Intégration d'applications techniques et de technologies de traitement pour l'allègement automobile

 

Avec le développement rapide des nouveaux véhicules énergétiques et des industries de stockage d'énergie, le taux d'application des matériaux en alliage d'aluminium dans les composants clés tels que la structure de la carrosserie, la coque de la batterie de stockage d'énergie (boîtiers de batterie en aluminium, boîtier en aluminium, coque en aluminium pour cellules au lithium) a augmenté. L'alliage d'aluminium est devenu un matériau important pour l'allègement des automobiles et les pièces structurelles des systèmes électriques en raison de sa faible densité, de sa haute résistance, de sa recyclabilité et de ses excellentes performances de traitement.

 

(1) Application d'alliages d'aluminium moulés

Dans la construction automobile, les alliages d'aluminium moulé sont largement utilisés dans les blocs-cylindres de moteur, les carters de transmission, les collecteurs d'admission, les supports de suspension, les roues et les composants du système de freinage. Les éléments d'alliage couramment utilisés comprennent Si, Cu, Mg, Mn, Zn, Li, etc., et un rapport scientifique multi-éléments est utilisé pour former un système d'alliage avec d'excellentes performances globales.

 

À l'avenir, avec la vulgarisation de la conception intégrée des châssis et des systèmes de stockage d'énergie des véhicules à énergie nouvelle, la précision de moulage et les performances d'étanchéité du boîtier prismatique en aluminium (coque carrée en aluminium) et du boîtier en aluminium de la batterie LFP (coque en aluminium de la batterie au lithium fer phosphate) deviendront des indicateurs importants.

La nouvelle génération de procédés de moulage, tels que la méthode de forgeage des composites et la méthode de formage semi--solide, améliorent les performances d'application des alliages d'aluminium dans les pièces structurelles à haute-résistance et-à parois minces.

(2) Le rôle des alliages d'aluminium déformés dans les carrosseries légères
Les alliages d'aluminium déformés (y compris les tôles et bandes, les profilés extrudés et les matériaux forgés) sont largement utilisés dans les panneaux de carrosserie, les cadres, les systèmes de refroidissement et les pièces de suspension. Son effet de légèreté est significatif : par exemple, une carrosserie portante entièrement en -aluminium-peut réduire le poids de plus de 200 kg par rapport à une carrosserie en acier traditionnelle.

Dans le domaine de la fabrication de véhicules à énergies nouvelles, les panneaux extérieurs de la carrosserie utilisent souvent des alliages de la série 6000, les panneaux intérieurs utilisent des alliages 5052-O et les matériaux du cadre sont principalement des alliages 5182-O. Ces alliages ont également une ductilité élevée, une excellente soudabilité et une résistance à la corrosion.

Des alliages personnalisés, tels que les séries 6N01, 2036 et 2008, sont également utilisés dans certaines structures pour renforcer les cadres de porte et les structures d'absorption d'énergie d'impact.

 

Des systèmes de matériaux similaires sont également largement utilisés dans la fabrication de-boîtiers de batterie à haute résistance, tels que le boîtier de cellule prismatique et les cellules en aluminium de batterie prismatique LiFePo4, pour garantir la densité énergétique et la stabilité structurelle.

 

 

 

Les trois éléments fondamentaux d’une conception légère comprennent :

 

L'utilisation de matériaux légers (tels que l'aluminium, le magnésium, le CFRP et les plastiques techniques) ;

Optimisation de la conception structurelle ;

Intégration de technologies avancées de formage et d’assemblage.

 

L'alliage d'aluminium, avec une densité d'environ un tiers de celle de l'acier et des propriétés d'absorption d'énergie supérieures, est devenu le matériau métallique léger préféré. Par rapport à l'acier traditionnel, l'aluminium peut réduire le poids d'environ 60 % tout en conservant des performances comparables et en absorbant environ 50 % d'énergie d'impact en plus.

 

Dans le système de fabrication de véhicules à énergie nouvelle, ce type de matériau en aluminium à haute résistance-est également utilisé dans les boîtiers de modules de batterie, les boîtiers en aluminium de pack (coques en aluminium de bloc de batterie) et les structures de compartiment d'énergie associées, ainsi que dans les matériaux de coque de précision tels que le boîtier en aluminium 3003-H14 (coque en aluminium 3003-H14).

 

 

 

L'application généralisée des alliages d'aluminium dans les coques de corps légers et de modules de stockage d'énergie impose également des exigences plus élevées aux processus de connexion.

 

(1) Rivet auto-perçant (SPR)

Le procédé SPR est une technologie de connexion à froid permettant de relier plusieurs plaques métalliques sans endommager le revêtement.

 

Les avantages incluent :

Applicable aux combinaisons de différents matériaux et épaisseurs ;

La résistance au rivetage est supérieure à celle du soudage par points.

Aucun impact thermique, respectueux de l'environnement ;

Il peut être utilisé en combinaison avec des procédés adhésifs.

Actuellement, le SPR est largement utilisé dans l'assemblage de corps en aluminium et de coques en aluminium de cellules au lithium (coques en aluminium de cellules de batterie au lithium) de véhicules à énergie nouvelle.

 

(2) Soudage par transfert de métal à froid (CMT)

CMT est une méthode de soudage MIG/MAG à faible apport thermique qui permet de souder des plaques d'aluminium d'une épaisseur de seulement 0,3 mm et de réaliser un soudage de métaux différents en acier-aluminium.

 

Cette technologie permet à un boîtier en aluminium pour batterie au lithium-ion d'obtenir une connexion à haute résistance-avec différents supports et cadres, tout en contrôlant efficacement la génération de phases fragiles et en améliorant la durée de vie des joints soudés.

 

(3) Technologie de soudage laser et de moulage sous vide

Le soudage au laser permet un contrôle des cordons de soudure de haute-précision avec une densité d'énergie élevée et est largement utilisé dans le processus d'emballage des boîtiers prismatiques en aluminium.

 

La technologie de moulage sous pression sous vide a été vérifiée dans la fabrication de grandes pièces structurelles en aluminium et de coques de compartiments de batterie pour les véhicules à énergies nouvelles. Il peut éliminer efficacement les défauts des pores et améliorer la densité structurelle et la conductivité thermique.

 

 

 

Poutres anti-collision :Les alliages 6063 et 7029 permettent une absorption d'énergie élevée et une déformation contrôlée.

Gros composants :Une combinaison de moulage sous vide-et de forgeage liquide améliore la densité structurelle et la résistance à la fatigue.

Composants structurels du module de batterie :Le boîtier en aluminium de la batterie LFP et la coque en aluminium à cellules prismatiques sont utilisés pour optimiser la dissipation thermique, la résistance aux chocs et la compatibilité de l'assemblage de modules.

 

 

Les composites en alliage d'aluminium (feuilles composites, bandes composites et feuilles composites) sont largement utilisés dans les systèmes d'échange thermique automobiles et les composants de refroidissement des systèmes de stockage d'énergie.

 

Leurs structures composites multi-couches (2 à 5 couches) offrent une excellente conductivité thermique, résistance à la corrosion et soudabilité, ce qui les rend adaptées à la fabrication de boîtiers de refroidissement de batterie, de structures de support BMS et de modules de gestion thermique.

 

À l'avenir, des produits tels que le boîtier en aluminium 3003-H14 et le boîtier prismatique en aluminium continueront d'optimiser la protection contre la corrosion de surface et la précision du moulage, contribuant ainsi au fonctionnement stable et à long terme des composants structurels des véhicules à énergie nouvelle et des systèmes de stockage d'énergie.

 

 

La tendance à l'allègement dans les secteurs de l'automobile et du stockage d'énergie conduit à l'utilisation d'alliages d'aluminium depuis les pièces de carrosserie traditionnelles jusqu'aux composants de base tels que les boîtiers de batteries de nouvelle énergie, les boîtiers en aluminium pour les packs et les cellules prismatiques en aluminium des batteries LiFePo4.

 

En intégrant des systèmes d'alliage à haute résistance, des technologies avancées de connexion par soudage et des processus intelligents de moulage sous pression, les boîtiers en aluminium pour les batteries au lithium-ion et les boîtiers de cellules prismatiques deviennent des fondations structurelles clés pour la fabrication de nouveaux équipements énergétiques, fournissant un support solide pour l'amélioration des performances des véhicules et la transition vers une fabrication verte.