3铝合金车身及覆盖件制造阶段的碳足迹和水足迹调查结果

2023-11-17 理论教育版权反馈

【摘要】：尽管冲压件都是在冲压机或液压机上利用模具将冲裁或剪切的平板坯料拉深制成开口空心件的工艺过程，但是由于铝合金板与汽车钢板材质不同，它们的成形工艺和生产条件等方面便存在较大差异[13]。按照生产工艺区分，铝合金车身及覆盖件分为对称件、不对称件、成双冲压件、凸缘平面件和压弯成型件等5 种类型。

铝合金系列较多，其板材理化特性相差很大。5000 系（Al-Mg）铝合金板的机械强度、拉伸成形性、表面处理和抗腐蚀性等方面与汽车钢板相差无几，但它在成形过程中却存在延迟屈服和吕德斯线现象（即橘皮效应）[12]。6000 系（Al-Mg-Si）铝合金具有优良的综合机械性能，其屈服强度和抗拉强度与钢板比较相近，强度和塑性能良好兼顾，硬化指数n 值、塑性应变比r 值甚至超过钢板，冲压成形后的烤漆硬化过程还可以进一步提升强度。因此，6000 系铝合金用于制造车身外表覆盖件，5000 系铝合金用于制造车身地板、内衬板和加强筋等。尽管冲压件都是在冲压机或液压机上利用模具将冲裁或剪切的平板坯料拉深制成开口空心件的工艺过程，但是由于铝合金板与汽车钢板材质不同，它们的成形工艺和生产条件等方面便存在较大差异[13]。按照生产工艺区分，铝合金车身及覆盖件分为对称件、不对称件、成双冲压件、凸缘平面件和压弯成型件等5 种类型。对称件有行李箱盖、发动机罩、散热器罩和前地板等。不对称件有前围板、侧围板、翼子板、后地板和车门内外板等。成双冲压件指左右件组成一个便于成形的封闭件，切开后得到左右2 件，例如顶盖内侧纵梁[14]。凸缘平面件指冲压工艺设计时将凸缘面作为压料面，例如轮罩。压弯成型件有侧门边梁加强件等。

在铝合金车身及覆盖件生产过程中，冲压模具、冲压设备和冲压材料三要素直接关系着动力消耗，而动力消耗又主要取决于最大冲裁力（见式5），一般用冲裁力的2 倍来估算冲压机能力。

式中，P裁——平刃口冲裁力，N；

L——冲裁周长，mm；

t——材料厚度，mm；(www.chuimin.cn)

τ——材料抗剪强度，MPa；

K——安全系数，一般取K=1.3。

如果铝合金车身及覆盖件平均周长L=3 500 mm，材料平均厚度t=1 mm，抗剪强度τ=100 MPa，安全系数K=1.3，则平刃口冲裁力为46.429 t，应选用100 t冲压机，其主电动机功率为40 kW，每班8 h 冲压车身及覆盖件4 t，每吨铝件冲压电力消耗为80 kW·h。另外自动上料机（设备功率合计15 kW）、自动焊接机（设备功率合计10 kW）和喷漆烤漆设备（设备功率合计5 kW）等也要消耗一定电力。这里把车身及覆盖件制造能耗一揽子计算，则每吨铝件平均加工能耗为125 kW·h（=80 kW·h+15 kW×2 h+10 kW×1 h+5 kW×1 h），碳足迹为间接排放二氧化碳98.125 kg，折算到一台轿车上排放二氧化碳21.857 kg，这一阶段无废水排出，新水消耗可以忽略不计。

3铝合金车身及覆盖件制造阶段的碳足迹和水足迹调查结果

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