ҚЫСҚАША

Автомобиль шассисінің өшірме материалдары жай болаттан Жоғары беріктікті төмен қоспалы (HSLA) болаттар, Алдыңғы қатарлы жоғары беріктікті болаттар (AHSS) және алюминий қорытпаларының күрделі иерархияларына негізгі түрде өзгерді. Бұл өзгеріс электрлік көліктердің (EV) қозғалыс қашықтығы мен отынның пайдалы әсерін арттыру мақсатында автомобиль салмағын төмендету (жеңілдету) қажеттілігімен, қауіпсіздікті қадағаламай қалдырмай диктацияланады.

Көлденең балкалар мен жартылай рамалар сияқты конструкциялық шасси компоненттері үшін инженерлер негізінен Жоғары беріктікті Болаттың (AHSS) Даблдық Фазалы (DP) немесе TRIP болаты сорттарын немесе 6000-сериялы алюминийді таңдайды. Мыс пен мырыш жалпы штамповка санаттарында көрсетілгенімен, олардың шассидегі рөлі электр терминалдары мен жерге қосу нүктелеріне шектеледі, конструкциялық қолдауға емес. Сәтті өндіру заманауи материалдарға тән серпімді оралу мен қатайту құбылысын басқару қабілеті бар жоғары күшті сервопрессерлерді қажет етеді.

Салмақты азайту талабы: Неліктен шасси материалдары өзгеріп жатыр

Автокөлік өнеркәсібі массаны азайтуға, яғни жеңілдетуге үлкен қысымның астында тұр. Бұл тек CAFE стандарттарына сай іштен жану қозғалтқыштарының отын тиімділігін жақсарту туралы емес, сонымен қатар электрлік көліктер (EV) революциясы үшін тіршілік көрсеткішіне айналды. Электрлік көлікте шассидегі сақталған әрбір килограмм салмақ тура қозғалыс қашықтығын арттырады немесе кішірек, арзанырақ аккумулятор пакетін мүмкіндік береді.

Шасси автомобильдің "ілінбеген массасының" — иіндіктер, осьтер мен табақшалар сияқты іліністер арқылы ұсталмайтын салмақ — маңызды бөлігін құрайды. Ілінбеген массаны азайту көліктің динамикасы үшін негізгі мақсат болып табылады, себебі бұл басқаруды, жол сапарының ыңғайлылығын және іліністің жауап қайтаруын жақсартады. Сондықтан құрастыру иінтіректері мен тартқыштар үшін ауыр, қалың болатты пайдалану инженерлер үшін енді мүмкін емес.

Оның орнына өнеркәсіп салмаққа шаққандағы беріктігі жоғарырақ материалдарға көшті. Шойын болаттан екі-үш есе жоғары созылу беріктігі бар материалдарды пайдалана отырып, өндірушілер конструкциялық қаттылықты сақтай отырып, жұқа қабырғаларды қолдануы мүмкін. Бұл физикалық талаптар шабу қондырғыларының өзгеруге мәжбүр етті және жұмыс істеуі өте қиын материалдарды пішіндеу бойынша жаңа сауаттылықты талап етеді.

Болаттың дамуы: HSLA-дан AHSS және Боронға дейін

Автокөлік шассисін шабу үшін болат негізгі материал болып табылады, бірақ қолданылатын нақты маркалары әлдеқайда өзгерді. Төменгі көміртегілі жұмсақ болатқа ғана сүйену кезі өтті. Қазіргі кездегі шасси пішінделуі мен экстремалды беріктікті тепе-теңдікте ұстау үшін арналған жоғары өнімді болаттардың күрделі иерархиясына негізделеді.

Жоғары беріктікті төмен қоспалы (HSLA)

HSLA болаттары - жұмсақ болаттан бір қадам алға. Олар ванадий, ниобий немесе титан сияқты элементтердің аз мөлшерде қосылуы арқылы берікденеді. HSLA — суспензиялық иіндіктер мен көлденең қосылыстар сияқты жақсы пісіру мен орташа пішіндеуді талап ететін шасси компоненттері үшін негізгі материал болып табылады. Ол әдетте 280-ден 550 МПа-ға дейінгі серпімділік беріктігін қамтамасыз етеді, бұл қатты болаттардың сынғыш табиғатынсыз қалыңдықты азайтуға мүмкіндік береді.

Болаттың жоғары беріктік сорттары (AHSS)

AHSS - болат технологиясының соңғы шебін білдіреді. Бұл материалдар ерекше беріктік-пластикалық қасиеттер балансын қамтамасыз ететін көпфазалы микрокұрылымға ие.

• Екі фазалы (DP) болат: Жұмсақ феррит матрицасында қатты мартенсит аралдары бар DP болаты құрамында жоғары соққы энергиясын жұту қажет болатын бөлшектер үшін идеалды. Ол жиі шассидің күшейтілуі мен құрылымдық рельстерде қолданылады.
• TRIP (пластикалық деформация ынталандыратын) болат: Бұл марка деформацияланған кезде қатайиды, осылайша терең салу қажет болатын күрделі пішіндер үшін өте жақсы.
• Бор (қыздырып түсірілген) болат: Борлы болат критикалық маңызды қауіпсіздік торлары мен тіреулерде қолданылады және штамптау алдында шамамен 900°C-ға дейін қыздырылады. Негізінен дене-өзінде (body-in-white) қолданылатын болса да, ол ультрақатты шасси күшейтпелерінде де қолданыс табуда.

Алюминийдің альтернативасы: 5xxx, 6xxx және 7xxx сериялары

Алюминий жеңілдету саласында болатқа негізгі бәсекелестік ұсынады және тығыздығы шамамен болаттың үштен бірін құрайды. Шассиді штамптау үшін алюминий материалдың жоғары бағасын бағалауға мүмкіндік беретін максималды салмақты азайту үшін таңдалады. Бұл серпімсіз салмақты тиімді төмендетеді, бұл тікелей автомобильдің маневрленуін жақсартады.

6000-серия (Al-Mg-Si): Бұл шасси қолданыстары үшін ең көп тараған топ. 6061 және 6082 құймалары жылуға шыдамды және өте жақсы коррозияға төзімділікке ие. Олар беріктік пен пішінделушіліктің тепе-теңдігі қажет болатын субфреймдерде, басқару иінтілерінде және қозғалтқыштардың рамаларында кеңінен қолданылады.

5000-серия (Al-Mg): Жоғары беріктіктен гөрі пішіндеуге қабілеттілігі маңызды болатын ішкі панельдер мен күрделі тірегіштерде жиі қолданылатын, өте жақсы коррозияға төзімділігі мен жақсы дәнекерленуімен танымал бұл жылулық өңдеуге жатпайтын қорытпалар.

7000-сериясы (Al-Zn): Бұлар - кейбір болаттардың беріктігіне тең күшке ие алюминий әлемінің шынымен берік титандары. Дегенмен, пішіндеуге нашар қабілеттіліктеріне байланысты олар суық штамповкалау үшін әйгілі түрде қиын болып табылады және жиі қарапайым, жоғары жүктемелі конструкциялық арқалар үшін сақталады немесе жылы формалау әдістерін қажет етеді.

Салыстыру: рама үшін болат пен алюминий

Болат пен алюминийді таңдау сирек қарапайым шешім болып табылады; бұл құны, салмағы және өндірістік ыңғайлылығын қамтитын сауда талдауы болып табылады. Инженерлер жобалаудың алғашқы сатысында осы факторларды мұқият қарастыруы керек.

Алюминий салмақты таза түрде азайту бойынша алдыда болса да, АҚЖҚ осы айырмаға жақындап келеді. Өте берік болаттың ультра жұқа қалыңдығын қолдана отырып, инженерлер а существиялық төменірек құнымен алюминийге жақын салмаққа қол жеткізе алады. Дегенмен, қуат қашықтығы негізгі критерий болып табылатын премиум және өнімділік электромобилдер үшін алюминий жиі қосымша құнды оправдайды.

Өндірістік шақтар: Жоғары өнімді материалдарды штамптау

Берік материалдарға ауысу зауыт алаңында маңызды шақтар енгізді. АҚЖҚ және жоғары сортты алюминийді штамптау жұмсақ болатты штамптауға қарағанда экспоненциалды қиын. Екі негізгі дұшпан мыналар: серпімді қалпына келу және пластикалық қатайту .

Жалғастырғыш ашылғаннан кейін материал бастапқы пішініне қайтпақшы болғанда серпіндеу пайда болады. AHSS үшін бұл әсер өте күшті, сондықтан геометриялық дәлдікті сақтау қиын. Екінші жағынан, алюминий шаңғыда (қалыпқа материал жабысуы) және созу жылдамдығы тым жоғары болған кезде жыртылуы мүмкін. Бұл мәселелерді шешу үшін қазіргі заманғы тегістеу желілері алдыңғы серво қозғалтқыштарды пайдалануы керек. Дәстүрлі механикалық қозғалтқыштардан өзгеше, серво қозғалтқыштар бағдарламалық жүріс профилін қолдануға мүмкіндік береді — олар пішіндеу мүмкіндігінде дәлме-дәл баяулау арқылы жылуды және кернеуді азайтады, сосын цикл уақытын сақтау үшін тез шегінеді.

Жоғары дәрежедегі ортада сәтті болу үшін арнаулы мүмкіндіктері бар серік қажет. Shaoyi Metal Technology осы материалдар үшін қажетті алдыңғы қатарлы өндірістік қолдаудың түрін көрсетеді. IATF 16949 сертификаты мен 600 тоннаға дейінгі престік қуаты арқылы олар жедел прототиптеу мен массалық өндіріс арасындағы саңылауды жауып береді. Олардың сараптамасы басқару иінтілері мен рамалар сияқты жоғары беріктіктегі бөлшектердің күрделі құрылғы мен матрицаларын басқаруға мүмкіндік береді және соңғы бөлшек AHSS пен алюминийдің теориялық артықшылықтарын іске асырады.

Сонымен қатар, құрылғыларды жөндеу маңызды болып табылады. Жоғары беріктіктегі болатты (AHSS) матрицалау үшін TiAlN сияқты алдыңғы қатарлы қаптамалар қажет, бұл ерте тозуды болдырмауға көмектеседі. Инженерлер металдың бір ғана бөлшегін кесу алдында симуляциялық бағдарламалық жасақтамада серпінді деформацияны болжау арқылы өндіруге ыңғайлы дизайн жасауы (DFM) керек.

Қорытынды: Шасси материалының дұрыс стратегиясын таңдау

"Бір металл барлық машиналарға жарамды" дәуірі автомобиль жасауда аяқталды. Қазіргі уақытта оптималды шасси стратегиясы әртүрлі материалдарды пайдалануды, яғни дұрыс орынға дұрыс материалды орнатуды көздейді — қауіпсіздік тұтарына борлы болат, көлденең бекіткіштерге HSLA және бағыттауыш иінтіректерге алюминий.

Сатып алу бойынша менеджерлер мен инженерлер үшін негізгі назар шикізаттың құнын құрал-жабдықтың тозуы мен престің күші сияқты өндірістік нақты жағдайлармен теңестіретін жалпы құн теңдеуіне аударылуы тиіс. Автомобильдердің конструкциялары, әсіресе электромобилдердің скейтборд платформалары әрі қарай дамыта берсе, осы күрделі автомобиль шассисінің өшірме материалдары шешуші бәсекелестік артықшылық болып қала береді.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Автомобильді өшіру кезінде HSLA мен AHSS арасындағы айырмашылық неде?

Жоғары беріктіктегі төмен қоспалы (HSLA) болат микроскопиялық қоспа элементтерден пайда болатын беріктігімен сипатталады және әдетте пішіндеуге жеңіл болады. Дамытылған жоғары беріктіктегі болат (AHSS) күрделі көпфазалы микрокұрылымдарды (мысалы, екі фазалы немесе TRIP) пайдаланып, әлдеқайда жоғары созылу беріктігіне қол жеткізеді, бұл жұқа және жеңіл бөлшектерді мүмкіндік етеді, бірақ серпімділікті бақылау үшін одан да күрделі штамповка әдістерін талап етеді.

2. Неліктен алюминий шасси бөлшектері үшін қымбат болса да қолданылады?

Алюминий негізінен тығыздығының төмендігі үшін қолданылады, ол болаттың үштен бірін құрайды. Бағыттауыш иінтілері немесе бұрандалар сияқты шасси қолданыстарында бұл "серіппелемейтін массаны" азайтады және нәтижесінде автомобильдің басқарылуын, серіппелендіру реакциясын және жалпы отын тиімділігін немесе EV қашықтығын айтарлықтай жақсартады.

3. Мысты автомобиль шассисін штамптау үшін қолдануға бола ма?

Мыс металдық штамптауда стандартты материал болса да, ол конструкциялық рамаға өте жұмсақ және ауыр. Оның рамада қолданылуы шиналар, аккумулятор терминалдары және конструкциялық рамаға бекітілетін жерге қосылатын клипстік сияқты электр құрылғылармен шектеледі.

4. AHSS шасси бөлшектерін штамптау үшін қандай престік тоннажды қажет етеді?

AHSS-ті штамптау көп жағдайда сервотехнологияны пайдаланып, пішіндеу жылдамдығын бақылау және материалдың серпімді қалпына келуін (серпімді қайту) басқару үшін 600-1000 тонналық престерді қажет етеді, өйткені материалдың өте жоғары серпімділік шегіне байланысты төменгі көміртегілі болатқа қарағанда көп қажет.