Forgeage d’alliages d’aluminium dans la fabrication automobile

Avec le développement de l’industrie automobile, la possession mondiale de voitures augmente d’année en année, et toutes sortes de véhicules électriques émergent également. La crise énergétique qui en résulte, la pollution de l’air et le réchauffement climatique deviennent de plus en plus graves, et les politiques et réglementations des gouvernements sur les émissions automobiles deviennent de plus en plus strictes. Que ce soit pour les véhicules à carburant ou les véhicules électriques, la légèreté des véhicules est un moyen important d’améliorer efficacement la compétitivité des produits. L’un des principaux moyens est d’utiliser des pièces métalliques légères pour remplacer les pièces en acier traditionnelles, afin de réduire les émissions des véhicules à carburant et d’améliorer l’endurance des batteries de véhicules électriques. La densité de l’alliage d’aluminium est faible et sa densité n’est que d’un tiers de celle de l’acier. Dans le même temps, sa conductivité thermique, sa capacité de traitement et sa résistance à la corrosion sont meilleures que celles de l’acier. L’effet de réduction de poids primaire des pièces en alliage d’aluminium typiques peut atteindre 30% ~ 40%, et l’effet de réduction de poids secondaire peut être encore augmenté à 50%. Les principaux processus de production de pièces en alliage d’aluminium sont divisés en coulée et forgeage. Les pièces produites par le processus de coulée sont principalement la coque et le support, tels que la culasse du moteur, la coque de la boîte de vitesses, la coque de l’appareil à gouverner, le support du moteur, le support de l’appareil à gouverner, etc. Les pièces produites par le processus de forgeage sont principalement des pièces avec des exigences de performance mécanique élevées, telles que les roues, le bras de commande du système de suspension du châssis, l’articulation de direction, le défilement du compresseur de climatisation, etc.

La norme de l’alliage d’aluminium est faite par la National Aluminum Industry Association (ISO), et la norme de l’alliage d’aluminium forgé (AA) est enregistrée par l’International Aluminum Industry Association. La norme pour la désignation de l’alliage d’aluminium forgé en Chine est gb / T 16474-2011 désignation d’aluminium forgé et d’alliage d’aluminium. En outre, les normes nationales pertinentes comprennent la composition chimique en aluminium forgé et alliage d’aluminium GB / T 3190-2020 et les profilés en aluminium extrudé et alliage d’aluminium GB / T 33910-2017 pour l’automobile. Les qualités de matériaux des pièces forgées en aluminium automobile typiques sont principalement des séries 6, telles que 6060, 6061, 6066 et 6082. Certains produits nécessitent également des matériaux de série 2, 4 séries, 5 séries et 7, tels que 2014, 4032, 5754 et 7075.

Pièces forgées en aluminium automobile typique et processus de formage roue intégrale alliage d’aluminium roue forgée intégrale est un type de produit continuellement développé en fonction des exigences de légèreté automobile, haute efficacité et économie d’énergie. Il est généralement fait d’alliage d’aluminium 6061 et 6082. Par rapport à la roue coulée traditionnelle, elle a une meilleure microstructure, un poids léger, une résistance élevée et une bonne qualité de surface. Cependant, en raison de la complexité du processus et de l’investissement important en équipements, son coût de fabrication reste élevé, ce qui ne peut être utilisé que dans les voitures particulières et les véhicules utilitaires haut de gamme. Le processus de formage de roues forgées intégralement sélectionne généralement différents flux de processus en fonction de différentes caractéristiques de la structure produit, de scénarios d’application et de lots. Les procédés de formage couramment utilisés et leurs applications sur le marché sont présentés dans le tableau 1. La roue entièrement forgée nécessite généralement un traitement post-forgeage tel qu’un traitement thermique, un usinage et un traitement de surface après le forgeage. Le procédé de traitement thermique T6 (traitement en solution solide + vieillissement artificiel) est généralement adopté pour le traitement thermique afin d’améliorer la résistance de chaque partie de la roue.

Bras de commande automobile, également connu sous le nom de bras oscillant, est une partie importante du système de châssis automobile. Ses propriétés mécaniques complètes jouent un rôle essentiel dans la sécurité et la stabilité des véhicules. Il est généralement fabriqué en alliage d’aluminium 6082. Le bras de commande est divisé en bras de commande avant et bras de commande inférieur. Le bras de commande avant est le guide et le support de la suspension. Sa déformation affectera le positionnement de la roue et réduira la stabilité de conduite; Le bras de commande inférieur est principalement utilisé pour soutenir la carrosserie du véhicule, l’amortisseur et tamponner les vibrations pendant la conduite. Les premiers bras de commande étaient principalement en fonte, en acier coulé ou en tôle d’acier par estampage et soudage. Avec l’amélioration de la technologie de traitement des matériaux, le bras de commande en alliage d’aluminium forgé remplace progressivement le bras de commande en acier et réalise une application par lots sur des véhicules moyens et haut de gamme à la maison et à l’étranger, tels que le Xuanyi japonais, Xiaoke, Qijun, Langdong coréen, iveo américain, carnaval, Suteng européen, Passat, etc. Le processus de forgeage typique du bras de commande en alliage d’aluminium comprend généralement l’ébauche, le chauffage, la fabrication d’ébauches, le formage, le rognage, le traitement thermique et le nettoyage de surface. Selon la forme et la structure différentes des produits, le processus de fabrication des billettes peut adopter le forgeage en rouleaux, le laminage croisé et d’autres méthodes, et certains produits doivent également adopter le pliage et le pré-forgeage pour réduire la difficulté du forgeage final. Le traitement thermique effectue généralement une solution solide et un traitement de vieillissement pour améliorer les propriétés mécaniques des produits. Le grenaillage ou le sablage peuvent être utilisés pour le nettoyage de surface afin d’éliminer la peau d’oxyde sur la surface de la pièce et d’améliorer les propriétés mécaniques de la pièce. La jointure de direction est la pièce structurelle clé de l’ensemble de l’essieu avant de l’automobile et du système de suspension avant. Il relie l’essieu avant et le système de direction. Il supporte non seulement tout le poids de l’automobile et transmet la puissance de direction, mais supporte également la charge générée par l’impact du sol et le freinage latéral des roues. C’est une garantie puissante pour la sécurité de l’automobile pendant la conduite. L’articulation de direction est une pièce de sécurité complexe dans les composants du châssis de l’automobile. Le processus de forgeage de l’articulation de direction en alliage d’aluminium comprend généralement l’ébauche, la fabrication d’ébauches chauffantes, le pré-forgeage, le forgeage final, le rognage, le traitement thermique et le nettoyage des surfaces. Selon la structure du produit et la difficulté de formage, un chauffage ou plusieurs chauffages peuvent être effectués. Le processus de chauffage peut être avant tout processus de fabrication d’ébauches, de pré-forgeage et de forgeage final. Le traitement thermique adopte généralement également une solution solide et un traitement de vieillissement. Le processus de développement du compresseur de climatisation automobile à plaques à spirale a connu quatre générations. La première génération de compresseur est un compresseur à piston vertical alternatif, puis a évolué vers la deuxième génération de compresseur à plaque tournante, à bascule et à rayonnement radial, puis s’est développée en la troisième génération de compresseur rotatif, tel que les aubes rotatives, le piston roulant, la vis et le rotor triangulaire. Maintenant, la quatrième génération de compresseur scroll à haut rendement a été développée depuis plus de 20 ans et a réalisé l’industrialisation et la production à grande échelle. Le disque scroll (Figure 5) est le composant clé du compresseur scroll, qui peut être divisé en disque mobile et disque stationnaire. Le matériau est généralement en alliage de silicium d’aluminium 4032, avec une structure complexe et des exigences de haute performance. À l’heure actuelle, le processus de formage et de forgeage sous contre-pression en une ou deux étapes est généralement utilisé au pays et à l’étranger, et certaines entreprises utilisent également un processus de forgeage à matrice liquide.

L’application de la forge en alliage d’aluminium dans l’industrie automobile augmente progressivement. Cependant, en raison du prix élevé des pièces forgées en aluminium automobile, qui sont principalement utilisées dans les modèles haut de gamme, la demande totale du marché n’est pas importante. De plus, étant donné que la plupart des constructeurs automobiles sur le marché international sont des entreprises étrangères, il est difficile d’entrer dans leur système de fournisseurs. Pendant longtemps, la plupart des entreprises nationales produisant des pièces forgées en alliage d’aluminium ne peuvent fournir que des produits pour le marché après-vente, et les exigences de qualité des produits ne sont pas élevées, Manque de puissance pour améliorer continuellement la technologie de forgeage de l’aluminium. Avec le développement continu de l’automobile légère et de l’électrification, les constructeurs automobiles mondiaux sont confrontés à une concurrence de plus en plus féroce et à une pression sur les coûts. De plus en plus de produits de forgeage d’aluminium seront fabriqués directement en Chine, ce qui offre des possibilités de développement sans précédent aux entreprises nationales ayant une capacité de production de forgeage d’aluminium.