一体化压铸及多资料衔接工艺在新能源轿车车身中的运用

  在轿车车身如:防撞梁、要害接头、纵梁、减震塔包等区域多有运用,这些新的资料不只带来新的结构,还带来了新的成型工艺、新的衔接工艺。

  本文面向新能源轿车的车身,研讨、论说压铸铝合金资料、压铸铝合金工艺、钢铝零部件之间的衔接,剖析职业未来的展开趋势,以便更好地支撑轿车的开发规划与制作作业。

  铝合金资料具有轻质、可回收和易成型的特色,依据经验总结,铝制轿车零部件可以比钢制轿车零部件减轻质量达30%~40%。

  精细压铸件很多运用在轿车发动机、变速箱、传动系统、电子操控系统中,跟着大型压铸设备的呈现,某些车型的车身要害总成也呈现了选用一体压铸的事例,在轿车轻量化趋势下铝合金铸件得到了快速的展开。

  压力铸造首要分为高压铸造、低压铸造、差压铸造等。不同压铸成型工艺有所差异,因而成型的设备、成型的作用也有所差异。

  其间,低压铸造与差压铸造多用于发动机、底盘区域,而高压铸造因为出产功率高,可以将零件的壁厚做得较薄,因而在轿车车身中的运用越来越多,是未来几年职业的首要研讨目标。

  高压、高速是高压铸造办法与其他铸造办法的底子差异,也是重要特色。压铸的压力铸造与传统重力铸造的比照如表1所示。

  纯铝的力学功能无法满意轿车零部件的开发要求, 有必要增加FE、Mg、Si、Cu、Zn等合金,因而压铸铝合金首要构成了Al-Si(Al-Si-Cu、Al-Si-Mg)Al-Cu、Al-Mg与Al-Zn四个系列。

  国内学者胡祖麟、重庆大学贾从波、上海交通大学丁文高级许多团队对合金元素配方及工艺展开深入研讨,已开宣布抗拉强度与伸长率高达369 MPa与8.47%的压铸资料,为压铸铝合金在新能源轿车车身中的运用打下了根底,便于日后的大规模产业化运用。

  新能源轿车车身在轻量化规划需求的驱动下,车身要害零件朝着薄壁、高功能、大型化等方向展开,压铸技能在轿车从小件逐渐往大型化、一体化的大件展开。

  一般压铸的缺点难以操控,在前期一般在车身中运 用 在 减 震 塔 、 ABC柱 接 头 、纵梁衔接处等接头 部位。

  跟着资料 晋级、工艺优化、设备智能化大型化的展开及大型压铸模具的技能老练,以特斯拉为代表的理念先进企业正在越来越多地测验将车身的零件进行兼并,由冲压+焊接工艺改成一体压铸成型的工艺。

  一体式压铸成型关于制作来说可以削减工厂的制作时刻、缩短运营本钱、下降制作本钱及模具数量等,可以下降一切制作环节的本钱。

  别的,关于车身而言,一体化的制作不会发生异响,也削减了冲压和焊接的作业,削减制作的环节,质量愈加简单操控。

  根据仿生学与拓扑优化技能,规划人员可依据功能规划出薄壁、杂乱结构,结合真空高压铸造工艺,特斯拉经过6000t的压铸机完成了将原先车体的70个零件逐渐 兼并至1~2个大型零件。

  现在现已投入量产的相关设备厂首要有力劲、布勒、 Idra等,特别力劲的6000t压铸机,被特斯拉大规模收购。

  一起,特斯拉收购的意大利公司Idra8000t的压铸机也有望短期内交付运用。到时,新能源轿车车身的零部件将向愈加大型化、一体化展开。

  铝合金零部件在车身中的运用现在依然会集在车身的下车体。铝合金的抗拉强度与高强钢、超高强钢比较仍有较大的距离,加之低速磕碰需求考虑修理本钱与修理的便利性,钢在车身中的运用将长时刻持续存在,“适宜的资料呈现在车身适宜的部位”,功能、轻量化、本钱三者会构成折中与退让。

  钢钢衔接所触及的电阻焊、气体维护焊等工艺,因为 钢和铝的导电率、热传导率等物理特性相差甚远也不适用于钢件与铝件的衔接。

  胶粘、热熔自攻丝铆接(FDS)、自冲铆接(SPR)及螺栓衔接等工艺是钢铝衔接的可行工艺,这些冷衔接办法 归于机械衔接,避开热衔接(焊接)所要求的物理参数共同的问题。

  自冲铆接类似于传统的电阻焊,是一个双面衔接的工艺,现在最常用的钉子是3 mm和5 mm两种直径标准。

  除了钢铝衔接,自冲铆接也可完成铝镁、铝铝、 镁钢等金属资料之间,以及金属与非金属资料之间的同质资料、异质资料双层或许多层衔接。

  自冲铆接关于衔接点处需求保存双侧的进枪空间 (无法运用于关闭型腔),可满意大部分钢铝零件的衔接场景。

  热熔自攻丝铆接工艺进程包含6个阶段:旋转(加热)→穿透→通孔→ 攻螺纹→拧螺纹→紧固,是一种单面衔接工艺,实质上是一种自攻螺丝,要求与钣金进行螺接,故热熔自攻丝铆接工艺对平面的平面度有必定的要求,现在首要用于平面与平面的衔接。

  热熔自攻丝铆接、自冲铆接的运用,一般需求合作粘胶。胶接除了辅佐提高衔接强度外,也可防止异种资料之间的电腐蚀,少部分经过经过螺栓衔接,可满意车身钢件、铝件的牢靠衔接。

  铝合金资料的不断展开,力学功能逐渐提高,合作压铸工艺,使得其在新能源轿车车身中的运用将是未来的一个趋势。

  超大型压铸机、先进模具的呈现,进一步促进了铝合金零件由小型、单一往大型、一体化零件展开,配适宜宜的衔接工艺,一体化铝合金压铸零件在新能源轿车车身中已初试牛刀,展露矛头,提高了制作功率也促进了新能源轿车轻量化水平的提高。

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