Applicazione tecnica e integrazione della tecnologia di elaborazione per l'alleggerimento delle automobili

 

Con il rapido sviluppo di nuovi veicoli energetici e delle industrie di stoccaggio dell'energia, il rapporto di applicazione dei materiali in lega di alluminio in componenti chiave come la struttura della carrozzeria, l'involucro della batteria di accumulo di energia (custodie per batterie in alluminio, alloggiamento in alluminio, guscio in alluminio per celle al litio) è aumentato. La lega di alluminio è diventata un materiale importante per l'alleggerimento delle automobili e le parti strutturali dei sistemi di alimentazione grazie alla sua bassa densità, elevata resistenza, riciclabilità ed eccellenti prestazioni di lavorazione.

 

(1) Applicazione di leghe di alluminio pressofuso

Nella produzione automobilistica, le leghe di alluminio pressofuso sono ampiamente utilizzate nei blocchi cilindri dei motori, negli alloggiamenti della trasmissione, nei collettori di aspirazione, nelle staffe delle sospensioni, nelle ruote e nei componenti del sistema frenante. Gli elementi di lega comunemente utilizzati includono Si, Cu, Mg, Mn, Zn, Li, ecc. e viene utilizzato un rapporto scientifico multi-elemento per formare un sistema di lega con eccellenti prestazioni complete.

 

In futuro, con la diffusione della progettazione integrata del telaio e dei sistemi di accumulo dell'energia dei veicoli a nuova energia, la precisione della fusione e le prestazioni di tenuta dell'involucro prismatico in alluminio (guscio in alluminio quadrato) e della custodia in alluminio della batteria LFP (guscio in alluminio della batteria al litio ferro fosfato) diventeranno indicatori importanti.

La nuova generazione di processi di fusione, come il metodo di fusione e forgiatura dei compositi e il metodo di formatura semi-solida, stanno migliorando le prestazioni applicative delle leghe di alluminio in parti strutturali ad alta-resistenza e con pareti sottili-.

(2) Il ruolo delle leghe di alluminio deformate nelle carrozzerie leggere
Le leghe di alluminio deformate (compresi fogli e nastri, profili estrusi e materiali di forgiatura) sono ampiamente utilizzate nei pannelli della carrozzeria, nei telai, nei sistemi di raffreddamento e nelle parti delle sospensioni. Il suo effetto leggero è significativo: ad esempio, una carrozzeria portante interamente in-alluminio-può ridurre il peso di oltre 200 kg rispetto a una tradizionale carrozzeria in acciaio.

Nel campo della produzione di veicoli a nuova energia, i pannelli esterni della carrozzeria utilizzano spesso leghe della serie 6000, i pannelli interni utilizzano leghe 5052-O e i materiali del telaio sono principalmente leghe 5182-O. Queste leghe hanno anche elevata duttilità, eccellente saldabilità e resistenza alla corrosione.

Le leghe personalizzate, come le serie 6N01, 2036 e 2008, vengono utilizzate anche in alcune strutture per rinforzare i telai delle porte e le strutture di assorbimento dell'energia d'urto.

 

Sistemi di materiali simili sono ampiamente utilizzati anche nella produzione di involucri di batterie ad alta resistenza, come la custodia per celle prismatiche e le celle prismatiche in alluminio per batterie LiFePo4, per garantire densità energetica e stabilità strutturale.

 

 

 

I tre elementi fondamentali del design leggero includono:

 

L'uso di materiali leggeri (come alluminio, magnesio, CFRP e tecnopolimeri);

Ottimizzazione della progettazione strutturale;

Integrazione di tecnologie avanzate di formatura e giunzione.

 

La lega di alluminio, con una densità pari a circa un-terzo di quella dell'acciaio e proprietà superiori di assorbimento dell'energia, è diventata il materiale metallico leggero preferito. Rispetto all’acciaio tradizionale, l’alluminio può ridurre il peso di circa il 60% mantenendo prestazioni comparabili e assorbendo circa il 50% in più di energia d’impatto.

 

Nel sistema di produzione dei nuovi veicoli energetici, questo tipo di materiale in alluminio ad alta resistenza- viene utilizzato anche negli alloggiamenti dei moduli batteria, negli alloggiamenti in alluminio Pack (gusci in alluminio del pacco batteria) e nelle relative strutture dei compartimenti energetici, insieme ai materiali dei gusci di precisione come la custodia in alluminio 3003-H14 (guscio in alluminio 3003-H14).

 

 

 

L'ampia applicazione delle leghe di alluminio nei corpi leggeri e nei gusci dei moduli di accumulo dell'energia pone anche requisiti più elevati sui processi di connessione.

 

(1) Rivettatura auto-perforante (SPR)

Il processo SPR è una tecnologia di connessione a freddo in grado di collegare più piastre metalliche senza danneggiare il rivestimento.

 

I vantaggi includono:

Applicabile ad abbinamenti di materiali e spessori diversi;

La resistenza della rivettatura è superiore alla saldatura a punti.

Nessun impatto termico, rispettoso dell'ambiente;

Può essere utilizzato in combinazione con processi adesivi.

Attualmente, l'SPR è stato ampiamente utilizzato nell'assemblaggio di carrozzerie in alluminio e gusci in alluminio con celle al litio (gusci in alluminio con celle di batterie al litio) di veicoli a nuova energia.

 

(2) Saldatura a trasferimento di metallo freddo (CMT)

CMT è un metodo di saldatura MIG/MAG a basso apporto di calore in grado di saldare piastre di alluminio con uno spessore di soli 0,3 mm e di ottenere saldature di metalli dissimili tra acciaio-alluminio.

 

Questa tecnologia consente alla custodia in alluminio per un pacco batteria agli ioni di litio di ottenere una connessione ad alta resistenza con diverse staffe e telai, controllando al contempo efficacemente la generazione di fasi fragili e migliorando la durata dei giunti saldati.

 

(3) Tecnologia di saldatura laser e pressofusione sotto vuoto

La saldatura laser consente di ottenere un controllo del cordone di saldatura ad alta-precisione con un'elevata densità di energia ed è ampiamente utilizzata nel processo di confezionamento dell'involucro prismatico in alluminio.

 

La tecnologia della pressofusione sotto vuoto è stata sperimentata nella produzione di parti strutturali in alluminio di grandi dimensioni e gusci di vani batteria per veicoli a nuova energia. Può eliminare efficacemente i difetti dei pori e migliorare la densità strutturale e la conduttività termica.

 

 

 

Raggi anti-collisione:Le leghe 6063 e 7029 raggiungono un elevato assorbimento di energia e una deformazione controllata.

Componenti di grandi dimensioni:Una combinazione di pressofusione sotto vuoto-e forgiatura liquida migliora la densità strutturale e la resistenza alla fatica.

Componenti strutturali del modulo batteria:La custodia in alluminio della batteria LFP e il guscio in alluminio della cella prismatica vengono utilizzati per ottimizzare la dissipazione del calore, la resistenza agli urti e la compatibilità dell'assemblaggio dei moduli.

 

 

I materiali compositi in lega di alluminio (fogli compositi, strisce composite e fogli compositi) sono ampiamente utilizzati nei sistemi di scambio termico automobilistico e nei componenti di raffreddamento dei sistemi di accumulo di energia.

 

Le loro strutture composite multi-strato (2-5 strati) offrono eccellente conduttività termica, resistenza alla corrosione e saldabilità, rendendole adatte per la produzione di alloggiamenti di raffreddamento delle batterie, strutture di supporto BMS e moduli di gestione termica.

 

In futuro, prodotti come la custodia in alluminio 3003-H14 e la custodia prismatica in alluminio continueranno a ottimizzare la protezione dalla corrosione superficiale e la precisione dello stampaggio, contribuendo al funzionamento stabile e a lungo termine dei nuovi componenti strutturali dei veicoli energetici e dei sistemi di stoccaggio dell'energia.

 

 

La tendenza all’alleggerimento nei settori automobilistico e dello stoccaggio dell’energia sta guidando l’uso di leghe di alluminio dalle tradizionali parti della carrozzeria ai componenti principali come nuovi involucri di batterie energetiche, alloggiamenti in alluminio per pacchi e celle prismatiche in alluminio per batterie LiFePo4.

 

Integrando sistemi di leghe ad alta-resistenza, tecnologie avanzate di connessione per saldatura e processi di pressofusione-intelligenti, le custodie in alluminio per i pacchi batteria agli ioni di litio-e le custodie per celle prismatiche stanno diventando basi strutturali fondamentali per la produzione di nuove apparecchiature energetiche, fornendo un solido supporto per il miglioramento delle prestazioni dei veicoli e la transizione verso una produzione ecologica.