Toate semifabricatele din aluminiu (farfurii, benzi și folii) sunt utilizate pe scară largă în producția de automobile, iar pe lângă aceste materiale de prelucrare sub presiune, Piesele de ștanțare din aliaj de aluminiu sunt materiale metalice pentru fabricarea auto.In 2018, despre 52 milioane de vehicule au fost produse în întreaga lume, consumatoare 114 milioane de tone de materiale, dintre care aproximativ 82% erau materiale metalice, și 93.4 milioane de tone erau în uz, dintre care aluminiu și aliajele de aluminiu au reprezentat numai 6.5%, restul sunt din oțel și fontă, iar cantitatea de alte metale neferoase este foarte mică.
6000 placa din aliaj de aluminiu de serie în aplicarea producției de automobile
Aproape toate materialele din aluminiu au fost utilizate pe scară largă în producția de automobile, dar cel mai folosit este aliajul de aluminiu turnat, care este folosit pentru a produce turnare sub presiune și turnare, și nu există mașină care să nu folosească piese de turnare din aluminiu și aliaje de aluminiu. Cantitatea de aliaj de aluminiu turnat reprezintă 65% din cantitatea totală de aluminiu pentru automobile, cantitatea totală de aluminiu semifabricat este mai mică decât 35%, din care mai mult de 70% cu farfuria, și cu placa China a folosit mai mult decât grosimea de ≤ 2mm placă subțire, reprezentând mai mult decât 92%.
Se concentrează pe dezvoltarea foii din aliaj de aluminiu pentru automobile: 6016-S, 6016-IH, 6016-IBR, 6A16-S, 6A16-IBR, 5182-RSS, 5754, 6022, etc., alungire tipică a plăcii din aliaj de aluminiu din seria 6XXX A50 ≥ 25%, valoarea r ≥ 0.60, 60d după parcare limita de curgere Rp0.2 ≤ 140N/ mm2, Creșterea curgerii la întărire la coacere ≥ 80N/mm2.
Plăcile din aliaj de aluminiu aplicate în automobile pot fi împărțite în linii mari în două categorii: autoturism, camionete, camionete și alte învelitori cu plăci subțiri, anume ABS, toate celelalte mașini, cum ar fi autobuzele, cisterne cu tot felul de plăci, cu plăci generale preponderent industriale.
Aplicarea de 6000 aliaj de aluminiu de serie cearşaf în maşină
În 2018, China a produs 27,809,200 vehicule și vândute 28,080,600 vehicule; printre ei, 23,529,400 și 23,709,800 au fost produse și vândute mașini de pasageri; 4,279,800 și 4,370,800 au fost produse și vândute vehicule comerciale.
În 2018, despre 8.6 milioane de autoturisme din Europa și Statele Unite au folosit foi de aliaj de aluminiu la fabricarea autoturismelor, si aproape 38% dintre mașinile de pasageri din America de Nord au folosit capace de motor din aliaj de aluminiu; aproape mai mult de 1.5 milioane de autoturisme din Japonia au folosit foi din aliaj de aluminiu. Europa și America de Nord folosesc în mare parte plăci din aliaj din seria 6XXX, în timp ce Europa folosește mai ales 6016 aliaj, în timp ce Statele Unite preferă 6111 aliaj. Țările consumatoare sunt în principal S.U.A., Germania, Japonia, Coreea de Sud, Canada, Elveţia, Marea Britanie, și Italia, etc. Dintre aproximativ 1.05 milioane de tone de ABS consumate în 2018, S.U.A. contabilizat aproximativ 19.5%, Germania pentru aproximativ 13%, iar Japonia şi Elveţia pentru 7% fiecare.
BMW-ul 7 Autoturismul de serie BMW AG din Germania a făcut, de asemenea, o realizare de invidiat în ceea ce privește reducerea greutății, cu scheletul său format din material compozit armat cu fibră de carbon (CFRP), extrudare din aliaj de aluminiu, și oțel de înaltă rezistență (oțel de înaltă întindere), care a îmbunătățit semnificativ performanța generală a mașinii și a redus masa netă a mașinii cu o eficiență îmbunătățită a combustibilului datorită combinației inteligente a acestor trei materiale.
6000 serie de piese din tablă din aliaj de aluminiu pentru automobile
6000 Aliajele de serie sunt cele mai populare aliaje de aluminiu pentru piesele din tablă auto din industria auto actuală. Au performanța de formare, performanță de înaltă rezistență, rezistență la coroziune, plierea marginilor, performanță ridicată la suprafață, etc. În același timp, după vopsire și coacere, performanța de forță este, de asemenea, îmbunătățită.
Înlocuirea plăcii de oțel cu plăci din aliaj de aluminiu în interiorul și exteriorul mașinii poate reduce caroseria cu 40% ~ 50%, care la rândul său reduce masa netă a întregului automobil cu aproximativ 10%. Ford Model T, Ford Prodigy, Camioneta FORD T-150, Jaguar XJ, Ferrari 360, Chrysler Prowler, Volkswagen 31 Lupo, Audi A2, A8, Sedan hibrid Honda (Honda Insight), Honda NSX, Teste-Model, S, etc. toate folosesc corp din aluminiu Corpul este realizat din aluminiu. ABS este, de asemenea, folosit pentru a face capote și capace de portbagaj, si multe altele.
Proprietăți ale aliajelor tipice de tablă
6016 aliajul este utilizat pe scară largă în ABS, dar procesul de tratament termic este complex și este necesar un tratament pre-îmbătrânire T4P între tratarea cu soluție și tratamentul de coacere pentru a obține performanțe bune. Datorită proprietăților bune de formare înainte de ștanțare și creșterii rapide a rezistenței în timpul procesului de coacere după ștanțare, ceea ce are ca rezultat o rezistență ridicată la dent, 6016 tabla de aliaj poate lua în considerare ambele cerințe după soluția-T4P-tratament de vopsire, dar parametrii procesului au un impact mare asupra performanței finale, Tratamentul insuficient cu soluție reduce puterea de precipitare a T4P și îmbătrânirea artificială în timpul procesului de coacere, și timpul lung de păstrare poate duce la umiditatea scăzută a pre-îmbătrânirii reduce stabilitatea performanței procesului de plasare a plăcii și efectul de întărire al procesului de coacere, iar temperatura ridicată afectează performanța de formare a procesului de ștanțare. Acest lucru arată că soluția solidă și parametrii procesului T4P ar trebui optimizați pentru a obține performanța generală ideală.
Rezistența plăcii este afectată în principal de consolidarea soluției solide, pre-îmbătrânire și întărirea îmbătrânirii naturale: tratamentul cu soluție solidă solidifică faza solubilă în α(Al) matrice pentru a produce consolidarea soluției solide, în timp ce procesul T4P ulterior, atomii de dizolvat suprasaturaţi vor forma precipitaţii de îmbătrânire Dimensiunea, numărul și morfologia acestor faze depind de temperatura de pre-îmbătrânire. Pe de o parte, îmbătrânirea reduce gradul de suprasaturare a matricei și slăbește efectul de întărire a soluției solide. Pe de altă parte, fazele precipitate de pre-îmbătrânire produc efect de întărire și măresc rezistența plăcii; efectul de întărire al îmbătrânirii naturale crește monoton cu timpul și se stabilizează după ce ajunge la timp.
Rezultatele cercetării lui Zhang Zedong și ale altor experți arată că: 6016 placa de aliaj in 560 ℃ / 1min tratamentul cu soluție solidă poate obține rezultate bune, continua să extindă timpul de deținere nu este propice pentru performanță; luare în considerare cuprinzătoare a 6016 cerințele de performanță a plăcilor auto ale producției industriale a procesului de acoperire cu ulei, determina 6016 soluție solidă din aliaj ABS - proces de pre-îmbătrânire: 560 ℃ / 1min + 80 ℃ / 6h ("Tehnologie de prelucrare a aliajelor ușoare" 2019, nu. 2, pp. 28-32.)
Aplicarea 5000 tablă din aliaj de aluminiu de serie în producția de automobile
Există două tipuri de aliaje din seria 5XXX în foi de aliaj de aluminiu pentru automobile: 5754 și 5182-RSS, pe langa aceste doua aliaje, exista si 5022, 5023, 5454, 5154, 5083 și alte aliaje utilizate.
Mg are a doua cea mai mare solubilitate în aluminiu după zinc, cu o solubilitate ultimă de 17.4% la 450°C și numai 1% la temperatura camerei. În teorie, aliajele Al-Mg ar trebui să aibă un efect puternic de întărire prin îmbătrânire, dar datorită limitării tendinței de precipitare de-a lungul cristalului și dispersării fazei β, acest efect nu poate fi utilizat, și sunt utilizate mai ales în starea O recoaptă sau în starea de călire la rece H.
Procesul de precipitare a soluției solide suprasaturate α' de aliaj Al-Mg.
a' → zona GP → b' → b(Al8Mg5)
Diametrul atomic de Mg (0.320nm) este mult mai mare decât cea a lui Al (0.286nm), deși zona GP se poate forma în câteva secunde după stingere, dar dimensiunea este mică (1.0nm~1,5nm), înconjurat de un nor dens vacant, și aproape nicio tulpină co-grilă nu apare cu faza părinte, deci conţinutul de Mg ≤ (5%~7%) a aliajului nu are un efect evident de întărire în vârstă. După câțiva ani, zona GP poate crește până la 10 nm, şi deşi există un mare efect de întărire, există o caracteristică de fractură puternică de-a lungul cristalului, iar plasticitatea este redusă brusc la doar aproximativ 1.5%, care nu are valoare practică.
La aliajul Al-Mg plus Mn sau Cr, în principal pentru a îmbunătăți rezistența la coroziune și sudarea, dar soluția solidă care face parte din efectul de întărire. ti și V sunt agenți de rafinare a cerealelor, are de asemenea efectul de a îmbunătăți rezistența și sudarea. poate preveni turnarea topiturii și tendința de oxidare la sudare, în special aliajul bogat în magneziu este deosebit de necesar. Urmăriți Sb sau Bi în principal pentru a preveni aliajul bogat în Mg "sodiu fragil" fenomen. cu, Zn, Fe, Si este impurități, ar trebui să fie strict limitată, dar Si poate îmbunătăți sudabilitatea, deci aliajul 5A03 contine 0.50% Si ~ 0.80% Si.
Deoarece aliajul Al-Mg are doar un efect ușor de întărire în vârstă și o tendință puternică de a precipita de-a lungul cristalului, poate funcționa numai în recoacere (300℃~380℃) sau stare de întărire la rece, dar rezistența lor la coroziune poate fi demonstrată numai dacă faza β este distribuită uniform de-a lungul graniței granulelor în interiorul granulului, iar modelul de distribuție este, de asemenea, puternic influențat de conținutul de Mg. Rezultatele unei serii de studii arată că stabilitatea aliajelor cu conținut de Mg ≤ 3%, fie în stare recoaptă sau întărită la rece, și încălzit timp îndelungat la temperatura camerei sau temperatura tratamentului de sensibilizare (67°C~177°C), nu se formează de-a lungul filmului cristalin al rețelei în fază β și nu sunt sensibile la fisurarea prin coroziune sub tensiune (SCC) și coroziunea prin despicare, dar după conţinutul de Mg > 3.5%, mai ales după călirea la rece, odata cu cresterea continutului de Mg (≥ 5% Mg), susceptibilitatea la SCC crește, de asemenea, puternic, si chiar si dupa o pastrare indelungata la temperatura camerei (20a~30a), se poate forma o peliculă continuă de plasă în fază β de-a lungul limitelor de cereale. Deoarece conținutul ridicat de Mg (>6%~7%) aliaj chiar și la 315 ℃ ~ 330 ℃ complet recoacet, α soluție solidă nu poate fi descompusă, încă în stare suprasaturată, deci organizatia este foarte instabila.
Pentru a rezolva stabilitatea performanței organizației de aliaj de magneziu ridicat în două moduri: unul este recoacet pentru deformare mare la rece (e = 30% ~ 50%), crește densitatea de dislocare sau punctul de nucleare în fază β, si in 200 ℃ deasupra tratamentului cu precipitații, promovează descompunerea soluției solide și descompunerea uniformă în fază β; o altă modalitate este reducerea conținutului de magneziu ≤ 3%, și adăugați cantitatea adecvată poate îmbunătăți rezistența și temperatura de recristalizare a Mn și Cr, poate evita, de asemenea, faza β de-a lungul precipitării cristalelor, obțineți o rezistență echivalentă cu conținutul ridicat de magneziu, Statele Unite 5454 aliaj (2.7% Mg, 0.7% Mn, 0.12% Cr) poate obține aceeași rezistență ca aliajul Al-4Mg fără sensibilitate SCC și EFC, dar această metodă nu poate face rezistența aliajului Al-Mg sa îmbunătățit foarte mult.
Proprietățile aliajului 5454
Compoziția chimică a 5454 aliaj (masa %): 0.25Si, 0.40Fe, 0.10Cu, (0.50~1,0)Mn, (2.4~3,0)Mg, (0.05~0,20)Cr, 0.25Zn00,20Ti, alte impurități individuale 0.05, total 0.15, restul Al.
Rezistența la forfecare a plăcii este de aproximativ 55% a rezistenței la tracțiune Rm, iar compresiune Rp0,2 este aproape egală cu limita de curgere la tracțiune. Aliajul are un modul de elasticitate de 69,6 GN/mm2 și un modul de elasticitate la compresiune de 71,0 GN/mm2, şi o densitate de 2,680 g/cm3 la 20°C. Temperatura liniei fazei lichide este de 646°C, iar temperatura liniei de fază datorată este de 602°C.
Coeficientul de dilatare liniară al aliajului este următorul.
- -50℃~20℃21,9μm/(m.k)
- 20℃~100℃23,7μm/(m.k)
- 20℃~200℃24,6μm/(m.k)
- 20℃~300℃25,6μm/(m.k)
Coeficientul de expansiune în vrac la 20℃ 68×10-6m3/(m3.k); capacitatea termică specifică la 20℃ 900J/(kg.K); conductivitate termică la 20℃ 134W/(m.k); conductivitatea izovolumetrică medie a materialului la 20℃ este 34%IACS; la 20℃, rezistivitatea medie a materialului de stare este de 51nΩ.m iar coeficientul de temperatură al rezistenței este de 0,1nΩ.m; la 25℃ conținând 53g NaCl și 3g H2O2T per L de soluție apoasă, potenţialul de -0.86V pentru electrod de glicerol 0,1N; temperatura de recoacere de 343°C, nu necesita izolatie; temperatura de procesare termica de 260°C ~ 510°C.
Proprietăți ale 5083 aliaj
5083 aliajul este un aliaj tipic din seria 5XXX, este, de asemenea, un aliaj tipic de tablă pentru automobile, există performanța sudabilității, rezistență la coroziune, proprietăți de prelucrare și formare și performanță la temperaturi scăzute, în aliajul de sistem Al-Mg, are o performanță de rezistență medie, rezistența îmbinării sudate poate fi egală cu starea de recoacere a materialului de bază, și o rezistență sigură la coroziune, proprietățile mecanice ale aliajului sunt echilibrate cu scăderea și creșterea temperaturii, tenacitatea la fractură este, de asemenea, așa, este un bun aliaj de acoperire auto, potrivite în special pentru vehicule comerciale, mașini speciale, semiremorci și alte proprietăți structurale interne și externe ale tablei sudate.
5083 caracteristicile aliajului: nu întărirea tratamentului termic; a preveni "îmbătrânire înmuiere" și stabilizarea rezistenței la coroziune, produsele semifabricate trebuie să fie stabilizate; pentru a preveni reducerea repetată a curgerii la recoacere, deformarea finală la rece ar trebui să fie > 50%.
Compoziția aliajului (masa %): Mg4,0~4,9, Mn0,4~1,0, Cr0,05~0,25, Si0,40, F0,40, Zn0,25, Ti0.15, alte impurități individuale 0.05, total 0.15, Al rămas. Compoziția de fază principală a aliajului: o(Al), b(Al8Mg5), AlMn, Al7Cr, posibilele faze de impuritate sunt Mg2Si, Al3Fe, Al3Ti, Pentru a6(Fe, Mn).
Mg este principalul element de întărire, producând întărirea soluției solide și creșterea vitezei de întărire prin lucru a aliajului. gradul de soluție solidă de Mg în aluminiu se modifică foarte mult cu temperatura, dar faza de tranziție a precipitațiilor β'(Al8Mg5) nu co-grilă cu matricea, deci nu există un efect evident de întărire prin precipitare. faza Al8Mg5 tinde să precipite lent pe zona de alunecare și pe limitele granulelor, reducerea efectului de întărire a soluției solide, iar în condiții de coroziune provoacă coroziune intergranulară și fisurare prin coroziune sub tensiune, deci după prelucrarea la rece ar trebui să se stabilească recoacerea, pentru a favoriza precipitarea uniformă a fazei β în granulele și granițele granulelor, stabilizând proprietățile mecanice și rezistența la coroziune a aliajului.
Manganul și cromul îmbunătățesc temperatura de recristalizare a aliajului și au un efect complementar de întărire, titanul poate rafina organizarea turnării și organizarea sudurii, fier, siliciu, zinc ca impurități.
Densitatea de 5083 aliaj 2,66g/cm3; interval de temperatură de topire 574 ℃ ~ 638 ℃; capacitate termica specifica 900J/(kg.k); conductivitate termica 120W/(m.k) la 20℃; coeficientul de dilatare a corpului 70×10-6m3/(m3.k) la 20℃; coeficientul de dilatare liniar mediu este după cum urmează.
- -50℃~20℃22,3μm/(m.k)
- 20℃~100℃24,2μm/(m.k)
- 20℃~200℃25,0μm/(m.k)
- 20℃~300℃26.0μm/(m.k)
Modulul elastic pozitiv al 5083 aliajul este 71.0 GN/mm2 iar modulul de elasticitate la forfecare este 26.4 GN/mm2.
Proprietățile electrice ale 5083 aliaj la 20℃: conductivitate (produs izoelectric) 32% IACS; rezistivitate 54nΩ.m la 20℃; coeficient de temperatură de rezistență 0,1nΩ.m/K la 20℃; potenţial de -0.86V pentru electrod de glicol 0,1 N în soluție apoasă care conține 53 g NaCl cu 3 g H2O3 pe litru la 25℃.
Temperatura de recoacere a 5083 tabla de aliaj este de 343℃ fără ținere, iar temperatura de laminare la cald este de 260℃ ~ 510℃.
Rezistența la fisurare la coroziune sub presiune a aliajelor din seria 5XXX pentru automobile
5Foaia de aliaj XXX pentru uz auto necesită nu numai performanțe de înaltă rezistență, sudabilitate bună, și rezistență considerabilă la fisurarea prin coroziune sub tensiune în medii corozive. Grosime 1 mm seria 5XXX de tablă auto de la Aluminium Association of America Inc. (AA) standardul rezistenței sale la fisurare la coroziune sub tensiune este prezentat în tabel 1. ◎ a spus în condiții mai severe nu va deteriora; △ a spus că în unele condiții se poate rupe; ○ spus în condiții severe poate produce fisuri; X a spus în condițiile relaxate va fi, de asemenea, crăpat.
Este de dorit eliminarea treptată a vehiculelor diesel sau creșterea ratei de aluminizare
Un studiu publicat în Statele Unite în februarie 26 subliniază că, conform unui studiu realizat de S.U.A. ONG International Council on Clean Transportation (ICCT) și două universități, 11 procente din 3.4 milioane de decese premature în fiecare an din cauza PM2,5 și a ozonului la nivelul solului sunt legate de industria globală a transporturilor, și povara medicală cauzată de poluarea traficului (adesea asociată cu boli de inimă și plămâni, accident vascular cerebral și diabet) atins $1 trilioane de dolari.
În Statele Unite 22,000 oameni au murit din cauza poluării traficului, 43% dintre care erau legate de motorină; 74,000 oameni au murit prematur din cauza eșapamentului vehiculelor în India, 13,000 în Germania, 7,800 în Italia şi 6,400 in Franta. in orice caz, situația este mai gravă în Germania, ca 17 din fiecare 100,000 locuitorii din țară mor prematur din cauza poluării din trafic, o rată de trei ori mai mare decât media globală.
Acest lucru arată că impactul emisiilor vehiculelor asupra sănătății umane nu trebuie ignorat, subliniind necesitatea de a respecta și de a aplica în mod activ standardele de emisie de clasă, și urgența creșterii cantității de aluminiu folosită pentru a-și reduce propria masă și a extinde vehiculele cu energie nouă.
Linii de producție ABS în China
De 2018, erau șapte ABS (Auto-Body-Foaie) linii finalizate și în construcție în China, inclusiv șase în funcțiune cu o capacitate de producție de 523 kt/a si unul in constructie cu o capacitate de productie de 100 kt/a (vezi Tabelul 2).Producția ABS este cheia și echipată într-o linie de producție continuă constând din mai mult de 20 procese precum tratarea cuptorului cu pernă de aer cu îndreptarea sa ulterioară pură, pre-îmbătrânire, și tratarea suprafeței. Aranjamentul cu un singur strat poate depăși 600 m lungime, iar aranjamentul dublu strat este mai mare de 300m.
Prima linie de producție ABS din China - În Nobel (China) Aluminium Products Co., Ltd. este situat în Changzhou National High-Tech Development Zone, provincia Jiangsu, acoperind o suprafata de 4.320km2, cu o investitie de USD 100 milion, care a fost dat în exploatare în octombrie 21, 2014. pe mai 22, 2018 compania a anunțat o altă investiție de USD 180 milioane pentru o nouă linie de producție continuă cu perne de aer pentru a crește capacitatea de producție ABS cu 100kt/a, care va fi pusă în funcţiune în 2020.
Nici Nobelis (China) Aluminium Products Co., Ltd. nici Shinko Automotive Aluminium (Tianjin) Co., Ltd. produce produse din amonte, cu bobinele de benzi laminate la rece ale primei provenind din Coreea de Sud, iar bobinele de benzi laminate la rece ale celei din urmă provin de la laminatul Mamioka din Japonia.
China Aili International (Zhenjiang) Aluminium Co., Ltd., Henan Tongren Aluminium Co., Ltd. și Henan Zhongfu Industrial Co., Ltd. toți au făcut planuri pentru a construi linii de producție ABS și vor începe construcția de îndată ce piața o va permite. în plus, Compania Nanshan Group Light Alloy are un plan mai spectaculos, cu prima fază acum finalizată și faza a doua și a treia urmând să fie construite la momentul oportun, toate acestea vor avea o capacitate de producție de 600kt/a, devenind astfel un mare proiect ABS.
Printre cele patru tipuri de produse din aluminiu laminate plate produse astăzi (placă groasă preîntinsă, ABS, materialul corpului și capacului cutiei, Baza plăcilor PS și CTP), primele două sunt mai greu de produs, cu cerințe de nivel tehnic mai ridicat și valoare adăugată mai mare.
Concluzie
Placa din aliaj de aluminiu pentru automobile este o familie imensă, cu excepția acoperirilor pentru autoturisme, în principal cu aliaje din seria 5XXX și seria 6XXX, se aplică și alte materiale din aluminiu.
Această lucrare prezintă pe scurt implementarea aliajelor de aluminiu pentru piesele din tablă auto. China tocmai a început să producă piese de tablă pentru autoturisme cu aliaje de aluminiu, iar decalajul cu țările străine este foarte mare, iar acest decalaj se manifestă sub două aspecte: in primul rand, rata de aluminizare a automobilelor este scăzută, iar conform investigaţiei şi aprecierii autorului, rata de aluminizare a automobilelor chinezești în 2018 poate fi mai mic de 125 kg/vehicul, care este prea diferit de 165 kg/vehicul din țările industrial dezvoltate; în al doilea rând, în Decalajul dintre dezvoltarea de noi aliaje de aluminiu pentru automobile și utilizarea deșeurilor de aluminiu este puțin mai mare, de exemplu, Nobelis Aluminium Company la fiecare trei sau patru ani pentru a lansa un nou aliaj, a lansat Advanz 7000 serie de produse cu utilizarea curentă a aliajului de aluminiu, comparativ cu rezistența dublă; este special în utilizarea deșeurilor de aluminiu pentru producția de foi de automobile ABS, plănuiesc să ajungă 80% a conținutului de deșeuri de aluminiu din tabla de automobile în 2020, care Dar o clasă de produse.
Industria de prelucrare a aluminiului din China și industria de producție auto ar trebui să promoveze în mod energic aplicarea aluminiului în automobile pentru a aduce cantitatea de aluminiu utilizată în automobile la un nivel mai ridicat..