seguridad en caso de colisión de los componentes correspondientes. En comparación con el oro no reforzado, los materiales compuestos a base de aluminio tienen un peso más ligero y una excelente resistencia al desgaste. Son adecuados para condiciones de trabajo duras y se utilizan en componentes de sistemas de baterías de alto voltaje.

 

 

Los vehículos de nueva energía se componen principalmente de tres partes: un sistema de propulsión eléctrica, un sistema de suministro de energía y un sistema auxiliar. Las aleaciones de aluminio se han utilizado ampliamente en la carrocería, el chasis, la caja de la batería, etc. de los vehículos de nueva energía.

 

Aplicación ligera de carrocerías de vehículos de nueva energía

 

En los vehículos de nueva energía, la carrocería representa una gran proporción del peso del vehículo. El uso de materiales de aleación de aluminio en la carrocería puede reducir el peso del vehículo al tiempo que aumenta la autonomía de conducción. Las placas de aleación de aluminio para la carrocería de los vehículos de nueva energía son principalmente aleaciones de aluminio de la serie 6-, como 6014, 6016, etc. Las aleaciones de aluminio de la serie 6- tienen una excelente formabilidad, rendimiento de dobladillo, cepillado de pintura, rendimiento de horneado y no son fáciles de formar ondulaciones inamovibles en la superficie de la carrocería. Por lo tanto, se utilizan ampliamente en revestimientos exteriores de carrocería, como las carrocerías totalmente de aluminio de Weilai y Tesla.

 

La aleación de aluminio de la serie 5- tiene un excelente rendimiento de conformado y es fácil de formar piezas complejas. Es el material preferido para las piezas estructurales y los revestimientos interiores de los vehículos de nueva energía, como el panel interior de la puerta trasera de aleación de aluminio de la serie 5- del Land Rover Discovery 4, el panel interior de la puerta de aleación de aluminio de la serie 5- del Mercedes-Benz S-Class y el panel exterior del capó del Great Wall VV7. Sin embargo, el material de la serie 5- es propenso a formar líneas durante el proceso de conformado, por lo que debe controlarse durante el proceso de conformado. Además, a medida que aumenta el contenido de aluminio de las carrocerías de los vehículos de nueva energía, es necesario aumentar la investigación sobre las aplicaciones de la carrocería en la tecnología de conformado de aleación de aluminio, el mantenimiento, etc., para reducir el costo de fabricación de las carrocerías de aleación de aluminio, de modo que las carrocerías de aleación de aluminio también puedan popularizarse en los vehículos de nueva energía de gama baja.

 

Aplicación ligera de chasis de vehículos de nueva energía

 

El chasis del automóvil se compone principalmente de cuatro partes: sistema de transmisión, sistema de conducción, sistema de dirección y sistema de control. En comparación con los automóviles tradicionales, el sistema de transmisión de los vehículos de nueva energía ha cambiado de la transmisión basada en motor original a tres esquemas: transmisión de motor único, transmisión de motor principal + motor de cubo de rueda y transmisión de doble eje de motor doble. Además, el sistema de rotación y el sistema de frenado de los vehículos de nueva energía también han cambiado. Dado que los vehículos de nueva energía cancelan el motor, la dirección asistida hidráulica original se ha cambiado a dirección asistida eléctrica, y la bomba de refuerzo de vacío hidráulica se ha cambiado a una bomba de refuerzo de vacío eléctrica.

 

Por lo tanto, el papel del chasis de los vehículos de nueva energía es el mismo que el del chasis de los automóviles tradicionales. La diferencia es que la posición de soporte e instalación del motor ha cambiado a soporte e instalación del tren de potencia del motor compuesto principalmente por unidades de módulos de batería. En la actualidad, el material principal del chasis de los automóviles es el acero TRIP. Por lo tanto, en el proceso de diseño del chasis de los vehículos de nueva energía, se puede seleccionar aleación de aluminio para reemplazar los materiales de acero TRIP para lograr el diseño de automóviles livianos. En la actualidad, las fundiciones de aleación de aluminio YL118, ZL119, ZL120, etc. también se han utilizado bien en los chasis de los automóviles. Por ejemplo, Ford Motor Company en los Estados Unidos usa aleaciones de aluminio en los discos de freno de los automóviles, Cadillac, Land Rover y otros usan aleaciones de aluminio en los sistemas de suspensión de los automóviles, y NIO usa tecnología de fundición a presión de alto vacío para hacer torres de amortiguadores de aleación de aluminio.

 

Aplicación ligera de bandeja de batería para vehículos de nueva energía

 

En comparación con los vehículos de combustible tradicionales, las baterías eléctricas son componentes únicos del sistema de energía de los vehículos de nueva energía. En los vehículos de nueva energía, las baterías eléctricas representan aproximadamente el 30% de la masa total del vehículo, de la cual el peso de la caja de la batería representa aproximadamente el 20% del peso de la batería eléctrica. Por lo tanto, es una tendencia general lograr un desarrollo liviano de las cajas de baterías eléctricas. Las ventajas de los materiales de aleación de aluminio, como baja densidad, buena disipación de calor, propiedades químicas estables y buena fundición a presión, lo convierten en la dirección principal de aplicación del material de la caja de la batería.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En la actualidad, la estructura de la caja del paquete de baterías de los vehículos de nueva energía se compone principalmente de una tapa de caja superior, una bandeja de batería y una carcasa inferior. Como componente de soporte de carga del paquete de baterías, si la estructura y el diseño de la caja inferior del paquete de baterías son razonables está directamente relacionado con la vida útil del paquete de baterías. Por lo tanto, en el diseño de la estructura del perfil de aleación de aluminio de la caja inferior, además de considerar el peso ligero y el adelgazamiento moderado durante el proceso de estampado, también es necesario considerar la complejidad de la superficie de la carretera y las posibles formas de colisión diversas durante la conducción de vehículos de nueva energía, optimizar la estructura del área correspondiente, aumentar adecuadamente las nervaduras de refuerzo, mejorar la rigidez de la caja y evitar eficazmente la deformación por impacto. Por ejemplo, Tesla, BYD, CATL, Weilai, etc. han producido todos correspondientescajas de batería de aluminio, logrando el objetivo de ser liviano y al mismo tiempo lograr una alta resistencia de lacaja de bateria.

 

 

Desde la soldadura láser hasta la estampación en caliente y la tecnología de fundición a presión integrada, la aplicación de diversas tecnologías nuevas no solo mejora la eficiencia de la producción y la calidad del producto, sino que también promueve la transformación ecológica y el desarrollo sostenible de toda la industria. Si está interesado en productos de aleación de aluminio, haga clic en el siguiente enlace.

 

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