Telaio dei veicoli a nuova energia vs. telaio dei veicoli a carburante tradizionale: le fucinature sono il fulcro del divario, con una doppia svolta in termini di leggerezza e sicurezza!

Telaio dei veicoli a nuova energia rispetto al telaio dei veicoli a carburante tradizionale: i forgiati sono il fulcro del divario, con una doppia innovazione in termini di leggerezza e sicurezza!

Da quando i veicoli a nuova energia sono diventati la norma nel settore, la competizione per il telaio, in quanto "elemento fondamentale del veicolo", è stata a lungo estremamente agguerrita. Il divario fondamentale tra i telai dei veicoli a nuova energia (Electric Car Base) e i telai dei veicoli a combustibile tradizionale (ICE) non risiede solo nell'iterazione del sistema di alimentazione, ma anche nell'aggiornamento applicativo del componente chiave: i pezzi forgiati. I telai dei veicoli a combustibile tradizionale si basano su parti stampate e saldate che a malapena soddisfano le esigenze, mentre i veicoli a nuova energia, per ottenere una maggiore autonomia, una maggiore sicurezza e una migliore maneggevolezza, hanno spostato i pezzi forgiati al centro dell'attenzione. Perché i pezzi forgiati possono essere il "fattore decisivo" per l'aggiornamento dei telai? Quanto è ampio il divario tra i due in termini di progettazione strutturale e prestazioni? Questo articolo analizza la logica di fondo della competizione tra telai in tre dimensioni principali: differenze fondamentali, applicazione dei pezzi forgiati e logica di selezione.

I. Differenze fondamentali: telai per veicoli a nuova energia vs. telai per veicoli a carburante tradizionale, le forgiature riscrivono le regole della concorrenza

Il telaio dei veicoli a carburante tradizionali è organizzato attorno al motore e alla trasmissione, con componenti sparsi e numerosi punti di saldatura. Le parti portanti principali sono per lo più costituite da una combinazione di parti stampate e fuse. Sebbene possa soddisfare le esigenze di trasporto quotidiano, presenta carenze intrinseche in termini di leggerezza e resistenza torsionale. Il telaio dei veicoli a nuova energia (in particolare la piattaforma dedicata esclusivamente all'elettrico) si basa su "integrazione, leggerezza ed elevata rigidità". I pezzi forgiati, con i loro vantaggi di elevata resistenza, elevata precisione e integrazione, sono diventati la chiave per risolvere i punti critici del telaio. Le differenze fondamentali tra i due sono evidenti:

Ii. Applicazione di pezzi forgiati in due tipi di telaio: da "appena adattabile" a "su misura"

1. Telaio di veicoli a carburante tradizionale: i pezzi forgiati vengono utilizzati solo come "componenti supplementari"

I componenti portanti principali dei telai dei veicoli a carburante tradizionali sono principalmente parti stampate e fusioni. Solo un numero limitato di pezzi forgiati viene applicato a nodi chiave come alberi di trasmissione, semiassi e fusi a snodo, e la maggior parte di essi adotta processi di forgiatura ordinari. I materiali sono principalmente acciaio 45# e le loro prestazioni soddisfano solo i requisiti di base. Ad esempio, i fusi a snodo dei veicoli a carburante sono per lo più fusi e parzialmente forgiati, con una tenacità agli urti insufficiente e soggetti a deformazione in condizioni stradali complesse. La precisione dei pezzi forgiati degli alberi di trasmissione è relativamente bassa, con una perdita di efficienza di trasmissione di circa il 10%, e sono anche pesanti, aumentando il consumo di carburante.

In sostanza, la domanda di pezzi forgiati per i telai dei veicoli a carburante tradizionale rimane a un livello "utilizzabile", non riuscendo a sfruttare appieno i vantaggi di resistenza e leggerezza dei pezzi forgiati. Questo è strettamente correlato alle caratteristiche di potenza e ai concetti progettuali dei veicoli a carburante: il rumore e le vibrazioni del motore possono mascherare le carenze prestazionali dei componenti del telaio e non è necessario ottimizzare il peso per l'ansia da autonomia.

2. Telaio del veicolo a nuova energia: i pezzi forgiati diventano lo "scheletro centrale"

Le tre principali caratteristiche dei veicoli a nuova energia – "maggiore peso della batteria, accelerazione ad alta frequenza e bassa rumorosità" – hanno reso necessario un ammodernamento completo del telaio. I pezzi forgiati sono stati trasformati da "componenti supplementari" a "scheletri fondamentali", coprendo tre scenari chiave:

Collegamento del sistema di azionamento elettrico: albero motore, forgiati del riduttore

La velocità del motore dei veicoli a nuova energia può raggiungere i 15.000 giri al minuto, superando di gran lunga quella dei motori dei veicoli a combustibile. Gli ingranaggi fusi tradizionali non possono resistere all'elevata forza centrifuga. I pezzi forgiati dell'albero motore vengono lavorati mediante forgiatura di precisione a freddo e nitrurazione, con un errore di cilindricità entro ±0,005 mm, una durezza superficiale di 1200 MPa e un aumento dell'8% dell'efficienza di trasmissione. Gli ingranaggi del riduttore vengono lavorati mediante forgiatura a freddo e rettifica superficiale dei denti, con una rugosità superficiale dei denti Ra≤0,4 μm, che risolve i problemi di elevata rumorosità e rapida usura degli ingranaggi tradizionali e soddisfa i requisiti di bassa rumorosità dei veicoli a nuova energia.

Nucleo portante del telaio: telaio ausiliario integrato, forgiature del braccio di controllo

Il pacco batteria aggiunge da 300 a 500 chilogrammi al telaio e il tradizionale telaio ausiliario stampato è soggetto a deformazione. I veicoli a nuova energia adottano forgiature integrate per il telaio ausiliario, realizzate tramite forgiatura a stampo con una pressa idraulica da 6.000 tonnellate, integrando più componenti sparsi in uno. La rigidità torsionale è aumentata del 50%, mentre il peso è ridotto del 25%. Il braccio oscillante è realizzato in lega di alluminio forgiata a stampo. Dopo il trattamento termico T6, la sua resistenza alla trazione raggiunge i 380 MPa, il 40% in meno rispetto ai tradizionali componenti stampati. Inoltre, può assorbire l'impatto stradale e migliorare la fluidità di controllo.

Protezione di sicurezza della batteria: guscio del pacco batteria, forgiature della staffa

Il pacco batteria è il "cuore energetico" dei veicoli a nuova energia e la sua protezione si basa sulla rigidità del telaio. Il guscio del pacco batteria è realizzato in una lega di alluminio forgiata integrale, con una densità superiore al 99,9%. La sua resistenza agli urti è superiore del 60% rispetto a quella dei gusci saldati tradizionali e può disperdere efficacemente la forza d'impatto in caso di collisione. Le staffe forgiate raggiungono una complessa integrazione strutturale attraverso la forgiatura di precisione, con una precisione dimensionale che raggiunge il grado IT6, garantendo l'installazione stabile del pacco batteria. Allo stesso tempo, offre eccellenti prestazioni di dissipazione del calore per prevenire il surriscaldamento locale.

Inoltre, i semiassi, i giunti cardanici, i pistoni dei freni e gli altri componenti del telaio del veicolo di nuova energia adottano tutti forgiature di alta qualità, formando una "copertura di forgiatura completa", risolvendo fondamentalmente i tre principali punti deboli dei telai tradizionali: peso, rigidità e sicurezza.

Iii. Tendenza all'aggiornamento del telaio: le forgiature guidano lo sviluppo di telai per veicoli a nuova energia verso la "perfezione"

Con l'evoluzione dei veicoli alimentati da nuove fonti energetiche verso dimensioni maggiori, intelligenza e prestazioni più elevate, anche la domanda di componenti forgiati per i telai è in continua evoluzione. Tre tendenze principali stanno diventando sempre più evidenti:

Maggiore grado di integrazione: dalla "combinazione multicomponente" alla "forgiatura integrata"

In futuro, il telaio dei veicoli a nuova energia adotterà "forgiature di assemblaggio del telaio", come l'integrazione della staffa anteriore della cabina, del telaio del pacco batteria e della base delle sospensioni posteriori in un unico pezzo forgiato integrato. Grazie alla tecnologia di simulazione della forgiatura 3D per ottimizzare la struttura, i punti di saldatura saranno ridotti di oltre il 90%, la rigidità torsionale sarà aumentata del 40% e il peso sarà ulteriormente ridotto allo stesso tempo.

Aggiornamento dei materiali leggeri: le forgiature in lega di magnesio stanno gradualmente diventando popolari

I pezzi forgiati in lega di alluminio sono diventati di uso comune, mentre i pezzi forgiati in lega di magnesio, con il vantaggio di una "resistenza simile a quella dell'acciaio e un peso pari a solo 1/4 di quello dell'acciaio", hanno iniziato a essere utilizzati nei modelli di veicoli di fascia alta alimentati a nuove energie. I pezzi forgiati in lega di magnesio per i bracci oscillanti sono il 15% più leggeri di quelli in lega di alluminio e presentano una migliore resistenza alla fatica. Si prevede che diventeranno standard per i modelli di fascia medio-alta nei prossimi 3-5 anni.

Forgiatura intelligente: la tecnologia digitale migliora la coerenza delle prestazioni

I requisiti di precisione per i componenti del telaio dei veicoli a nuova energia raggiungono livelli micrometrici, difficili da soddisfare con i processi di forgiatura tradizionali. Simulando il processo di forgiatura tramite la tecnologia del gemello digitale e regolando i parametri di temperatura e pressione in tempo reale, la tolleranza dimensionale dei pezzi forgiati può essere controllata entro ±0,02 mm e l'intervallo di fluttuazione delle prestazioni può essere ridotto a meno del 5%, garantendo la qualità uniforme di ogni lotto di pezzi forgiati.

Iv. Guida alla selezione degli acquisti: come scegliere i pezzi forgiati per telai di veicoli a nuova energia?

Per le case automobilistiche e i fornitori di componenti, la scelta dei pezzi forgiati giusti è fondamentale per l'aggiornamento del telaio. È necessario concentrarsi su tre punti chiave:

Processo e qualifiche: Priorità data a "forgiatura composita + certificazione autorevole"

I componenti principali (come gli alberi motore e i telai ausiliari integrati) devono adottare un processo combinato di forgiatura a freddo e trattamento termico. I fornitori sono tenuti a fornire report di rilevamento difetti a ultrasuoni (UT) e a particelle magnetiche (MT), con un tasso di superamento dei test di rilevamento difetti superiore al 99,5%. Allo stesso tempo, è confermata la certificazione IATF16949 per il settore automobilistico e la presenza di collaborazioni con le principali case automobilistiche.

Corrispondenza dei materiali: selezionare il materiale di forgiatura giusto in base alla scena

Per i componenti di trasmissione ad alta velocità (alberi motore, ingranaggi), vengono selezionati pezzi forgiati in acciaio legato ad alta resistenza (come 42CrMo, 35CrMo). Per i componenti leggeri (bracci di controllo, telai ausiliari), vengono selezionati pezzi forgiati in lega di alluminio 6061/7075. Per i massimi requisiti di leggerezza, si scelgono pezzi forgiati in lega di magnesio AZ31B. I componenti protettivi del pacco batteria devono essere realizzati con pezzi forgiati in acciaio inossidabile con elevata resistenza alla corrosione.

Capacità di personalizzazione: adattarsi ai requisiti specifici della piattaforma

I veicoli a nuova energia adottano per lo più piattaforme di telaio dedicate, che richiedono ai fornitori capacità di forgiatura personalizzate, come l'ottimizzazione della struttura di forgiatura in base alle dimensioni del pacco batteria e la riduzione del peso ridondante attraverso la progettazione di ottimizzazione topologica. Allo stesso tempo, è importante prestare attenzione al ciclo di produzione. Il ciclo di consegna degli ordini in lotti dovrebbe essere controllato entro 45 giorni per soddisfare i requisiti di rapida iterazione dei modelli di veicoli.

Riepilogo

Il divario tra i telai dei veicoli a nuova energia e quelli dei veicoli a carburante tradizionale risiede essenzialmente nella differenza dei "concetti applicativi della forgiatura": i primi considerano i pezzi forgiati come la loro "competitività fondamentale" e risolvono la contraddizione tra autonomia di guida e sicurezza attraverso pezzi forgiati integrati, leggeri e ad alta precisione. I secondi trattano i pezzi forgiati come un "componente supplementare" e non ne comprendono il vero valore. Con lo sviluppo del settore dei veicoli a nuova energia, i pezzi forgiati sono diventati un "territorio imprescindibile" per gli aggiornamenti dei telai. La scelta di pezzi forgiati di alta qualità e altamente adattabili è fondamentale per le case automobilistiche per garantire la robustezza del prodotto.

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