Для транспортных средств на новых источниках энергии увеличение запаса хода и снижение стоимости аккумуляторов являются основным вкладом легкого веса.Новые энергетические автомобили имеют тяжелые аккумуляторы, высокое энергопотребление и меньшую плотность энергии, чем традиционные транспортные средства, работающие на топливе, что влияет на их запас хода и делает спрос на легкие автомобили более насущным. для автомобильных компаний. Таким образом, легкие кузова транспортных средств стали неизбежным способом увеличения запаса хода, долговечности и энергоэффективности транспортных средств на новых источниках энергии.
Китайская ассоциация автомобильных инженеров также установила прямые целевые требования к легким автомобилям. «Коэффициент снижения массы транспортного средства» как основу для измерения уровня снижения массы транспортного средства, который складывается из произведения трех показателей: номинальной плотности, удельной массы и расхода топлива на опорной поверхности. автомобиль, он обеспечивает относительно легкий вес, хорошие показатели мощности и большую энергосбережение.Согласно целевому плану, общий коэффициент снижения веса легковых автомобилей, работающих на топливе, будет снижен на 10%, 18% и 25% к 2025 году, 2030 и 2035 соответственно, в то время как чисто электрические легковые автомобили сократятся на 15%, 25% и 35% соответственно.
Алюминиевый сплав имеет очевидные преимущества как легкий материал.
В настоящее время существует два основных типа легких материалов для автомобилей: один из материалов с высоким потоком, в основном относящийся к высокопрочной стали, с пределом прочности 210-550 МПа и пределом прочности при растяжении 340-780 МПа; один тип Облегченные материалы: в основном это алюминиевые сплавы, магниевые сплавы, пластмассы, композиционные материалы и др. В настоящее время сталь составляет до 55% от общей массы автомобилей, и замена ее легкими материалами является важным направлением для достижения снижения веса в автомобили .
С точки зрения стоимости: цена алюминиевого сплава только выше, чем у высокопрочной стали, намного ниже, чем у композитных материалов из углеродного волокна, примерно вдвое меньше, чем у магниевого сплава.С точки зрения снижения веса и производительности: алюминиевый сплав может добиться хорошего эффекта снижения веса.С точки зрения плотности плотность алюминиевого сплава составляет около 2,7 г/см3, что составляет примерно одну треть плотности высокопрочной стали, эквивалентной сплаву магния, и в 1,8 раза больше плотности углеродного волокна; С точки зрения потенциала снижения веса алюминиевый сплав слабее углеродного волокна и магниевого сплава и значительно прочнее высокопрочной стали.
По сравнению со стальными деталями алюминиевый сплав имеет потенциал снижения веса на 40%, магниевый сплав имеет потенциал снижения веса на 50%, а композитные материалы из углеродного волокна имеют потенциал снижения веса на 60%. сплав Процесс является относительно зрелым, эффективным и экономичным. Преимущество в стоимости высокопрочной стали с точки зрения технологии очевидно, и производственный процесс является зрелым. С применением новых технологических процессов, таких как горячая штамповка и штамповка. литье, применение листов из алюминиевого сплава продемонстрировало высокую эффективность производства и умеренные затраты на процесс формования; процесс формования магниевого сплава имеет высокую стоимость и склонен к окислению, в основном с использованием методов холодного соединения; эффективность процесса формования и соединения углеродного волокна низкая, а стоимость также высока.
Таким образом, алюминиевые сплавы имеют более высокую удельную прочность, меньшую плотность и больший потенциал снижения веса по сравнению с высокопрочной сталью; по сравнению со сплавами магния стоимость ниже, а процесс формования и метод соединения являются более зрелыми; по сравнению с углеродным волокном , он имеет огромное ценовое преимущество.Кроме того, алюминий имеет большой резерв, хорошую коррозионную стойкость и высокую скорость переработки, что делает его предпочтительным материалом для легких автомобилей.
Упростить процесс производства и стоимость электромобилей
Традиционный процесс изготовления кузова автомобиля сложен
Процесс производства традиционных автомобильных кузовов в основном делится на четыре этапа: штамповка, сварка, покраска и окончательная сборка.Основной автомобильный завод закупает несколько структурных компонентов, изготовленных различными поставщиками по всей стране, путем штамповки и литья под давлением, и собирает их вместе. (в т.ч. сварка, клепка, склейка и т.д.) для формирования кузова автомобиля в белой сборке (BIW)
Штамповка: это метод обработки, при котором металлические листы режут или формуют под давлением в штамповочной матрице.В автомобильной штамповке используются различные прессы для непрерывного прессования всего рулона стальных или алюминиевых пластин в корпуса и мелкие детали из листового металла с использованием m нескольких больших прессов, комплектация Изготовление дверей автомобиля, левой и правой боковых панелей, крышек моторного отсека, передней и задней панелей пола, верхних крышек, задних дверей, различных штамповочных мелких деталей.
Сварка: относится к методу обработки соединения двух кусков металла вместе путем локального нагрева или одновременного нагрева и давления.Автомобильная сварка включает сварку штампованных частей кузова вместе и сварку небольших деталей из листового металла в компоненты конструкции кузова, включая четыре двери и передняя и задняя крышки (капот двигателя+крышка багажника) Сварные конструктивные элементы кузова — белый кузов.
Покраска: включает три основных процесса: обработка поверхности, процесс нанесения покрытия и сушка объекта с покрытием перед покраской.Автомобильная покраска сопровождается различными антикоррозионными процессами для белого кузова, а сварной белый кузов покрывается цветной краской, лаком, и т. д. для достижения окраски и защиты поверхности и предотвращения ржавчины.
Окончательная сборка: относится к методу соединения и объединения различных деталей в компоненты с использованием соединительных деталей (болтов, гаек, штифтов или пряжек и т. д.) Соберите различные компоненты (подвеска и трансмиссия, электронная система управления, внутренние компоненты) на транспортном средстве. кузов, и в конечном итоге завершить производство всего автомобиля.
Интегрированное литье под давлением повышает эффективность интеграции и снижает производственные затраты в автомобилестроении.
Интегрированное литье под давлением использует машину для литья под давлением большого тоннажа для высокой степени интеграции нескольких отдельных и разбросанных компонентов из алюминиевого сплава, снова формируя 1-2 больших алюминиевых отливки, заменяя традиционный метод штамповки и сварки нескольких компонентов вместе.
- Интегрированное литье под давлением значительно повышает эффективность производства автомобильных кузовов по сравнению с традиционными процессами.
Однократное литье под давлением компонентов интегрированной сборки значительно повышает эффективность производства и качество сборки автомобилей.Согласно данным Tesla, модель Y, в которой используется интегрированная литая задняя сборка пола, уменьшила количество деталей на 79 по сравнению с к Модели 3 за счет единоразового литья под давлением всех деталей.За счет применения новых безжаропрочных сплавов исключается процесс термообработки, а время изготовления сокращается с 1-2 часов в традиционных процессах до 120-180 секунд.И только с одной деталью нет необходимости разрабатывать слишком много оснастки, что значительно снижает накопление ошибок, вызванных соединением большого количества деталей и повышает точность изготовления.
- Интегрированное литье под давлением значительно упрощает производственные затраты.
С одной стороны, комплексное литье под давлением значительно снижает стоимость производственной линии.При существующей структуре затрат на технологию производства (штамповка, сварка, покраска, окончательная сборка) традиционное производство 70 компонентов требует размещения станков и форм для каждого компонента, а также механические рычаги, линии передачи, приспособления и т. д. вокруг производственной линии; А для интегрированного литья под давлением требуется только большая машина для литья под давлением и набор пресс-форм. После упрощения процесса другие расходные материалы и оборудование уменьшается, механическая обработка упрощается, затраты на транспортировку материалов и литье под давлением меньше; кроме того, он устраняет оборудование и процессы для термообработки, формовочное оборудование [для устранения деформации после термообработки] и процессы, оборудование и процессы для пассивации, а также конструкционные клеи, что приводит к улучшению общих экономических показателей.Кроме того, большая машина для литья под давлением занимает площадь всего 100 квадратных метров.По словам Илона Маска, использование большой машины для литья под давлением уменьшило площадь завода на 30%.
С другой стороны, комплексное литье под давлением значительно снижает
трудозатраты.Сварочно-сборочный завод на крупном отечественном автомобильном заводе оснащен примерно 200-300 рабочими производственной линии.После принятия интегрированной технологии литья под давлением также будут необходимы технические работники. Согласно пресс-конференции Tesla, посвященной Дню батареи в 2020 году, интегрированный процесс литья под давлением задней опорной пластины модели Y снизил производственные затраты на 40% по сравнению с первоначальным планом.
Преимущества интегрированного литья алюминия под давлением очевидны с точки зрения комплексных затрат на материалы и процессы.
Текущий интегрированный литой под давлением алюминиевый корпус для одного транспортного средства + стоимость производства составляет 10600 юаней, что намного ниже, чем 14400 юаней для всего алюминиевого штампованного сварного кузова и 12000 юаней для стального алюминиевого смешанного сварного кузова, который в основном близок к стальному сварному кузову. .
Стоимость интегрированного алюминиевого литья под давлением кузова можно разделить на стоимость материала и стоимость производства.В качестве примера взят интегрированный кузов типичного автомобиля B-класса, основное предположение таково:
Стоимость материала: Степень облегчения: исходя из плотности и рабочих параметров стали и алюминия, предполагается, что замена полностью стального корпуса на полностью алюминиевый приведет к снижению массы на 35%. белый корпус весит 350 кг, полностью алюминиевый сварной корпус весит 280 кг, а встроенный литой алюминиевый корпус весит 228 кг.Прямые цены на материалы: Рассчитайте стоимость сырья, взяв текущие цены на сталь и алюминий по состоянию на март 2022 года.
Стоимость производства: в основном включает амортизацию машин для литья под давлением и форм для литья под давлением, а также другие материалы, счета за электроэнергию, рабочую силу и т. д. Исходя из типичной конструкции автомобиля класса B, инвестиции в производственную линию интегрированного литья под давлением тела требует почти 500 миллионов юаней Амортизация рассчитывается на основе годового производства 100000 единиц и 7-летнего жизненного цикла Форма имеет инвестиции в размере 150 миллионов юаней и амортизируется при годовом производстве 100000 штук и жизненном цикле 100000 штук.В то же время, с точки зрения других производственных затрат, из-за плохой ударной вязкости и поверхностной адгезии алюминиевых сплавов процесс штамповки и сварки алюминия сложен, а расход материала высок.Процесс литья под давлением прост и может значительно снизить дополнительные производственные затраты.
Согласно результатам расчетов, текущее использование алюминиевого цельного литья под давлением для днища всего корпуса близко к стоимости стального сварного корпуса, что на 12,32% ниже, чем стоимость стального алюминиевого смешанного сварного корпуса; сварной корпус, стоимость снижена на 26,40%.
Текущая цена на алюминий быстро растет в одностороннем порядке из-за влияния международной ситуации Ожидается, что в долгосрочной перспективе, с дальнейшей стабилизацией цен на алюминий, эффект снижения затрат на интегрированное литье алюминия под давлением будет еще больше усиливаться.
С тенденцией развития легких и интеллектуальных автомобилей все более заметными становятся упрощения традиционных процессов производства кузовов.Интегрированное литье под давлением стало новым выбором процесса для повышения эффективности, легкости и снижения затрат благодаря своим относительным преимуществам.
