Ứng dụng kỹ thuật và tích hợp công nghệ xử lý nhẹ ô tô

 

Với sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện sử dụng năng lượng mới và các ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng, tỷ lệ ứng dụng vật liệu hợp kim nhôm trong các bộ phận chính như cấu trúc thân xe, vỏ pin lưu trữ năng lượng (Vỏ pin nhôm, Vỏ nhôm dạng gói, Vỏ nhôm Lithium Cell) ngày càng tăng. Hợp kim nhôm đã trở thành vật liệu quan trọng để làm nhẹ ô tô và các bộ phận kết cấu hệ thống điện do mật độ thấp, độ bền cao, khả năng tái chế và hiệu suất xử lý tuyệt vời.

 

(1) Ứng dụng của hợp kim nhôm đúc

Trong sản xuất ô tô, hợp kim nhôm đúc được sử dụng rộng rãi trong khối xi lanh động cơ, vỏ hộp số, ống nạp, giá treo, bánh xe và các bộ phận của hệ thống phanh. Các nguyên tố hợp kim thường được sử dụng bao gồm Si, Cu, Mg, Mn, Zn, Li, v.v. và tỷ lệ đa{2} nguyên tố khoa học được sử dụng để tạo thành một hệ thống hợp kim có hiệu suất toàn diện tuyệt vời.

 

Trong tương lai, với sự phổ biến của thiết kế tích hợp khung gầm và hệ thống lưu trữ năng lượng của các phương tiện năng lượng mới, độ chính xác đúc và hiệu suất bịt kín của Vỏ nhôm hình lăng trụ (vỏ nhôm vuông) và Vỏ nhôm pin LFP (vỏ nhôm pin lithium sắt photphat) sẽ trở thành những chỉ số quan trọng.

Thế hệ quy trình đúc mới, chẳng hạn như phương pháp rèn tổng hợp và phương pháp tạo hình bán rắn, đang cải thiện hiệu suất ứng dụng của hợp kim nhôm ở các bộ phận kết cấu có thành mỏng và có độ bền-cao.

(2) Vai trò của hợp kim nhôm biến dạng trong thân xe nhẹ
Hợp kim nhôm biến dạng (bao gồm tấm và dải, cấu hình ép đùn và vật liệu rèn) được sử dụng rộng rãi trong các tấm thân xe, khung, hệ thống làm mát và các bộ phận treo. Hiệu quả nhẹ của nó rất đáng kể: ví dụ: thân-chịu tải-hoàn toàn bằng nhôm có thể giảm trọng lượng hơn 200kg so với thân thép truyền thống.

Trong lĩnh vực sản xuất xe năng lượng mới, các tấm bên ngoài thân xe thường sử dụng hợp kim dòng 6000, các tấm bên trong sử dụng hợp kim 5052-O và vật liệu khung chủ yếu là hợp kim 5182-O. Các hợp kim này cũng có độ dẻo cao, khả năng hàn tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn.

Các hợp kim tùy chỉnh, chẳng hạn như dòng 6N01, 2036 và 2008, cũng được sử dụng trong một số kết cấu để gia cố khung cửa và tác động đến các cấu trúc hấp thụ năng lượng.

 

Các hệ thống vật liệu tương tự cũng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất vỏ pin có độ bền- cao, chẳng hạn như Vỏ tế bào hình lăng trụ và Pin nhôm hình lăng trụ LiFePo4, để đảm bảo mật độ năng lượng và độ ổn định cấu trúc.

 

 

 

Ba yếu tố cốt lõi của thiết kế gọn nhẹ bao gồm:

 

Việc sử dụng các vật liệu nhẹ (như nhôm, magie, CFRP và nhựa kỹ thuật);

Tối ưu hóa thiết kế kết cấu;

Tích hợp các công nghệ tạo hình và nối tiên tiến.

 

Hợp kim nhôm, với mật độ xấp xỉ 1{0}}mật độ của thép và đặc tính hấp thụ năng lượng vượt trội, đã trở thành vật liệu kim loại nhẹ được ưa chuộng. So với thép truyền thống, nhôm có thể giảm trọng lượng khoảng 60% trong khi vẫn duy trì hiệu suất tương đương và hấp thụ năng lượng va chạm nhiều hơn khoảng 50%.

 

Trong hệ thống sản xuất xe năng lượng mới, loại vật liệu nhôm có độ bền cao-này cũng được sử dụng trong vỏ mô-đun pin, Vỏ nhôm dạng gói (vỏ nhôm của bộ pin) và các cấu trúc ngăn năng lượng liên quan, cùng với các vật liệu vỏ có độ chính xác như Vỏ nhôm 3003-H14 (vỏ nhôm 3003-H14).

 

 

 

Ứng dụng rộng rãi của hợp kim nhôm trong vỏ mô-đun lưu trữ năng lượng và thân nhẹ cũng đặt ra yêu cầu cao hơn về quá trình kết nối.

 

(1) Tán đinh tự xuyên qua (SPR)

Quy trình SPR là công nghệ kết nối nguội có thể kết nối nhiều tấm kim loại mà không làm hỏng lớp phủ.

 

Ưu điểm bao gồm:

Áp dụng cho sự kết hợp của các vật liệu và độ dày khác nhau;

Độ bền đinh tán cao hơn hàn điểm.

Không tác động nhiệt, thân thiện với môi trường;

Nó có thể được sử dụng kết hợp với các quá trình kết dính.

Hiện nay, SPR đã được sử dụng rộng rãi trong việc lắp ráp thân nhôm và vỏ nhôm tế bào lithium (vỏ nhôm tế bào pin lithium) của các phương tiện năng lượng mới.

 

(2) Hàn chuyển kim loại nguội (CMT)

CMT là phương pháp hàn MIG/MAG đầu vào nhiệt độ thấp, có thể hàn các tấm nhôm có độ dày chỉ 0,3 mm và có thể hàn các kim loại thép-nhôm khác nhau.

 

Công nghệ này cho phép Vỏ nhôm dành cho Bộ pin Lithium{0}}ion đạt được kết nối có độ bền cao- với các giá đỡ và khung khác nhau, đồng thời kiểm soát hiệu quả việc tạo ra các pha giòn và cải thiện tuổi thọ của các mối hàn.

 

(3) Công nghệ hàn laser và đúc chân không

Hàn laze đạt được khả năng kiểm soát đường hàn-có độ chính xác cao với mật độ năng lượng cao và được sử dụng rộng rãi trong quy trình đóng gói Vỏ nhôm hình lăng trụ.

 

Công nghệ đúc chân không đã được kiểm chứng trong sản xuất các bộ phận kết cấu nhôm lớn và vỏ ngăn chứa pin cho các phương tiện sử dụng năng lượng mới. Nó có thể loại bỏ hiệu quả các khuyết tật lỗ chân lông và cải thiện mật độ cấu trúc và độ dẫn nhiệt.

 

 

 

Dầm chống{0}}va chạm:Hợp kim 6063 và 7029 đạt được khả năng hấp thụ năng lượng cao và biến dạng được kiểm soát.

Thành phần lớn:Sự kết hợp giữa đúc khuôn chân không-và rèn chất lỏng giúp cải thiện mật độ kết cấu và khả năng chống mỏi.

Thành phần cấu trúc mô-đun pin:Vỏ nhôm pin LFP và vỏ nhôm lăng kính được sử dụng để tối ưu hóa khả năng tản nhiệt, chống va đập và khả năng tương thích lắp ráp mô-đun.

 

 

Vật liệu tổng hợp hợp kim nhôm (tấm composite, dải composite và lá composite) được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống trao đổi nhiệt ô tô và các bộ phận làm mát hệ thống lưu trữ năng lượng.

 

Cấu trúc hỗn hợp nhiều lớp (2–5 lớp) của chúng mang lại khả năng dẫn nhiệt, chống ăn mòn và khả năng hàn tuyệt vời, khiến chúng phù hợp để sản xuất vỏ làm mát pin, cấu trúc hỗ trợ BMS và mô-đun quản lý nhiệt.

 

Trong tương lai, các sản phẩm như Vỏ nhôm 3003-H14 và Vỏ nhôm hình lăng trụ sẽ tiếp tục tối ưu hóa khả năng chống ăn mòn bề mặt và độ chính xác của khuôn đúc, góp phần đảm bảo hoạt động lâu dài và ổn định của các bộ phận kết cấu xe năng lượng mới cũng như hệ thống lưu trữ năng lượng.

 

 

Xu hướng giảm nhẹ trong ngành công nghiệp ô tô và lưu trữ năng lượng đang thúc đẩy việc sử dụng hợp kim nhôm từ các bộ phận thân xe truyền thống đến các bộ phận cốt lõi như vỏ pin năng lượng mới, vỏ nhôm cho gói và pin nhôm hình lăng trụ LiFePo4.

 

Bằng cách tích hợp-hệ thống hợp kim có độ bền cao, công nghệ kết nối hàn tiên tiến và quy trình đúc khuôn-thông minh, vỏ nhôm cho bộ pin lithium-ion và vỏ tế bào hình lăng trụ đang trở thành nền tảng cấu trúc quan trọng cho việc sản xuất thiết bị năng lượng mới, hỗ trợ vững chắc cho việc cải thiện hiệu suất của phương tiện và quá trình chuyển đổi sang sản xuất xanh.