Forjamento de liga de alumínio na fabricação de automóveis

Com o desenvolvimento da indústria automobilística, a propriedade global de automóveis está aumentando ano a ano, e todos os tipos de veículos elétricos também estão surgindo. A crise energética resultante, a poluição do ar e o aquecimento climático estão se tornando cada vez mais sérios, e as políticas e regulamentos dos governos sobre a emissão de automóveis estão se tornando cada vez mais rigorosas. Seja para veículos combustíveis ou veículos elétricos, o veículo leve é um meio importante para melhorar efetivamente a competitividade dos produtos. Uma das principais formas é usar peças de metal leve para substituir peças de aço tradicionais, de modo a reduzir a emissão de veículos combustíveis e melhorar a resistência das baterias de veículos elétricos. A densidade da liga de alumínio é pequena, e sua densidade é apenas um terço da de aço. Ao mesmo tempo, sua condutividade térmica, processabilidade e resistência à corrosão são melhores que a do aço. O efeito primário de redução de peso das peças típicas de liga de alumínio pode chegar a 30% ~ 40%, e o efeito secundário de redução de peso pode ser aumentado para 50%. Os principais processos de produção de peças de liga de alumínio são divididos em fundição e forjamento. As peças produzidas pelo processo de fundição são principalmente shell e suporte, como cabeça de cilindro do motor, concha de caixa de câmbio, concha de engrenagem de direção, suporte do motor, suporte de engrenagem de direção, etc; As peças produzidas pelo processo de forjação são principalmente peças com alto desempenho mecânico, como rodas, braço de controle do sistema de suspensão do chassi, junta de direção, pergaminho compressor de ar condicionado, etc.

O padrão de liga de alumínio é feito pela Associação Nacional da Indústria do Alumínio (ISO), e o padrão de liga de alumínio forjado (AA) é registrado pela Associação Internacional da Indústria do Alumínio. O padrão para a designação de liga de alumínio forjado na China é GB / T 16474-2011 designação de alumínio forjado e liga de alumínio. Além disso, as normas nacionais relevantes incluem gb / T 3190-2020 composição química de alumínio e liga de alumínio e GB / T 33910-2017 perfis de liga de alumínio e alumínio para automóveis. Os graus materiais de peças forjadas típicas de alumínio automotivo são principalmente 6 séries, como 6060, 6061, 6066 e 6082. Alguns produtos também precisam de 2 séries, 4 séries, 5 séries e 7 materiais da série, como 2014, 4032, 5754 e 7075.

Peças forjadas típicas de alumínio automóvel e formação de processo de roda integral de liga de alumínio integral roda forjada é um tipo de produto continuamente desenvolvido com base nos requisitos de automóvel leve, alta eficiência e economia de energia. É geralmente feito de liga de alumínio 6061 e 6082. Em comparação com a roda fundiária tradicional, tem melhor microestrutura, leve, alta resistência e boa qualidade de superfície. No entanto, devido ao processo complexo e ao investimento em grandes equipamentos, como resultado, seu custo de fabricação permanece alto, que só pode ser usado em carros de passeio de alto padrão e veículos comerciais. O processo de formação de rodas integralmente forjadas geralmente seleciona diferentes fluxos de processo de acordo com diferentes características da estrutura do produto, cenários de aplicação e lotes. Os processos de formação comumente utilizados e suas aplicações no mercado são mostrados na Tabela 1. A roda integralmente forjada geralmente precisa de tratamento pós-forjamento, como tratamento térmico, usinagem e tratamento superficial após forjar. O processo de tratamento térmico T6 (tratamento de solução sólida + envelhecimento artificial) é geralmente adotado para tratamento térmico para melhorar a força de cada parte da roda.

O braço de controle do braço, também conhecido como braço de balanço, é uma parte importante do sistema de chassis de automóveis. Suas propriedades mecânicas abrangentes desempenham um papel vital na segurança e estabilidade dos veículos. É geralmente feito de liga de alumínio 6082. O braço de controle é dividido em braço de controle dianteiro e braço de controle inferior. O braço de controle frontal é o guia e o suporte da suspensão. Sua deformação afetará o posicionamento da roda e reduzirá a estabilidade da condução; O braço de controle inferior é usado principalmente para apoiar o corpo do veículo, amortecedor e tampão a vibração durante a condução. Os braços de controle inicial eram feitos principalmente de ferro fundido, aço fundido ou placa de aço por carimbo e soldagem. Com o aprimoramento da tecnologia de processamento de materiais, o braço de controle de liga de alumínio forjado está gradualmente substituindo o braço de controle de aço e realizando a aplicação em lote em veículos médios e high-end no país e no exterior, como xuanyi japonês, xiaoke, qijun, coreano Langdong, iveo americano, carnaval, Suteng europeu, Passat, etc. O processo típico de forjamento do braço de controle de liga de alumínio geralmente inclui o em branco, aquecimento, fabricação em branco, formação, corte, tratamento térmico e limpeza da superfície. De acordo com as diferentes formas e estrutura dos produtos, o processo de fabricação de boletos pode adotar forjação de rolo, rolamento cruzado e outros métodos, e alguns produtos também precisam adotar dobra e pré-forjamento para reduzir a dificuldade de forjar final. O tratamento térmico geralmente realiza solução sólida e tratamento de envelhecimento para melhorar as propriedades mecânicas dos produtos. A explosão de tiro ou a explosão de areia pode ser usada para limpeza da superfície para remover a pele de óxido na superfície da peça de trabalho e melhorar as propriedades mecânicas da peça de trabalho. A junta de direção é a parte estrutural chave no conjunto do eixo dianteiro do automóvel e no sistema de suspensão dianteira. Conecta o eixo dianteiro e o sistema de direção. Ele não só carrega todo o peso do automóvel e transmite a direção, mas também suporta a carga gerada pelo impacto da frenagem lateral do solo e da roda. É uma garantia poderosa para a segurança do automóvel durante a condução. A junta de direção é uma parte de segurança complexa nos componentes do chassi do automóvel. O processo de forjamento da junta de direção de liga de alumínio geralmente inclui o em branco, o aquecimento em branco, a pré-forjamento, o forjamento final, o corte, o tratamento térmico e a limpeza da superfície. De acordo com a estrutura do produto e dificuldade de formação, um aquecimento ou aquecimento múltiplo pode ser realizado. O processo de aquecimento pode ser antes de qualquer processo de fabricação em branco, pré-forjamento e forjação final. O tratamento térmico geralmente também adota solução sólida e tratamento de envelhecimento. O processo de desenvolvimento do compressor de ar condicionado automotivo scroll plate já experimentou quatro gerações. A primeira geração de compressor é recíproca compressor vertical de pistão, e depois evoluiu para a segunda geração de placa de lavagem, placa de rocha e compressor de radiação radial, e depois desenvolveu-se para a terceira geração de compressor rotativo, como palheta rotativa, pistão de rolamento, parafuso e rotor triangular. Agora, a quarta geração de compressor de pergaminho de alta eficiência foi desenvolvida há mais de 20 anos, e realizou industrialização e produção em larga escala. O disco de rolagem (Figura 5) é o componente-chave do compressor de rolagem, que pode ser dividido em disco móvel e disco estacionário. O material é geralmente 4032 liga de silício de alumínio, com estrutura complexa e requisitos de alto desempenho. Atualmente, o processo de formação e forjação de pressão de um passo ou dois passos é geralmente usado em casa e no exterior, e algumas empresas também usam o processo de forjação de morte líquida.

A aplicação da forjamento de ligas de alumínio na indústria automotiva está aumentando gradualmente. No entanto, devido ao alto preço dos forjamentos de alumínio automotivo, que são usados principalmente em modelos high-end, a demanda total do mercado não é grande. Além disso, como a maioria dos fabricantes de veículos no mercado internacional são empresas estrangeiras, é difícil entrar em seu sistema de fornecedores. Por muito tempo, a maioria das empresas nacionais que produzem forjamentos de ligas de alumínio só podem fornecer produtos para o mercado pós-venda, e os requisitos de qualidade do produto não são altos, falta de energia para melhorar continuamente a tecnologia de forjamento de alumínio. Com o desenvolvimento contínuo de automóveis leves e eletrificação, os fabricantes globais de automóveis estão enfrentando uma concorrência cada vez mais feroz e pressão de custos. Cada vez mais produtos forjadores de alumínio serão produzidos diretamente na China, o que oferece oportunidades de desenvolvimento sem precedentes para empresas nacionais com capacidade de produção forjadora de alumínio.