Forja de aleación de aluminio en la fabricación de automóviles

Con el desarrollo de la industria del automóvil, la propiedad mundial de automóviles está aumentando año tras año, y también están surgiendo todo tipo de vehículos eléctricos. La crisis energética resultante, la contaminación del aire y el calentamiento climático son cada vez más graves, y las políticas y regulaciones de los gobiernos sobre las emisiones de automóviles son cada vez más estrictas. Ya sea para vehículos de combustible o vehículos eléctricos, el peso ligero de los vehículos es un medio importante para mejorar eficazmente la competitividad de los productos. Una de las principales formas es utilizar piezas metálicas ligeras para reemplazar las piezas de acero tradicionales, a fin de reducir las emisiones de los vehículos de combustible y mejorar la resistencia de las baterías de los vehículos eléctricos. La densidad de la aleación de aluminio es pequeña, y su densidad es solo un tercio de la del acero. Al mismo tiempo, su conductividad térmica, procesabilidad y resistencia a la corrosión son mejores que las del acero. El efecto primario de reducción de peso de las piezas típicas de aleación de aluminio puede alcanzar el 30% ~ 40%, y el efecto secundario de reducción de peso se puede aumentar aún más al 50%. Los principales procesos de producción de piezas de aleación de aluminio se dividen en fundición y forja. Las piezas producidas por el proceso de fundición son principalmente la carcasa y el soporte, como la culata del motor, la carcasa de la caja de cambios, la carcasa del engranaje de dirección, el soporte del motor, el soporte del engranaje de dirección, etc.; Las piezas producidas por el proceso de forja son principalmente piezas con altos requisitos de rendimiento mecánico, como ruedas, brazo de control del sistema de suspensión del chasis, nudillo de dirección, desplazamiento del compresor de aire acondicionado, etc.

El estándar de aleación de aluminio está hecho por la Asociación Nacional de la Industria del Aluminio (ISO), y el estándar de aleación de aluminio forjado (AA) está registrado por la Asociación Internacional de la Industria del Aluminio. El estándar para la designación de aleación de aluminio forjado en China es GB / T 16474-2011 aluminio forjado y designación de aleación de aluminio. Además, los estándares nacionales relevantes incluyen gb / T 3190-2020 de aluminio forjado y composición química de aleación de aluminio y perfiles de aleación de aluminio extruido GB / T 33910-2017 para automóviles. Los grados de material de las piezas forjadas de aluminio automotriz típicas son principalmente de la serie 6, como 6060, 6061, 6066 y 6082. Algunos productos también necesitan materiales de serie 2, serie 4, serie 5 y serie 7, como 2014, 4032, 5754 y 7075.

Las piezas forjadas de aluminio típicas de automóviles y el proceso de conformado de la rueda integral de aleación de aluminio de la rueda forjada integral es un tipo de producto desarrollado continuamente en función de los requisitos de peso ligero del automóvil, alta eficiencia y ahorro de energía. Generalmente está hecho de aleación de aluminio 6061 y 6082. En comparación con la rueda de fundición tradicional, tiene una mejor microestructura, peso ligero, alta resistencia y buena calidad de superficie. Sin embargo, debido al complejo proceso y la gran inversión en equipos, como resultado, su costo de fabricación sigue siendo alto, que solo se puede utilizar en automóviles de pasajeros y vehículos comerciales de alta gama. El proceso de conformado de ruedas forjadas integralmente generalmente selecciona diferentes flujos de proceso de acuerdo con diferentes características de la estructura del producto, escenarios de aplicación y lotes. Los procesos de conformado comúnmente utilizados y sus aplicaciones en el mercado se muestran en la Tabla 1. La rueda forjada integralmente generalmente necesita tratamiento posterior a la forja, como el tratamiento térmico, el mecanizado y el tratamiento de la superficie después de la forja. El proceso de tratamiento térmico T6 (tratamiento de solución sólida + envejecimiento artificial) generalmente se adopta para el tratamiento térmico para mejorar la resistencia de cada parte de la rueda.

El brazo de control del automóvil, también conocido como brazo oscilante, es una parte importante del sistema de chasis del automóvil. Sus completas propiedades mecánicas juegan un papel vital en la seguridad y estabilidad de los vehículos. Generalmente está hecho de aleación de aluminio 6082. El brazo de control se divide en brazo de control frontal y brazo de control inferior. El brazo de control delantero es la guía y el soporte de la suspensión. Su deformación afectará el posicionamiento de la rueda y reducirá la estabilidad de conducción; El brazo de control inferior se utiliza principalmente para apoyar la carrocería del vehículo, el amortiguador y amortiguar la vibración durante la conducción. Los primeros brazos de control estaban hechos principalmente de hierro fundido, acero fundido o placa de acero por estampación y soldadura. Con la mejora de la tecnología de procesamiento de materiales, el brazo de control de aleación de aluminio forjado está reemplazando gradualmente el brazo de control de acero y realizando la aplicación por lotes en vehículos de gama media y alta en el país y en el extranjero, como Xuanyi japonés, Xiaoke, Qijun, Langdong coreano, iveo estadounidense, carnaval, Suteng europeo, Passat, etc. El proceso de forja típico del brazo de control de aleación de aluminio generalmente incluye blanking, calentamiento, fabricación de espacios en blanco, conformado, recorte, tratamiento térmico y limpieza de superficies. De acuerdo con la diferente forma y estructura de los productos, el proceso de fabricación de palanquillas puede adoptar forja de rollos, laminación cruzada y otros métodos, y algunos productos también deben adoptar la flexión y la pre forja para reducir la dificultad de la forja final. El tratamiento térmico generalmente lleva a cabo una solución sólida y un tratamiento de envejecimiento para mejorar las propiedades mecánicas de los productos. El granallado o el chorro de arena se pueden utilizar para la limpieza de la superficie para eliminar la piel de óxido en la superficie de la pieza de trabajo y mejorar las propiedades mecánicas de la pieza de trabajo. El nudillo de dirección es la parte estructural clave en el conjunto del eje delantero del automóvil y el sistema de suspensión delantera. Conecta el eje delantero y el sistema de dirección. No solo lleva todo el peso del automóvil y transmite la potencia de dirección, sino que también soporta la carga generada por el impacto del suelo y el frenado lateral de la rueda. Es una poderosa garantía para la seguridad del automóvil durante la conducción. El nudillo de dirección es una parte de seguridad compleja en los componentes del chasis del automóvil. El proceso de forja del nudillo de dirección de aleación de aluminio generalmente incluye blanking, calentamiento de blankmaking, pre forja, forja final, recorte, tratamiento térmico y limpieza de superficies. De acuerdo con la estructura del producto y la dificultad de formación, se puede llevar a cabo un calentamiento o calentamiento múltiple. El proceso de calentamiento puede ser anterior a cualquier proceso de fabricación en blanco, pre forja y forja final. El tratamiento térmico generalmente también adopta una solución sólida y un tratamiento de envejecimiento. El proceso de desarrollo del compresor de aire acondicionado automotriz de placa scroll ha experimentado cuatro generaciones. La primera generación de compresores es un compresor de pistón vertical alternativo, y luego evolucionó a la segunda generación de placa de lavado, placa basculante y compresor de radiación radial, y luego se convirtió en la tercera generación de compresores rotativos, como paletas rotativas, pistón rodante, tornillo y rotor triangular. Ahora, la cuarta generación de compresores scroll de alta eficiencia se ha desarrollado durante más de 20 años y ha realizado la industrialización y la producción a gran escala. El disco de desplazamiento (Figura 5) es el componente clave del compresor de desplazamiento, que se puede dividir en disco móvil y disco estacionario. El material es generalmente aleación de silicio de aluminio 4032, con estructura compleja y requisitos de alto rendimiento. En la actualidad, el proceso de formación y forja por presión de un paso o dos pasos hacia atrás se utiliza generalmente en el país y en el extranjero, y algunas empresas también utilizan el proceso de forja líquida de troqueles.

La aplicación de la forja de aleación de aluminio en la industria automotriz está aumentando gradualmente. Sin embargo, debido al alto precio de las forjas de aluminio automotrices, que se utilizan principalmente en modelos de gama alta, la demanda total del mercado no es grande. Además, dado que la mayoría de los fabricantes de vehículos en el mercado internacional son empresas extranjeras, es difícil ingresar a su sistema de proveedores. Durante mucho tiempo, la mayoría de las empresas nacionales que producen forjas de aleación de aluminio solo pueden proporcionar productos para el mercado postventa, y los requisitos de calidad del producto no son altos, Falta de potencia para mejorar continuamente la tecnología de forja de aluminio. Con el desarrollo continuo de los automóviles ligeros y la electrificación, los fabricantes mundiales de automóviles se enfrentan a una competencia cada vez más feroz y a una presión de costos. Cada vez más productos de forja de aluminio se producirán directamente en China, lo que brinda oportunidades de desarrollo sin precedentes para las empresas nacionales con capacidad de producción de forja de aluminio.