Rèn hợp kim nhôm trong sản xuất ô tô

Với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, quyền sở hữu xe hơi toàn cầu đang tăng lên từng năm, và tất cả các loại xe điện cũng đang nổi lên. Cuộc khủng hoảng năng lượng, ô nhiễm không khí và sự nóng lên của khí hậu ngày càng trở nên nghiêm trọng, và các chính sách và quy định của các chính phủ về khí thải ô tô ngày càng trở nên nghiêm ngặt hơn. Cho dù đối với xe nhiên liệu hay xe điện, trọng lượng nhẹ của xe là một phương tiện quan trọng để cải thiện hiệu quả khả năng cạnh tranh của sản phẩm. Một trong những cách chính là sử dụng các bộ phận kim loại nhẹ để thay thế các bộ phận thép truyền thống, để giảm phát thải của xe nhiên liệu và cải thiện độ bền của pin xe điện. Mật độ của hợp kim nhôm là nhỏ, và mật độ của nó chỉ bằng một phần ba so với thép. Đồng thời, độ dẫn nhiệt, khả năng xử lý và khả năng chống ăn mòn của nó tốt hơn so với thép. Hiệu quả giảm trọng lượng chính của các bộ phận hợp kim nhôm điển hình có thể đạt 30% ~ 40%, và hiệu quả giảm trọng lượng thứ cấp có thể được tăng thêm lên 50%. Các quy trình sản xuất chính của các bộ phận hợp kim nhôm được chia thành đúc và rèn. Các bộ phận được sản xuất bằng quá trình đúc chủ yếu là vỏ và hỗ trợ, chẳng hạn như đầu xi lanh động cơ, vỏ hộp số, vỏ bánh răng lái, khung động cơ, hỗ trợ bánh lái, v.v. Các bộ phận được sản xuất bằng quá trình rèn chủ yếu là các bộ phận có yêu cầu hiệu suất cơ học cao, chẳng hạn như bánh xe, cánh tay điều khiển hệ thống treo khung gầm, đốt ngón tay lái, cuộn máy nén điều hòa không khí, v.v.

Tiêu chuẩn của hợp kim nhôm được thực hiện bởi Hiệp hội Công nghiệp Nhôm Quốc gia (ISO), và tiêu chuẩn của hợp kim nhôm rèn (AA) được đăng ký bởi Hiệp hội Công nghiệp Nhôm Quốc tế. Tiêu chuẩn cho việc chỉ định hợp kim nhôm rèn ở Trung Quốc là GB / T 16474-2011 chỉ định hợp kim nhôm và nhôm rèn. Ngoài ra, các tiêu chuẩn quốc gia có liên quan bao gồm GB / T 3190-2020 thành phần hóa học nhôm và hợp kim nhôm rèn GB / T 33910-2017 cho ô tô. Các loại vật liệu của các bộ phận rèn nhôm ô tô điển hình chủ yếu là 6 dòng, chẳng hạn như 6060, 6061, 6066 và 6082. Một số sản phẩm cũng cần 2 series, 4 series, 5 series và 7 series vật liệu, chẳng hạn như 2014, 4032, 5754 và 7075.

Các bộ phận rèn nhôm ô tô điển hình và quá trình hình thành bánh xe tích hợp hợp kim nhôm tích hợp bánh xe rèn là một loại sản phẩm liên tục được phát triển dựa trên các yêu cầu của ô tô nhẹ, hiệu quả cao và tiết kiệm năng lượng. Nó thường được làm bằng hợp kim nhôm 6061 và 6082. So với bánh xe đúc truyền thống, nó có cấu trúc vi mô tốt hơn, trọng lượng nhẹ, độ bền cao và chất lượng bề mặt tốt. Tuy nhiên, do quy trình phức tạp và đầu tư thiết bị lớn, do đó, chi phí sản xuất của nó vẫn cao, chỉ có thể được sử dụng trong xe chở khách cao cấp và xe thương mại. Quá trình hình thành của bánh xe được rèn hoàn toàn thường chọn các luồng quy trình khác nhau theo các đặc điểm cấu trúc sản phẩm khác nhau, kịch bản ứng dụng và lô. Các quy trình hình thành thường được sử dụng và các ứng dụng của chúng trên thị trường được hiển thị trong Bảng 1. Bánh xe rèn không thể thiếu thường cần xử lý sau rèn như xử lý nhiệt, gia công và xử lý bề mặt sau khi rèn. Quy trình xử lý nhiệt T6 (xử lý dung dịch rắn + lão hóa nhân tạo) thường được áp dụng để xử lý nhiệt để cải thiện sức mạnh của từng bộ phận của bánh xe.

Điều khiển cánh tay điều khiển ô tô, còn được gọi là cánh tay xoay, là một phần quan trọng của hệ thống khung gầm ô tô. Tính chất cơ học toàn diện của nó đóng một vai trò quan trọng trong sự an toàn và ổn định của xe. Nó thường được làm bằng hợp kim nhôm 6082. Cánh tay điều khiển được chia thành cánh tay điều khiển phía trước và cánh tay điều khiển thấp hơn. Cánh tay điều khiển phía trước là hướng dẫn và hỗ trợ của hệ thống treo. Biến dạng của nó sẽ ảnh hưởng đến vị trí bánh xe và làm giảm sự ổn định lái xe; Cánh tay điều khiển thấp hơn chủ yếu được sử dụng để hỗ trợ thân xe, giảm xóc và đệm rung trong quá trình lái xe. Các cánh tay điều khiển ban đầu chủ yếu được làm bằng gang, thép đúc hoặc tấm thép bằng cách dập và hàn. Với sự cải tiến của công nghệ xử lý vật liệu, cánh tay điều khiển hợp kim nhôm giả mạo đang dần thay thế cánh tay điều khiển thép và hiện thực hóa ứng dụng hàng loạt trên các phương tiện trung và cao cấp trong và ngoài nước, như Xuanyi Nhật Bản, Xiaoke, Qijun, Langdong Hàn Quốc, iveo Mỹ, carnival, European Suteng, Passat, v.v. Quá trình rèn điển hình của cánh tay điều khiển hợp kim nhôm thường bao gồm làm trống, sưởi ấm, làm trống, tạo hình, cắt tỉa, xử lý nhiệt và làm sạch bề mặt. Theo hình dạng và cấu trúc khác nhau của sản phẩm, quá trình làm phôi có thể áp dụng rèn cuộn, cán chéo và các phương pháp khác, và một số sản phẩm cũng cần phải áp dụng uốn và rèn trước để giảm độ khó của rèn cuối cùng. Việc xử lý nhiệt thường thực hiện dung dịch rắn và xử lý lão hóa để cải thiện tính chất cơ học của sản phẩm. Bắn nổ hoặc thổi cát có thể được sử dụng để làm sạch bề mặt để loại bỏ da oxit trên bề mặt phôi và cải thiện các tính chất cơ học của phôi. Tay lái là bộ phận cấu trúc quan trọng trong cụm trục trước ô tô và hệ thống treo trước. Nó kết nối trục trước và hệ thống lái. Nó không chỉ mang toàn bộ trọng lượng của ô tô và truyền sức mạnh lái, mà còn chịu tải trọng được tạo ra bởi tác động từ phanh bên mặt đất và bánh xe. Nó là một đảm bảo mạnh mẽ cho sự an toàn của ô tô trong quá trình lái xe. Tay lái là một phần an ninh phức tạp trong các thành phần khung gầm ô tô. Quá trình rèn của tay lái hợp kim nhôm thường bao gồm làm trống, làm trống sưởi ấm, rèn trước, rèn cuối cùng, cắt tỉa, xử lý nhiệt và làm sạch bề mặt. Theo cấu trúc sản phẩm và độ khó hình thành, một hệ thống sưởi ấm hoặc nhiều hệ thống sưởi có thể được thực hiện. Quá trình sưởi ấm có thể là trước bất kỳ quá trình làm trống, rèn trước và rèn cuối cùng. Việc xử lý nhiệt nói chung cũng áp dụng giải pháp rắn và điều trị lão hóa. Quá trình phát triển của máy nén điều hòa không khí ô tô tấm cuộn đã trải qua bốn thế hệ. Thế hệ đầu tiên của máy nén là máy nén piston thẳng đứng, và sau đó phát triển thành thế hệ thứ hai của tấm rửa, tấm rocker và máy nén bức xạ xuyên tâm, và sau đó phát triển thành thế hệ thứ ba của máy nén quay, chẳng hạn như van quay, piston lăn, vít và rotor hình tam giác. Bây giờ thế hệ thứ tư của máy nén cuộn hiệu quả cao đã được phát triển trong hơn 20 năm, và đã thực hiện công nghiệp hóa và sản xuất quy mô lớn. Đĩa cuộn (Hình 5) là thành phần chính của máy nén cuộn, có thể được chia thành đĩa di chuyển và đĩa đứng yên. Vật liệu này thường là hợp kim silicon nhôm 4032, với cấu trúc phức tạp và yêu cầu hiệu suất cao. Hiện nay, quá trình hình thành và rèn áp lực một bước hoặc hai bước thường được sử dụng trong và ngoài nước, và một số doanh nghiệp cũng sử dụng quy trình rèn chết lỏng.

Ứng dụng rèn hợp kim nhôm trong ngành công nghiệp ô tô đang dần tăng lên. Tuy nhiên, do giá rèn nhôm ô tô cao, chủ yếu được sử dụng trong các mẫu xe cao cấp, tổng nhu cầu thị trường không lớn. Hơn nữa, vì hầu hết các nhà sản xuất xe trên thị trường quốc tế là các doanh nghiệp nước ngoài, rất khó để tham gia vào hệ thống nhà cung cấp của họ. Trong một thời gian dài, hầu hết các doanh nghiệp trong nước sản xuất rèn hợp kim nhôm chỉ có thể cung cấp sản phẩm cho thị trường sau bán hàng, và yêu cầu chất lượng sản phẩm không cao, Thiếu sức mạnh để liên tục cải tiến công nghệ rèn nhôm. Với sự phát triển liên tục của ô tô nhẹ và điện khí hóa, các nhà sản xuất ô tô toàn cầu đang phải đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng khốc liệt và áp lực chi phí. Ngày càng có nhiều sản phẩm rèn nhôm sẽ được sản xuất trực tiếp tại Trung Quốc, mang lại cơ hội phát triển chưa từng có cho các doanh nghiệp trong nước có năng lực sản xuất rèn nhôm.