สถานะปัจจุบันของการพัฒนาโลหะผสมอะลูมิเนียมน้ำหนักเบาสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่

 

แนวทางทางเทคนิคต่อน้ำหนักเบาของรถยนต์พลังงานใหม่

 

ในปัจจุบันมีแนวทางทางเทคนิคหลักสามประการสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่แบบน้ำหนักเบา:
① วัสดุมีน้ำหนักเบา โดยใช้เหล็กกล้าแรงสูง โลหะผสมอลูมิเนียม โลหะผสมแมกนีเซียม โลหะผสมไททาเนียม และวัสดุคอมโพสิตเป็นหลัก
② โครงสร้างน้ำหนักเบา โดยเน้นที่ขนาดและรูปร่าง โทโพโลยี ฯลฯ เป็นหลัก
③ กระบวนการมีน้ำหนักเบา โดยใช้กระบวนการผลิตขั้นสูงเป็นหลัก เช่น กระบวนการขึ้นรูปด้วยไฮดรอลิก กระบวนการขึ้นรูปด้วยการต่อด้วยเลเซอร์ เป็นต้น

 

ข้อดีของวัสดุโลหะผสมอลูมิเนียมน้ำหนักเบาสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่

 

ในบรรดาวัสดุน้ำหนักเบาในปัจจุบัน โลหะผสมอลูมิเนียมมีความแข็งแรงสูงเมื่อเทียบกับเหล็กแรงสูง สามารถลดน้ำหนักของตัวรถได้มากที่สุด มีผลในการลดน้ำหนักที่ดี ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี มีความยากในการรีไซเคิลต่ำ อัตราการรีไซเคิลสูง และมีข้อได้เปรียบของการปกป้องสิ่งแวดล้อมสีเขียว ซึ่งสามารถรีไซเคิลและนำทรัพยากรอลูมิเนียมกลับมาใช้ใหม่ในห่วงโซ่อุตสาหกรรมยานยนต์ได้ เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมแมกนีเซียมแล้ว โลหะผสมอลูมิเนียมมีความแข็งแรงสูงกว่าและแปรรูปได้ง่ายกว่า และโลหะผสมแมกนีเซียมในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นโลหะผสม Mg-AI และราคาของรถยนต์พลังงานใหม่ที่ใช้โลหะผสมอลูมิเนียมโดยตรงก็ถูกกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมไททาเนียมแล้ว โลหะผสมอลูมิเนียมมีความไวต่อพารามิเตอร์การประมวลผลค่อนข้างต่ำ

 

ดังนั้นการนำโลหะผสมอะลูมิเนียมมาใช้งานจึงมีต้นทุนที่ถูกกว่า: เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุคอมโพสิต เช่น พลาสติกและเส้นใยคาร์บอนแล้ว โลหะผสมอะลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะนำไปใช้งานในวงกว้างมากกว่า เนื่องมาจากการวิจัยและพัฒนาและการนำวัสดุคอมโพสิตมาใช้จริงยังมีน้อย ซึ่งไม่สามารถผลิตเป็นจำนวนมากได้ ดังนั้น โลหะผสมอะลูมิเนียมจึงกลายเป็นวัสดุน้ำหนักเบาที่นิยมใช้สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ในปัจจุบัน ขณะเดียวกันก็รับประกันคุณภาพ ความปลอดภัย และความประหยัดของรถยนต์พลังงานใหม่ ช่วยลดน้ำหนักของรถยนต์ และเพิ่มระยะการเดินทางของรถยนต์

 

 

เทคโนโลยีการขึ้นรูปโลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่

 

เทคโนโลยีการขึ้นรูปโลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับยานยนต์พลังงานใหม่นั้นส่วนใหญ่แล้วจะขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยการหล่อและเทคโนโลยีการขึ้นรูปกึ่งแข็ง นอกจากนี้ยังมีการขึ้นรูปด้วยการอัดรีด การขึ้นรูปด้วยการตีขึ้นรูป เป็นต้น เทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยการหล่อเป็นเทคโนโลยีการขึ้นรูปที่สำคัญที่สุดสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับพลังงานใหม่ รวมถึงการหล่อด้วยแรงดัน การหล่อด้วยการอัดรีด การหล่อที่แม่นยำ เป็นต้น ในบรรดานั้น ผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมที่ขึ้นรูปด้วยเทคโนโลยีการขึ้นรูปด้วยการหล่อแบบฉีดมีอัตราการเสียต่ำ ความแม่นยำของมิติการขึ้นรูปสูง และคุณภาพการขึ้นรูปที่ดี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด เทคโนโลยีการขึ้นรูปกึ่งแข็งเป็นเทคโนโลยีการขึ้นรูปใหม่ เมื่อโลหะผสมอลูมิเนียมอยู่ในสถานะกึ่งละลายระหว่างของแข็งและของเหลว จะสามารถเติมได้ดีขึ้น เมื่อขึ้นรูปตามนั้นแล้ว จะสามารถปรับปรุงความแม่นยำในการขึ้นรูปและให้ผลการขึ้นรูปที่ดีขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ยังไม่ได้ถูกนำไปใช้อย่างครบถ้วนและไม่สามารถใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์โลหะผสมอลูมิเนียมจำนวนมากได้

 

การจำแนกประเภทของโลหะผสมอะลูมิเนียมในรถยนต์พลังงานใหม่น้ำหนักเบา

 

โลหะผสมอลูมิเนียมที่ใช้ในยานยนต์พลังงานใหม่แบ่งออกเป็นโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ โลหะผสมอลูมิเนียมขึ้นรูป วัสดุอลูมิเนียมโฟม และวัสดุคอมโพสิตที่ทำจากอลูมิเนียม คุณภาพการขึ้นรูปของโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อมีเสถียรภาพและเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก ผลิตภัณฑ์อลูมิเนียมในรถยนต์ 77% เป็นโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ เนื่องจากขึ้นรูปในรูปแบบของการหล่อ จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบยานยนต์พลังงานใหม่ที่ซับซ้อน เช่น ล้อและจานเบรก โลหะผสมอลูมิเนียมขึ้นรูปมีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นสูง โครงสร้างแน่นหนา และมีองค์ประกอบที่สม่ำเสมอ แบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ อะลูมิเนียมขึ้นรูปที่ไม่สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้ ซึ่งแสดงโดยอะลูมิเนียมบริสุทธิ์หรือโลหะผสมซีรีส์ AI-S และอะลูมิเนียมขึ้นรูปที่สามารถอบชุบด้วยความร้อนได้ ซึ่งแสดงโดยโลหะผสมซีรีส์ AI-Mg-Si

 

อะลูมิเนียมแบบโฟมมักใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนประกอบของรถยนต์พลังงานใหม่ เช่น ประตูรถ กันชน และตัวแลกเปลี่ยนความร้อน เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีรูพรุน จึงทำให้อลูมิเนียมแบบโฟมมีคุณสมบัติในการดูดซับแรงกระแทกและลดแรงสั่นสะเทือนได้ดี เนื่องจากมีฟองอากาศอยู่ในเมทริกซ์โลหะ อลูมิเนียมแบบโฟมจึงถูกนำมาใช้ในส่วนประกอบรองรับบางส่วนของรถยนต์พลังงานใหม่ เพื่อปรับปรุงความปลอดภัยจากการชนของส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง เมื่อเปรียบเทียบกับทองคำที่ไม่มีการเสริมแรง วัสดุคอมโพสิตที่ทำจากอลูมิเนียมจะมีน้ำหนักเบากว่าและทนต่อการสึกหรอได้ดีเยี่ยม นอกจากนี้ยังเหมาะสำหรับสภาพการทำงานที่รุนแรงและใช้ในส่วนประกอบของระบบแบตเตอรี่แรงดันสูงอีกด้วย

 

 

รถยนต์พลังงานใหม่ประกอบด้วยส่วนหลัก 3 ส่วน ได้แก่ ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า ระบบจ่ายไฟ และระบบเสริม โลหะผสมอะลูมิเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวถัง แชสซี กล่องแบตเตอรี่ ฯลฯ ของรถยนต์พลังงานใหม่

 

การนำตัวรถพลังงานใหม่มาใช้งานแบบน้ำหนักเบา

 

ในรถยนต์พลังงานใหม่ ตัวถังมีน้ำหนักมาก การใช้โลหะผสมอลูมิเนียมในตัวถังสามารถลดน้ำหนักของรถได้ในขณะที่เพิ่มระยะการขับขี่ แผ่นโลหะผสมอลูมิเนียมสำหรับตัวถังรถยนต์พลังงานใหม่ส่วนใหญ่เป็นโลหะผสมอลูมิเนียมซีรีส์ 6- เช่น 6014, 6016 เป็นต้น โลหะผสมอลูมิเนียมซีรีส์ 6- มีคุณสมบัติในการขึ้นรูป ประสิทธิภาพในการเย็บขอบ ประสิทธิภาพในการทาสี การอบ และไม่เกิดริ้วคลื่นที่ลบไม่ออกบนพื้นผิวตัวถังได้ง่าย ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุหุ้มภายนอกตัวถัง เช่น ตัวถังอลูมิเนียมทั้งหมดของ Weilai และ Tesla

 

อะลูมิเนียมอัลลอยด์ซีรีส์ 5- มีประสิทธิภาพในการขึ้นรูปที่ยอดเยี่ยมและขึ้นรูปชิ้นส่วนที่ซับซ้อนได้ง่าย ถือเป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างและวัสดุบุภายในของรถยนต์พลังงานใหม่ เช่น แผงด้านในประตูหลังอะลูมิเนียมอัลลอยด์ซีรีส์ 5- ของ Land Rover Discovery 4 แผงด้านในประตูอะลูมิเนียมอัลลอยด์ซีรีส์ 5- ของ Mercedes-Benz S-Class และแผงด้านนอกฝากระโปรงของ Great Wall VV7 อย่างไรก็ตาม วัสดุซีรีส์ 5- มีแนวโน้มที่จะขึ้นรูปเป็นเส้นในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป ดังนั้นจึงจำเป็นต้องได้รับการควบคุมในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป นอกจากนี้ เนื่องจากปริมาณอะลูมิเนียมในตัวถังรถยนต์พลังงานใหม่เพิ่มขึ้น จึงจำเป็นต้องเพิ่มการวิจัยเกี่ยวกับการใช้งานตัวถังในเทคโนโลยีการขึ้นรูปอะลูมิเนียมอัลลอยด์ การบำรุงรักษา เป็นต้น เพื่อลดต้นทุนการผลิตตัวถังอะลูมิเนียมอัลลอยด์ เพื่อให้ตัวถังอะลูมิเนียมอัลลอยด์ได้รับความนิยมในรถยนต์พลังงานใหม่ระดับล่างด้วย

 

การประยุกต์ใช้โครงรถพลังงานใหม่ที่มีน้ำหนักเบา

 

ตัวถังรถยนต์ประกอบด้วยส่วนหลักสี่ส่วน ได้แก่ ระบบส่งกำลัง ระบบขับเคลื่อน ระบบบังคับเลี้ยว และระบบควบคุม เมื่อเปรียบเทียบกับรถยนต์แบบดั้งเดิม ระบบส่งกำลังของรถยนต์พลังงานใหม่ได้เปลี่ยนจากระบบส่งกำลังแบบเครื่องยนต์เดิมเป็นสามรูปแบบ ได้แก่ ระบบส่งกำลังแบบมอเตอร์ตัวเดียว ระบบส่งกำลังแบบมอเตอร์หลัก + มอเตอร์ดุมล้อ และระบบส่งกำลังแบบเพลาคู่แบบมอเตอร์คู่ นอกจากนี้ ระบบหมุนและระบบเบรกของรถยนต์พลังงานใหม่ก็เปลี่ยนไปเช่นกัน เนื่องจากรถยนต์พลังงานใหม่ยกเลิกเครื่องยนต์ พวงมาลัยเพาเวอร์ไฮดรอลิกเดิมจึงถูกเปลี่ยนเป็นพวงมาลัยเพาเวอร์ไฟฟ้า และปั๊มบูสเตอร์สุญญากาศไฮดรอลิกก็ถูกเปลี่ยนเป็นปั๊มบูสเตอร์สุญญากาศไฟฟ้า

 

ดังนั้นบทบาทของแชสซีของรถยนต์พลังงานใหม่จึงเหมือนกับแชสซีของรถยนต์แบบดั้งเดิม ความแตกต่างคือตำแหน่งการรองรับและการติดตั้งเครื่องยนต์ได้เปลี่ยนไปเป็นการรองรับและการติดตั้งระบบส่งกำลังของมอเตอร์ที่ประกอบด้วยหน่วยโมดูลแบตเตอรี่เป็นหลัก ปัจจุบันวัสดุหลักของแชสซีรถยนต์คือเหล็ก TRIP ดังนั้นในกระบวนการออกแบบแชสซีของรถยนต์พลังงานใหม่ จึงสามารถเลือกใช้โลหะผสมอลูมิเนียมเพื่อแทนที่วัสดุเหล็ก TRIP เพื่อให้ได้การออกแบบรถยนต์ที่มีน้ำหนักเบา ปัจจุบัน โลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ YL118, ZL119, ZL120 เป็นต้น ก็ถูกนำมาใช้ในแชสซีของรถยนต์เช่นกัน ตัวอย่างเช่น Ford Motor Company ในสหรัฐอเมริกาใช้โลหะผสมอลูมิเนียมในจานเบรกของรถยนต์ Cadillac, Land Rover และอื่นๆ ใช้โลหะผสมอลูมิเนียมในระบบกันสะเทือนของรถยนต์ และ NIO ใช้เทคโนโลยีการหล่อแบบสูญญากาศสูงเพื่อสร้างหอคอยโช้คอัพโลหะผสมอลูมิเนียม

 

การประยุกต์ใช้ถาดแบตเตอรี่รถยนต์พลังงานใหม่ที่มีน้ำหนักเบา

 

เมื่อเปรียบเทียบกับยานยนต์พลังงานแบบดั้งเดิมแล้ว แบตเตอรี่ไฟฟ้าถือเป็นส่วนประกอบระบบพลังงานเฉพาะตัวของยานยนต์พลังงานใหม่ ในยานยนต์พลังงานใหม่ แบตเตอรี่ไฟฟ้าคิดเป็นประมาณ 30% ของมวลรวมของยานยนต์ โดยน้ำหนักของกล่องแบตเตอรี่คิดเป็นประมาณ 20% ของน้ำหนักแบตเตอรี่ไฟฟ้า ดังนั้น การพัฒนากล่องแบตเตอรี่ไฟฟ้าให้มีน้ำหนักเบาจึงมีแนวโน้มทั่วไป ข้อดีของวัสดุโลหะผสมอะลูมิเนียม เช่น ความหนาแน่นต่ำ การกระจายความร้อนที่ดี คุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร และการหล่อขึ้นรูปที่ดี ทำให้เป็นกระแสหลักของการใช้วัสดุกล่องแบตเตอรี่

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ปัจจุบันโครงสร้างกล่องของชุดแบตเตอรี่ของรถยนต์พลังงานใหม่ประกอบด้วยฝาครอบกล่องด้านบน ถาดแบตเตอรี่ และเปลือกด้านล่างเป็นหลัก ในฐานะส่วนประกอบรับน้ำหนักของชุดแบตเตอรี่ ไม่ว่าโครงสร้างและเค้าโครงของกล่องด้านล่างของชุดแบตเตอรี่จะเหมาะสมหรือไม่นั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับอายุการใช้งานของชุดแบตเตอรี่ ดังนั้นในการออกแบบโครงสร้างโปรไฟล์โลหะผสมอลูมิเนียมของกล่องด้านล่าง นอกจากจะพิจารณาถึงน้ำหนักเบาและความบางปานกลางในระหว่างกระบวนการปั๊มแล้ว ยังจำเป็นต้องพิจารณาถึงความซับซ้อนของพื้นผิวถนนและรูปแบบการชนที่หลากหลายที่เป็นไปได้ในระหว่างการขับขี่รถยนต์พลังงานใหม่ ปรับโครงสร้างของพื้นที่ที่เกี่ยวข้องให้เหมาะสม เพิ่มซี่โครงเสริมแรงอย่างเหมาะสม ปรับปรุงความแข็งของกล่อง และหลีกเลี่ยงการเสียรูปจากแรงกระแทกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น Tesla, BYD, CATL, Weilai เป็นต้น ล้วนผลิตผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกล่องแบตเตอรี่อลูมิเนียม, บรรลุเป้าหมายในการมีน้ำหนักเบาพร้อมทั้งมีความแข็งแรงสูงของกล่องแบตเตอรี่

 

 

ตั้งแต่การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไปจนถึงการปั๊มร้อนและเทคโนโลยีการหล่อแบบผสมผสาน การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ๆ ต่างๆ ไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงสีเขียวและการพัฒนาที่ยั่งยืนของอุตสาหกรรมทั้งหมดอีกด้วย หากคุณสนใจผลิตภัณฑ์โลหะผสมอลูมิเนียม โปรดคลิกที่ลิงค์ด้านล่าง

 

https://www.stamping-welding.com/search/Aluminum.html