Trong làn sóng đang bùng nổ của ngành công nghiệp phương tiện năng lượng mới toàn cầu, việc cải thiện hiệu quả năng lượng của xe và phạm vi mở rộng đã trở thành trọng tâm cốt lõi của sự cạnh tranh giữa các nhà sản xuất ô tô chính. Là thành phần cốt lõi của động cơ, Vỏ động cơ nhôm . Từ nâng cấp vật liệu đến quá trình đổi mới, vỏ động cơ nhôm đang đẩy ngành công nghiệp xe năng lượng mới hướng tới kỷ nguyên hiệu suất cao hơn với thái độ mới.
1. Sự cấp bách của các phương tiện năng lượng mới cho nhu cầu nhẹ
Sự lo lắng về thời lượng pin của các phương tiện năng lượng mới luôn là yếu tố chính hạn chế sự phát triển của ngành công nghiệp. Vào thời điểm mà công nghệ pin chưa tạo ra một bước đột phá mang tính cách mạng, việc giảm trọng lượng của chiếc xe đã trở thành một cách quan trọng để cải thiện hiệu quả năng lượng. Vỏ động cơ truyền thống chủ yếu sử dụng gang hoặc thép. Mặc dù chúng có sức mạnh cao, nhưng chúng có trọng lượng lớn, dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng xe tăng. Theo dữ liệu của ngành, mỗi lần giảm trọng lượng xe 10%, mức tiêu thụ điện năng có thể giảm 5% - 8% và phạm vi có thể tăng 3% - 5%. Do đó, thiết kế nhẹ không chỉ có thể trực tiếp giảm khả năng chống lái xe mà còn làm giảm áp suất tải pin và gián tiếp kéo dài thời gian phục vụ pin.
Ngoài ra, với sự phát triển thông minh và cao cấp của các phương tiện năng lượng mới, các cấu hình nội thất liên tục được làm giàu và sự gia tăng các thành phần như thiết bị điện tử và hệ thống thoải mái đã tăng thêm trọng lượng của xe. Trong bối cảnh đó, vỏ động cơ nhôm đã trở thành vật liệu đầu tiên đạt được động cơ nhẹ nhờ những lợi thế tự nhiên của mật độ thấp và cường độ cao. Tuy nhiên, vẫn còn chỗ để tối ưu hóa trong thiết kế cấu trúc và quá trình vỏ động cơ nhôm truyền thống, và sự đổi mới công nghệ sắp xảy ra.
2. Đường dẫn kỹ thuật của thiết kế nhẹ của vỏ động cơ nhôm
Về mặt đổi mới vật liệu, nhân viên R & D đã cải thiện hiệu suất vật liệu bằng cách tối ưu hóa công thức hợp kim nhôm. Hợp kim nhôm mới được thêm vào với các yếu tố kim loại nhẹ như magiê và lithium để đảm bảo sức mạnh trong khi giảm mật độ. Ví dụ, mật độ của một số vật liệu hợp kim nhôm cấp hàng không chỉ là 2,4g/cm³, làm giảm trọng lượng 15% - 20% so với hợp kim nhôm truyền thống. Đồng thời, các quá trình hình thành vật liệu tiên tiến, chẳng hạn như công nghệ đúc bán rắn, làm cho hợp kim nhôm dày đặc hơn và được tổ chức đều trong quá trình đúc, tránh lỗ chân lông bên trong, co ngót và các khiếm khuyết khác, và đảm bảo sức mạnh cấu trúc của trường hợp vận động trong khi giảm trọng lượng.
Tối ưu hóa thiết kế kết cấu là một chìa khóa khác để nhẹ. Các kỹ sư đã sử dụng công nghệ thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) và phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để mô phỏng cấu trúc của vỏ động cơ nhôm. Bằng cách loại bỏ các bộ phận dư thừa và tối ưu hóa bố cục của các xương sườn gia cố, cấu trúc nhẹ hơn mà không ảnh hưởng đến các tính chất cơ học. Ví dụ, thay đổi cấu trúc rắn truyền thống thành tổ ong hoặc cấu trúc rỗng không chỉ làm giảm trọng lượng, mà còn tăng cường khả năng chống rung của vỏ động cơ. Ngoài ra, việc áp dụng công nghệ đúc tích hợp làm giảm số lượng các bộ phận và liên kết lắp ráp, tiếp tục giảm cân và cải thiện hiệu quả sản xuất.
Về quy trình sản xuất, công nghệ xử lý chính xác cao đảm bảo việc thực hiện chính xác thiết kế nhẹ. Trung tâm gia công CNC nhận ra việc sản xuất chính xác các cấu trúc phức tạp của vỏ động cơ thông qua điều khiển kích thước cấp micron; Công nghệ in 3D phá vỡ các giới hạn xử lý truyền thống và có thể nhanh chóng tạo ra các nguyên mẫu nhà ở động cơ với các cấu trúc có hình dạng đặc biệt và có thành mỏng để tăng tốc lặp lại thiết kế. Đồng thời, những đổi mới trong các quá trình xử lý bề mặt, chẳng hạn như anodizing, oxy hóa vi sinh, v.v., cải thiện khả năng chống ăn mòn và tính thẩm mỹ của trường hợp vận động trong khi tránh việc bổ sung thêm trọng lượng do lớp phủ quá mức.
3. Cải thiện hiệu quả năng lượng của vỏ động cơ nhôm nhẹ trên xe năng lượng mới
Nhà ở động cơ nhôm Thiết kế hạng nhẹ đã mang lại những cải tiến đáng kể cho hiệu quả năng lượng của các phương tiện năng lượng mới. Đầu tiên, trọng lượng vận động giảm trực tiếp làm giảm điện trở quán tính trong quá trình lái xe, cải thiện hiệu quả lái xe động cơ. Lấy một chiếc xe điện thuần túy làm ví dụ, bằng cách sử dụng vỏ động cơ nhôm nhẹ, trọng lượng của xe giảm khoảng 30kg, mức tiêu thụ điện năng giảm 6%và phạm vi tăng thêm 20-30 km. Thứ hai, thiết kế nhẹ làm giảm áp suất tải của hệ thống treo, lốp xe và các bộ phận khác, giảm hao mòn cơ học, mở rộng tuổi thọ của các bộ phận và gián tiếp cải thiện hiệu quả năng lượng tổng thể của xe.
Ngoài ra, vỏ động cơ nhôm nhẹ giúp tối ưu hóa bố cục hệ thống điện của xe. Động cơ nhẹ hơn làm cho trung tâm phân phối trọng lực của xe trở nên hợp lý hơn, cải thiện sự ổn định xử lý và an toàn lái xe. Đồng thời, trọng lượng giảm cung cấp nhiều khả năng hơn cho bố cục không gian nội thất và mở rộng dung lượng pin, tăng cường hơn nữa khả năng cạnh tranh thị trường của các phương tiện năng lượng mới.
4. Triển vọng trong tương lai của công nghệ nhẹ của vỏ động cơ nhôm
Mặc dù trường hợp động cơ nhôm đã đạt được kết quả đáng chú ý trong thiết kế nhẹ, vì ngành công nghiệp phương tiện năng lượng mới phát triển theo hướng hiệu suất cao hơn và hướng thông minh hơn, vẫn còn chỗ rộng cho sự đổi mới công nghệ của nó. Trong tương lai, việc áp dụng các vật liệu mới sẽ trở thành chìa khóa. Ví dụ, công nghệ tổng hợp của hợp kim nhôm và sợi carbon, hợp kim magiê và các vật liệu khác dự kiến sẽ đạt được thêm trọng lượng của trường hợp vận động và cải thiện toàn diện về hiệu suất; Việc giới thiệu vật liệu nano có thể cung cấp cho các chức năng trường hợp động cơ như tự phục hồi, điều chỉnh thông minh và tản nhiệt.
Về quy trình sản xuất, công nghệ sản xuất thông minh sẽ được tích hợp sâu vào sản xuất nhà ở động cơ nhôm. Việc áp dụng xử lý tự động hóa robot và hệ thống kiểm tra chất lượng AI sẽ nhận ra sự kiểm soát chính xác quá trình sản xuất và giám sát khiếm khuyết thời gian thực; Công nghệ sinh đôi kỹ thuật số có thể tối ưu hóa các giải pháp thiết kế thông qua các mô hình ảo để rút ngắn chu kỳ R & D. Đồng thời, khái niệm sản xuất màu xanh lá cây sẽ thúc đẩy sự phát triển của sản xuất vỏ động cơ nhôm đối với carbon thấp và hình tròn, từ tái chế vật liệu đến giảm mức tiêu thụ năng lượng sản xuất và đạt được các mục tiêu phát triển bền vững trong tất cả các khía cạnh. .
