État actuel du développement des alliages d'aluminium légers pour les véhicules à énergie nouvelle

 

Approches techniques pour l'allègement des véhicules à énergies nouvelles

 

Il existe actuellement trois principales approches techniques pour les véhicules légers à énergie nouvelle :
① Matériau léger, utilisant principalement de l'acier à haute résistance, un alliage d'aluminium, un alliage de magnésium, un alliage de titane et des matériaux composites ;
② Structure légère, optimisant principalement la taille et la forme, la topologie, etc.
③ Processus léger, utilisant principalement des processus de fabrication avancés tels que le processus de formage hydraulique, le processus de formage par épissure laser, etc.

 

Avantages des matériaux en alliage d'aluminium léger pour les véhicules à énergie nouvelle

 

Parmi les matériaux légers actuels, les alliages d'aluminium ont une résistance élevée par rapport à l'acier à haute résistance, peuvent réduire le poids de la carrosserie du véhicule dans une large mesure, ont de bons effets de réduction de poids et ont une forte résistance à la corrosion, une faible difficulté de recyclage, un taux de recyclage élevé et présentent les avantages d'une protection environnementale verte, ce qui peut réaliser le recyclage et la réutilisation des ressources en aluminium dans la chaîne de l'industrie automobile ; par rapport aux alliages de magnésium, les alliages d'aluminium ont une résistance plus élevée et sont plus faciles à traiter, et les alliages de magnésium actuels sont principalement des alliages Mg-AI, et le prix des véhicules à énergie nouvelle utilisant directement des alliages d'aluminium est inférieur ; par rapport aux alliages de titane, les alliages d'aluminium ont une sensibilité relativement faible aux paramètres de traitement.

 

L'utilisation d'alliages d'aluminium présente donc un avantage de coût plus important : par rapport aux matériaux composites tels que les plastiques et les fibres de carbone, les alliages d'aluminium ont de meilleures perspectives d'application à grande échelle en raison du faible niveau de recherche et développement réel et de l'application des matériaux composites, qui ne peuvent pas être produits en masse. Par conséquent, les alliages d'aluminium sont devenus le matériau léger préféré pour les véhicules à énergie nouvelle à l'heure actuelle, tout en garantissant la qualité, la sécurité et l'économie des véhicules à énergie nouvelle, en réduisant le poids du véhicule et en augmentant l'autonomie de croisière du véhicule.

 

 

Technologie de formage d'alliage d'aluminium pour les véhicules à énergie nouvelle

 

La technologie de formage des alliages d'aluminium pour les véhicules à énergie nouvelle est principalement basée sur la technologie de formage par coulée et la technologie de formage semi-solide. En outre, il existe le formage par extrusion, le formage par forgeage, etc. La technologie de formage par coulée est la technologie de formage la plus importante pour les alliages d'aluminium pour les énergies nouvelles, y compris le moulage sous pression, le moulage par extrusion, le moulage de précision, etc. Parmi eux, les produits en aluminium formés par la technologie de formage par moulage sous pression ont un faible taux de rebut, une précision dimensionnelle de formage élevée et une bonne qualité de formage, et sont les plus largement utilisés. La technologie de formage semi-solide est une nouvelle technologie de formage. Lorsque l'alliage d'aluminium est dans un état semi-soluble entre solide et liquide, il peut obtenir un meilleur remplissage. Lorsqu'il est formé en conséquence, il peut améliorer la précision de formage et obtenir de meilleurs effets de formage. Cependant, cette technologie n'a pas encore été appliquée de manière mature et ne peut pas être utilisée pour produire en série des produits en alliage d'aluminium.

 

Classification des alliages d'aluminium dans les véhicules légers à énergie nouvelle

 

Les alliages d'aluminium utilisés dans les véhicules à énergie nouvelle sont principalement divisés en alliages d'aluminium coulés, alliages d'aluminium déformés, matériaux en aluminium expansé et matériaux composites à base d'aluminium. La qualité de formage des alliages d'aluminium coulés est stable et adaptée à la production de masse. 77 % des produits en aluminium des automobiles sont des alliages d'aluminium coulés. Comme il est formé sous forme de moulage, il est largement utilisé dans les composants complexes des véhicules à énergie nouvelle tels que les roues et les disques de frein. Les alliages d'aluminium déformés ont une résistance et une plasticité élevées, une structure serrée et une composition uniforme. Ils peuvent être divisés en deux catégories : l'aluminium déformé non traitable thermiquement représenté par l'aluminium pur ou les alliages de la série AI-S et l'aluminium déformé traitable thermiquement représenté par les alliages de la série AI-Mg-Si.

 

Ils sont largement utilisés dans les composants des véhicules à énergie nouvelle tels que les portières de voiture, les pare-chocs et les échangeurs de chaleur. En tant que matériau poreux, l'aluminium expansé présente de bonnes propriétés d'absorption et d'amortissement des chocs en raison de la présence de bulles dans sa matrice métallique. Il est utilisé dans certains composants de support des véhicules à énergie nouvelle pour améliorer la sécurité des collisions des composants correspondants. Par rapport à l'or non renforcé, les matériaux composites à base d'aluminium sont plus légers et ont une excellente résistance à l'usure. Ils conviennent aux conditions de travail difficiles et sont utilisés dans les composants des systèmes de batteries haute tension.

 

 

Les véhicules à énergie nouvelle sont principalement constitués de trois parties : un système de propulsion électrique, un système d'alimentation électrique et un système auxiliaire. Les alliages d'aluminium sont largement utilisés dans la carrosserie, le châssis, le boîtier de batterie, etc. des véhicules à énergie nouvelle.

 

Application légère de la carrosserie d'un véhicule à énergie nouvelle

 

Dans les véhicules à énergie nouvelle, la carrosserie représente une grande partie du poids du véhicule. L'utilisation de matériaux en alliage d'aluminium dans la carrosserie peut réduire le poids du véhicule tout en augmentant l'autonomie de conduite. Les plaques d'alliage d'aluminium pour la carrosserie des véhicules à énergie nouvelle sont principalement des alliages d'aluminium de la série 6-, tels que 6014, 6016, etc. Les alliages d'aluminium de la série 6- ont une excellente aptitude au formage, des performances d'ourlage, de brossage de peinture, de cuisson et ne forment pas facilement des ondulations inamovibles sur la surface de la carrosserie. Par conséquent, ils sont largement utilisés dans les revêtements extérieurs de carrosserie, tels que les carrosseries entièrement en aluminium de Weilai et Tesla.

 

L'alliage d'aluminium de la série 5- présente d'excellentes performances de formage et permet de former facilement des pièces complexes. Il s'agit du matériau privilégié pour les pièces structurelles et les revêtements intérieurs des véhicules à énergie nouvelle, tels que le panneau intérieur de porte arrière en alliage d'aluminium de la série 5- du Land Rover Discovery 4, le panneau intérieur de porte en alliage d'aluminium de la série 5- de la Mercedes-Benz Classe S et le panneau extérieur de capot de la Great Wall VV7. Cependant, le matériau de la série 5- est sujet à la formation de lignes pendant le processus de formage, il doit donc être contrôlé pendant le processus de formage. De plus, à mesure que la teneur en aluminium des carrosseries des véhicules à énergie nouvelle augmente, il est nécessaire d'accroître la recherche sur les applications de carrosserie dans la technologie de formage des alliages d'aluminium, la maintenance, etc., afin de réduire le coût de fabrication des carrosseries en alliage d'aluminium, de sorte que les carrosseries en alliage d'aluminium puissent également être popularisées dans les véhicules à énergie nouvelle bas de gamme.

 

Application légère des châssis de véhicules à énergie nouvelle

 

Le châssis d'une automobile est principalement composé de quatre parties : le système de transmission, le système de conduite, le système de direction et le système de commande. Par rapport aux automobiles traditionnelles, le système de transmission des véhicules à énergie nouvelle est passé de la transmission à moteur d'origine à trois schémas : une transmission à moteur unique, une transmission à moteur principal + moteur de moyeu de roue et une transmission à double moteur et à double arbre. En outre, le système de rotation et le système de freinage des véhicules à énergie nouvelle ont également changé. Étant donné que les véhicules à énergie nouvelle abandonnent le moteur, la direction assistée hydraulique d'origine a été remplacée par une direction assistée électrique et la pompe à vide hydraulique a été remplacée par une pompe à vide électrique.

 

Par conséquent, le rôle du châssis des véhicules à énergie nouvelle est le même que celui du châssis automobile traditionnel. La différence est que la position de support et d'installation du moteur a changé pour supporter et installer le groupe motopropulseur du moteur principalement composé d'unités de modules de batterie. À l'heure actuelle, le matériau principal du châssis automobile est l'acier TRIP. Par conséquent, dans le processus de conception du châssis des véhicules à énergie nouvelle, l'alliage d'aluminium peut être sélectionné pour remplacer les matériaux en acier TRIP afin de réaliser la conception d'automobiles légères. À l'heure actuelle, les pièces moulées en alliage d'aluminium YL118, ZL119, ZL120, etc. sont également bien utilisées dans les châssis automobiles. Par exemple, Ford Motor Company aux États-Unis utilise des alliages d'aluminium dans les disques de frein automobiles, Cadillac, Land Rover et d'autres utilisent des alliages d'aluminium dans les systèmes de suspension automobile, et NIO utilise la technologie de moulage sous vide poussé pour fabriquer des tours d'amortisseurs en alliage d'aluminium.

 

Application légère du bac à batterie pour véhicule à énergie nouvelle

 

Par rapport aux véhicules à carburant traditionnels, les batteries d'alimentation sont des composants uniques du système d'alimentation des véhicules à énergie nouvelle. Dans les véhicules à énergie nouvelle, les batteries d'alimentation représentent environ 30 % de la masse totale du véhicule, dont le poids du boîtier de batterie représente environ 20 % du poids de la batterie d'alimentation. Par conséquent, il s'agit d'une tendance générale à parvenir à un développement léger des boîtiers de batterie d'alimentation. Les avantages des matériaux en alliage d'aluminium, tels que la faible densité, une bonne dissipation de la chaleur, des propriétés chimiques stables et une bonne coulée sous pression, en font la direction dominante de l'application des matériaux des boîtiers de batterie.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Actuellement, la structure du boîtier du bloc-batterie des véhicules à énergie nouvelle est principalement composée d'un couvercle de boîtier supérieur, d'un plateau de batterie et d'une coque inférieure. En tant que composant porteur du bloc-batterie, la structure et la disposition raisonnables du boîtier inférieur du bloc-batterie sont directement liées à la durée de vie du bloc-batterie. Par conséquent, dans la conception de la structure du profilé en alliage d'aluminium du boîtier inférieur, en plus de prendre en compte un amincissement léger et modéré pendant le processus d'emboutissage, il est également nécessaire de prendre en compte la complexité de la surface de la route et les diverses formes de collision possibles pendant la conduite des véhicules à énergie nouvelle, d'optimiser la structure de la zone correspondante, d'augmenter de manière appropriée les nervures de renfort, d'améliorer la rigidité du boîtier et d'éviter efficacement la déformation par impact. Par exemple, Tesla, BYD, CATL, Weilai, etc. ont tous produit des produits correspondantsboîtes à batteries en aluminium, atteignant l'objectif d'être léger tout en obtenant une résistance élevée duboîtier de batterie.

 

 

Du soudage au laser à l'emboutissage à chaud en passant par la technologie intégrée de moulage sous pression, l'application de diverses nouvelles technologies améliore non seulement l'efficacité de la production et la qualité des produits, mais favorise également la transformation verte et le développement durable de l'ensemble de l'industrie. Si vous êtes intéressé par les produits en alliage d'aluminium, veuillez cliquer sur le lien ci-dessous.

 

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