高端铝型材在新能源汽车上的应用

放大  缩小 日期:2020-06-23     来源:上海有色网    作者:中国汽车材料网    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:【汽车用铝合金】近日, 广东和胜工业铝材股份有限公司副总工程师李承波分享了从汽车轻量化背景、高性能铝合金型材在汽车上的应用、汽车用高性能铝型材检测技术等多个角度解析铝型材在新能源汽车上的发展。汽车轻量
       【汽车用铝合金】近日, 广东和胜工业铝材股份有限公司副总工程师李承波分享了从汽车轻量化背景、高性能铝合金型材在汽车上的应用、汽车用高性能铝型材检测技术等多个角度解析铝型材在新能源汽车上的发展。
 
汽车轻量化背景
汽车用铝合金
 
       新能源汽车四化:轻量化、智能化、网络化、电动化。

       针对纯电车型,整车降重10%,续航里程提升13.5%左右;汽车重量每减轻10%,百公里加速时间可降低5%;汽车重量每减轻50kg,百公里制动距离可降低1.25米。(除空气动力学阻力以外, 车辆运行阻力都与重量密切相关。)
 
汽车用铝合金
 
       新能源轻量化材料研究:纯电动汽车整车重量若降低 10kg,续驶里程则可增加 2.5km。提升电动汽车的续驶里程,除了加强电池和驱动系统之外,与车身轻量化的程度也密不可分,而车身轻量化最明显的特征就是材料的选择。目前,应用于新能源汽车的轻量化材料主要有高强度钢、汽车用铝合金、镁合金、碳纤维等几种。
 
汽车用铝合金
 
       根据《节能与新能源汽车技术路线图》的路线预测,到2025年,国内汽车用铝合金零部件市场空间有望达到3365.7亿元左右。
 
汽车用铝合金
铝合金材料——轻量化与动力电池外壳材料主流
 
       汽车用铝合金的密度只有钢铁的1/3,具有轻质、可回收和易成形的特点。铝材碰撞时可吸收大量能量,可在轻量化的同时提高汽车的安全性。

       理论上铝制汽车可以比钢制汽车减轻重量达30%-40%,大量使用铝合金的汽车,平均每辆汽车可降低质量300kg。

       轻量化与高安全性使得汽车用铝合金电池外壳成为动力电池外壳主流。采用铝合金的电池壳体相比钢壳更薄,相对质量更轻。此外,一旦电池出现爆炸,锂电池铝壳也比钢壳的迸发力较弱,铝壳动力电池造成的危害相对更低。

铝合金材料的特点及成型

       材料特点:较低的密度、优异的导热性、良好的阻尼减震性、良好的耐腐蚀性;
 
       加工成型:冷成型、温成型、热成型、半固态成型。
 
       汽车用铝合金材料被越来越多的主机厂所采用
 
汽车用铝合金
 
       新能源汽车用铝合金:电池箱体类、液冷板类、汽车前后防撞梁类、减震件类、新能源汽车电器支架类、CCB仪表盘支架类及下车身铝型材零部件。需要提出铝材材料选用、产品结构优化、产品系统CAE分析、工艺优化、降本优化等一整套完整的解决方案。
汽车用高性能铝合金型材要求:强度越来越高,型腔越来越复杂,壁厚越来越薄。
 
       200MPA级300MPa级400MPa级500MPa级600MPa级
 
汽车用铝合金
 
汽车用高性能铝合金型材介绍

汽车用铝合金
高性能铝型材在汽车Pack 箱体上的应用
汽车用铝合金
 
       目前主流纯电动电池箱体80%以上属于上面两种结构或两种结构的变种。因此对以上两种结构进行研究,对铝托盘轻量化发展方向具有一定的意义。

       具备生产新能源汽车电池托盘所需的设备和生产能力,其中包括:挤压型材,弯曲成型,搅拌摩擦焊(FSW焊接),机器人弧焊(CMT焊接),龙门铣加工中心等,可生产各类PHEV和EV电池托盘。

       汽车电池托盘具有重量轻,强度高,结构稳固,尺寸精度高,外形美观等特点,可满足IP67防护等级,已成为多家知名新能源汽车制造厂家和动力电池厂商的一级供应商。
 
高性能铝型材在汽车模组及电池上的应用
 
汽车用铝合金
 
       改进型合金 M303(以3003 合金为基础)进行挤压、拉拔加工,得到高精度、高强韧、耐腐蚀的大断面薄壁矩形管/圆管,用于大功率动力锂电池外壳。
 
汽车用铝合金
 
高性能铝型材在热管理系统的散热器上应用

       扁管:1、用于生产扁管、口琴管的铝合金有1070、3003以及自主开发的专用改进型合金S120(降低合金成分,利于型材成型和后续的五金加工,优于一般3003合金的防腐性能);
                  2、特殊专用锯台可保证锯口满足客户要求;
                  3、全自动超声波清洗机,除去型材表面油污及内孔铝屑,满足电池产品高洁净度要求。
 
各类散热器类型及优劣势对比
汽车用铝合金
 
高性能铝型材在汽车防撞结构件上的应用

       防撞结构件——高强韧铝合金(6082、7046、7T09)
       弯曲开裂与材料微观组织关联度高,通过元素优化设计及工艺过程开发,获得完全纵向纤维组织的材料弯曲性能最佳,实现强化相细小弥散的析出,保持汽车用铝合金高强韧性能,提高材料的耐腐蚀性能。该材料符合大众TL116材料规范-C32标准,符合奔驰DBL4919材料规范碰撞件标准。尤其适合防撞结构件型材生产。

       吸能结构件——高强韧铝合金(6063、6008、7003)
       吸能盒又是另外的情况,依赖材料学常规思维无法确定材料的吸能效果,通常人们认为延伸率高的材料在压缩时不易开裂,必拓铝业研究员做大量实验表明,汽车用铝合金的轴向压缩性能,最好用平均压粹力表述( mean crush force)MCF,与拉伸强度呈线性增加,延伸率不是压碎过程中破裂敏感性的良好预测指标,在所测试的各种合金中,AA6008具有零裂纹时的最高强度。同样力学性质的材料,纤维组织的产品表现出最优的吸能效果。

       吸能结构件:抑制再结晶有利于提高抗压溃性能

       高性能铝型材在汽车零部件上的应用:汽车内饰件、汽车天窗导轨、汽车行李架。

高性能铝型材在汽车零部件上的应用

       高导电Al-Mg-Si合金:6101标准合金开发应用,其挤压材适合折弯加工,具有较高的导电性能。

       以直径14.8 棒材进行测试,所得典型值。
汽车用铝合金
汽车用高性能铝型材检测技术

       型材组织缺陷检测与材料失效分析技术
汽车用铝合金
汽车用铝合金
总结及展望未来
 
       减重降本是汽车发展的主题。

       性能:强度要求越来越高;尺寸:宽度要求越来越宽;形状:型腔要求越来越复杂;壁厚:壁厚要求越来越薄;焊接:焊接性能要求越来越高;成本:成本要求越来越低。
 
 
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