Новый спрос на энергетические транспортные средства для точной штамповки деталей
Новые энергетические транспортные средства, аккумуляторные батареи, легкие, точная штамповка, автомобильная цепочка поставок, системы электропривода, управление температурой
Мировая автомобильная промышленность переживает невиданную за столетие трансформацию энергосистемы. Уровень проникновения новых энергетических транспортных средств (NEV) вырос с менее чем 5% в 2020 году до более чем 35% в 2025 году и даже превысил 50% на европейском и китайском рынках поэтапно. Эта структурная трансформация оказывает глубокое и многомерное влияние на отрасль штамповки оборудования. Это не только меняет карту категорий штамповочных деталей, но и выдвигает требования к материалам, точности и надежности процесса. В этом документе анализируется, как новые энергетические транспортные средства могут стать двигателем спроса на прецизионную штамповку деталей из четырех ключевых модулей: аккумуляторной системы, системы электропривода, легкого корпуса и системы управления температурным режимом.
Чехол с аккумулятором: штампованный "Новый мир"
Блок аккумуляторной батареи является основной и наиболее ценной дополнительной сборкой для транспортных средств на новой энергии. Рынок деталей для штамповки корпуса подскочил почти с нуля до десятков миллиардов долларов. Корпус батареи разделен на три части: оболочка батареи, рама модуля и нижняя оболочка всего пакета. Корпус батареи обычно использует точный процесс глубокой вытяжки, используя никелированную стальную полосу или полосу из алюминиевого сплава толщиной от 0,3 мм до 0,8 мм, которая имеет чрезвычайно строгие стандарты однородности толщины стенки, герметичности воздуха и чистоты поверхности. Например, большой цилиндрический корпус батареи 4680, его соотношение глубина-диаметр превышает 1: 2,5, а традиционное многостанционное растяжение подвержено переломам или морщинам. Необходимо ввести гибкую кривую скорости и контроль усилия держателя заготовки сервопривода, чтобы контролировать интенсивность отказов ниже 50 частей на миллион.
В качестве структурной защитной части нижняя оболочка аккумуляторной батареи была приварена десятками штамповочных деталей в первые дни и в настоящее время развивается в направлении интегрированной крупномасштабной штамповки. Встроенная нижняя оболочка из алюминиевого сплава принимает пластины серии 6000 или серии 7000 и формируется многостанционной непрерывной штамповкой или последовательной штамповкой. Глубина штамповки может достигать более 200 мм, что выдвигает чрезвычайно высокие требования к дизайну канала охлаждающей воды и управлению тепловым балансом штампа. В то же время, чтобы соответствовать уровню герметизации аккумуляторной батареи IP67 / IP69K, плоскостность и точность отверстий фланцевой поверхности корпуса должны достигать менее 0,1 мм, что способствует глубокому соединению крупнотоннажного сервоусилителя и онлайн-лазерной измерительной системы. Крупные мировые производители аккумуляторов развивают свои собственные цепочки поставок для штамповки или создают собственные внутренние штамповочные мощности для обеспечения безопасности и стабильности поставок корпусов.
Штамповка деталей системы электропривода: задача высокой точности и высокой скорости
Система электрического привода заменяет двигатель и коробку передач топливного автомобиля, что предъявляет ряд требований к штамповке деталей, таких как статор двигателя и сердечник ротора, редуктор, корпус инвертора и соединительные медные стержни. Среди них статор двигателя и сердечник ротора ламинированы толщиной от 0,25 мм до 0,35 мм из неориентированной кремниевой стали, а точность штамповки напрямую влияет на эффективность двигателя. Штамповка листа из кремниевой стали относится к категории высокоскоростной микроштамповки. Время штамповки обычно составляет от 400 до 800 раз в минуту. Краевой зазор матрицы необходимо контролировать в пределах 3% -5% от толщины материала, а высота заусенцев не должна превышать 0,02 мм. По мере того, как скорость приводного двигателя приближается к более чем 20000 об / мин, требования к коэффициенту ламинирования и коаксиальности железного сердечника становятся все более строгими, что приводит к итеративному обновлению технологии точной прогрессивной клепки и онлайн-укладки клепки.
Корпус инвертора обычно изготовлен из литья под давлением из алюминиевого сплава, но внутренняя шина, экран и охлаждающая пластина сильно штампованы. Медная шинная штамповка требует очень высокой поверхностной отделки и кромки для предотвращения разряда высокого напряжения. Некоторые высокопроизводительные модели даже используют бескислородную медь для микроштамповки, а точность толщины требует ±0,01 мм. Это представляет собой серьезную проблему для последовательного контроля процесса штамповки.
Легкий корпус: гонка штамповки для алюминия и горячей формованной стали
Беспокойство автомобилей на новых источниках энергии по поводу дальности полета выводит легкость кузова на более глубокий уровень. Коэффициент нанесения алюминиевых листов на четыре двери, две крышки, крылья и другие детали крышек быстро вырос с менее чем 10% топливных автомобилей до 30% -50%. Трудность штамповки из алюминиевого сплава заключается в его низком значении n и значении r, узком формовочном окне и значительном отскоке. В настоящее время детали крышек из алюминиевого листа в основном используют сервопробойники с воздушными подушками с несколькими действиями, которые избегают растрескивания и морщинистости благодаря переменному контролю давления во время растяжения. Технология горячей формовки и закалки алюминиевых пластин (HFQ) также серийно производится в некоторых высококлассных моделях. Прочность деталей может достигать более 250 МПа, а отскок контролируется в пределах 0,2 мм.
В области безопасных конструкционных деталей кузова горячеформованная борная сталь (PHS) продолжает расширять свои позиции. Новые энергетические транспортные средства имеют очень низкую устойчивость к проникновению бокового удара из-за того, что батарея расположена под полом, что вынуждает B-стойки, пороговые балки и боковые антиколлизионные балки аккумуляторных батарей использовать большое количество горячей штампованной стали 1500 МПа или даже 2000 МПа. Производственные линии горячей штамповки таких деталей высокоавтоматизированы, включая нагревательные печи, быстродействующие манипуляторы, сервогидравлические прессы и системы закалки в пресс-форме, а инвестиции в одну производственную линию могут легко превысить 100 миллионов юаней. В период с 2024 по 2025 год Китай добавит более 60 производственных линий горячей штамповки, более половины из которых будут обслуживать автомобили на новой энергии.
Штамповка деталей системы управления температурой: вдохновитель точного контроля температуры
Система управления температурным режимом автомобилей на новых источниках энергии гораздо сложнее, чем у автомобилей на топливе, и включает в себя несколько контуров, таких как охлаждение батареи, охлаждение двигателя, тепловой насос пассажирского салона и силовое электронное рассеивание тепла. Эта система породила большое количество штампованных охлаждающих пластин, беговых пластин и водяных камер. Такие детали обычно штампуются листами из нержавеющей стали или алюминиевого сплава и паяются другой штампованной деталью, свариваются лазером или привариваются трением, образуя герметичный бегун. Процесс штамповки требует строгого контроля заусенцев и деформации, чтобы обеспечить гладкость сварочной поверхности и консистенцию беговой секции. По мере того, как мощность быстрой зарядки аккумулятора движется к 800 В или даже выше, плотность рассеивания тепла жидкостной охлаждающей пластины резко возрастает, а геометрическая точность штамповочного бегуна развивается от субмиллиметрового уровня до микронного уровня, что способствует процессу штамповки к направлению травления + штамповки композитного процесса.
Изменение ландшафта цепочки поставок
Спрос на детали для точной штамповки в автомобилях на новых источниках энергии меняет пирамиду поставщиков. Традиционные гиганты штамповки уровня 1 ускоряют преобразование электрифицированных продуктовых линеек, в то время как ряд технологически продвинутых малых и средних предприятий, специализирующихся на корпусах аккумуляторов и деталях для штамповки электроприводов, быстро появляются. Чтобы обеспечить основной элемент безопасности аккумуляторов, автопроизводители все чаще выбирают тесную связь с поставщиками штамповки и даже принимают модель "factory-in-a-factory", требующую, чтобы штамповочные линии строились непосредственно внутри завода по производству аккумуляторов. Эта тенденция вертикальной интеграции установила новые стандарты скорости доставки и системы управления качеством штамповочных предприятий, а также породила новый раунд капиталовложений и технологической конкуренции в штамповке.
