Применение и инновации технологии литья под давлением из алюминиевых сплавов в облегчении конструкции автомобилей 

01 Введение

В условиях двойного вызова, связанного с глобальным изменением климата и необходимостью содействия устойчивому, высококачественному развитию, Китай поставил амбициозные «двойные углеродные» цели: достижение пика выбросов CO2 к 2030 году и углеродной нейтральности к 2060 году. Автомобильная промышленность, являющаяся одним из основных источников выбросов углерода, сталкивается с беспрецедентным давлением трансформации. Технология облегчения конструкции (легковесности), будучи ключевой в области энергосбережения и сокращения выбросов, постепенно становится основным направлением развития отрасли. За счет снижения снаряженной массы автомобиля, технология облегчения конструкции, обеспечивая при этом прочность и безопасность, также эффективно способствует развитию энергосберегающих автомобилей и автомобилей на новых источниках энергии. Исследования показывают, что снижение массы автомобиля с двигателем внутреннего сгорания на 10% приводит к снижению расхода топлива на 5-7% и сокращению выбросов CO2 на 9 г/км. Что касается автомобилей на новых источниках энергии, снижение массы на 100 кг увеличивает запас хода на 10-11% и снижает стоимость батареи и ежедневные потери на 20%.

02 Облегчение конструкции автомобилей и применение алюминиевых сплавов

▍ Фон и потенциал

Кузов автомобиля в сборе (белый кузов), как часть с наибольшим удельным весом в общей массе автомобиля, имеет огромный потенциал для облегчения конструкции. Основные металлические материалы для белого кузова включают мягкую сталь, обычную высокопрочную сталь, улучшенную высокопрочную сталь, горячеформованную сталь, алюминиевые сплавы и магниевые сплавы. Технология облегчения конструкции имеет решающее значение для автомобильной промышленности, поскольку она снижает массу автомобиля для экономии энергии и сокращения выбросов, а в автомобилях на новых источниках энергии, в частности, увеличивает запас хода и снижает стоимость батареи.

▍ Технологии формования и производства

С точки зрения технологий формования и производства, основными методами являются холодная штамповка, горячее формование, экструзия и литье под давлением. Алюминиевые сплавы широко используются в производстве белых кузовов, при этом особенно выделяются процессы холодной штамповки, экструзии и литья под давлением, которые приносят автомобильной промышленности значительные экономические выгоды. Замена обычной стали на высокопрочную сталь может снизить массу на 15-25%, а применение алюминиевых сплавов позволяет дополнительно снизить массу на 30-50%.

▍ Текущее состояние и тенденции

В настоящее время конструкционные детали, отлитые под высоким давлением в вакууме из алюминиевых сплавов, все шире применяются в сегменте топливных и электрических автомобилей среднего и высокого класса, охватывая такие ключевые компоненты, как опоры амортизаторов, передние лонжероны, внутренние панели передних стоек (А-стоек), задние лонжероны и задние колесные арки. Инновация в модели Модель Тесла Y заключается в успешной разработке и серийном производстве цельного вакуумного литого под высоким давлением заднего пола, не требующего термической обработки. Этот прорыв поднял применение конструкционных деталей из алюминиевых сплавов, полученных литьем под давлением, на новый уровень и оказал глубокое влияние на традиционные процессы производства кузова автомобиля. В настоящее время конструкционные детали из алюминиевых сплавов, полученные литьем под давлением, развиваются в направлении увеличения размеров и усложнения форм.