Регистрация
Научная социальная сеть ученых-информационный исследовательский журнал о науке: публикацией статей, форум обсуждения

Категории

Инновационный проект энергосберегающей технологии по снижению веса автомобиля

Главным показателем применяемости металлических материалов для кузова легкового автомобиля является соотношение стоимости, технологичности и эксплутационных свойств. Наиболее важными требованиями к металлическим материалам на передовых автомобильных фирмах в настоящее время являются: понижение веса материала, применение для многих деталей кузова легких материалов, применение замкнутых циклов производства с целью выполнения требований по охране окружающей среды.
Основным материалом для изготовления кузова легкового автомобиля, является, плоский тонколистовой холоднокатаный прокат из малоуглеродистой стали, и его модификации по химическому составу с задачами получения стали повышенной пластичности, прочности путем различных температурных режимов прокатки и отжига.
Основными эксплуатационными свойствами материала для изготовления кузова является: сопротивление усталости, сопротивление динамическим нагрузкам, сопротивление коррозии.
Основной аспект применения материалов для деталей кузова легкового автомобиля с пониженным весом это снижение веса кузова без потери жесткости конструкции и прочности, долговечности, безопасности; и самый важный аспект в настоящее время – снижение удельного расхода топлива. А как следствие, снижение СО2 согласно требованиям по охране окружающей среды. Удельный расход топлива зависит от уровня совершенствования двигателя, трансмиссии автомобиля, но главная зависимость это снижение инерционных масс всех видов движения. Следовательно, требуется снижение веса сборочных узлов автомобиля имеющих большую массу. Это кузов, диски колес, двигатель, подвеска в сборе, сидения.
В настоящее время для изготовления алюминиевых деталей автомобиля используются следующие технологии: литьё, ковка, листовая штамповка и сверхпластическое формирование воздухом или жестким пуансоном. Инновационный проект предлагает использовать известную технологию с 1960г литьё намораживанием, которая близка к литью в пресс-форму, но более с высоким КИМ 0,95-0,97.
Стоимость деталей кузова зависит от стоимости применяемой технологии изготовления и от стоимости материала этих деталей.
Проведем сравнительный расчет изготовления некоторых деталей кузова выполненных вытяжкой, а также литьем в кокиль и в пресс-форму под давлением. Стоимость материала и изготовленных деталей возьмем в производствах ВАЗа на 07.2010г. Для сравнения определим стоимость одного килограмма литья в кокиль и литья под давлением в пресс-форму автомобильных деталей из алюминиевого сплава.
Так, например, труба впускная 2123-1008015-70, сплав алюминия АК9Т не менее 280 МПа (стоимость одной тонны в настоящее время 70,800 руб.), масса отливки 2,1кг, коэффициент использования материала (КИМ) 0,32, масса расхода залитого сплава на отливку (н/р) 6,533кг, цеховая цена на отливку 289,36 руб., тогда цеховая стоимость одного кг отливки при технологии литьё в кокиль для этой детали 137,79 руб. (289,36: 2,1).
Стоимость технологии 1кг литья в кокиль алюминиевого сплава состоит из цеховой себестоимости за минусом стоимости материала, затем деленное на вес отливки Ц технологии литья в кокиль 1кг Al= [289,36-(70,8?2.1)]: 2,1=67 руб.
Картер сцепления 2109-1601015-70, литье под давлением в пресс-форму из алюминиевого сплава АК12М2, Временное сопротивление не мене 140 МПа. Стоимость одной тонны в настоящее время 70570 руб, масса отливки 6,12кг, КИМ 0,76, масса залитого металла на отливку (н/р) 8,07кг, цеховая себестоимость за отливку 501 руб., тогда цеховая стоимость одного кг отливки под давлением 81,86 руб.(501:6,1). Стоимость технологии 1кг литья в пресс-форму из алюминиевого сплава состоит из цеховой себестоимости за минусом стоимости материала, затем деленное на вес отливки Ц технологии литья в пресс-форму 1кг Al= [501-(70,57?6.12)]: 6,12=11,29 руб.
Вытягиваемые детали кузова автомобиля из автолиста бывают мелкие и крупные из различного материала и стоимости. А также детали с различным КИМ и весом. Для расчета стоимости технологии 1кг штампуемой детали возьмем детали основания кузова ВАЗ-1118, который состоит в основном из 50 деталей без различных мелких деталей: усилителей; кронштейнов; шпилек и болтов (см. таблицу).
По табличным данным, среднее значение 1 штампуемой панельной детали толщиной 1,0 мм при норме расхода 4,1кг весом 2,36кг при цене 23,79 руб. с себестоимостью 125,44руб, тогда стоимость 1кг штампуемой детали будет, Ц технологии детали штампуемой из автолиста 1кг Fe= [125,44-(23,79?2,36)]: 2,36=29,36 руб.
Анализ стоимости рассмотренных технологий изготовления деталей показывает, что себестоимость литья в пресс-форму 1кг из алюминиевого сплава наиболее выгодное по сравнению технологии штампуемой детали 1кг из стального автолиста в 2,6 раза (29,36 : 11,29) при среднем КИМе 0,553.
Проведем расчет себестоимости деталей основания кузова изготовленных из алюминиевого сплава АК9Т намораживанием стоимостью за 1кг 70,80руб. Тогда, [(118 ? 2,7)/ 7,8] ?1,43= 58,41кг будет вес деталей основания кузова. Цеховая себестоимость деталей основания кузова ВАЗ-1118 из алюминиевого сплава 4135,43 руб. (58,41?70,80).
Экономический эффект снижения цеховой себестоимости при намораживании деталей основания кузова из алюминиевого сплава 2137руб. (6272,4-4135,43). Снижение веса кузова на 59,59кг. Вес основания кузова из алюминиевого сплава будет 58,41кг.
Экономический эффект от снижения закупок автолиста для штамповки деталей основания кузова 2576,89 руб.[(118 -58,41) : 0,553] ? 23,79. На программу выпуска 200 000 автомобилей в год 515 378 000 руб.


Сравнительный расчет затрат электроэнергии для производства
основания кузова из стального проката и алюминиевого сплава

Для производства 1кг алюминиевого сплава, алюминия из глинозема с переплавом требуется 20 квт?час.
Для производства 1кг стального автолистового проката требуется 7 квт?час.
Вес основания кузова из алюминиевого сплава (см. таблицу) 58,41кг, норма расхода при намораживании деталей 0,95, тогда потребность алюминиевого сплава для основания будет 58,41/0,95 = 61,48кг, а электроэнергии 61,48?20 = 1279 квт?час.
Вес основания кузова из стального автолистового проката (см.таблицу) 118кг, норма расхода 0,553, тогда потребность стального автолистового проката 213,4кг, а электроэнергии 213,4?7 = 1493 квт?час.
Сбережение электроэнергии при производстве основания кузова намораживанием из алюминиевого сплава 214 квт?час.
Вызов Captcha
Перезагрузить изображение
Введите код подтверждения, указанный выше