Evropska avtomobilska industrija je znana po svoji napredni in zelo inovativni tehnologiji. Z uvajanjem politik varčevanja z energijo in zmanjševanja emisij se v avtomobilski zasnovi pogosto uporabljajo izboljšane in inovativno zasnovane aluminijeve zlitine, da bi zmanjšali porabo goriva in emisije ogljikovega dioksida. Statistični podatki kažejo, da se je v zadnjih desetih letih povprečna količina aluminija, uporabljenega v osebnih avtomobilih, podvojila, zmanjšanje teže aluminijevih zlitin pa je prikazano na sliki 1 spodaj. Zaradi inovativnih oblikovalskih konceptov se bo ta trend nadaljeval tudi v naslednjih nekaj letih.
V procesu razvoja lahkih konstrukcij se aluminijeve zlitine soočajo z ostro konkurenco drugih novih materialov, kot je visokotrdnostno jeklo, ki lahko po tankostenski zasnovi ohrani visoko trdnost. Poleg tega obstajajo kompozitni materiali iz magnezija, titana, stekla ali ogljikovih vlaken, slednji pa se že pogosto uporabljajo v letalstvu in vesoljski industriji. Zdaj je koncept večmaterialne zasnove vključen v avtomobilsko zasnovo in si prizadevajo za uporabo ustreznih materialov za ustrezne dele. Zelo pomemben izziv je problem povezovanja in površinske obdelave, zato so bile razvite različne rešitve, kot so komponente bloka motorja in pogonskega sklopa, zasnova okvirja (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), tankoploščena konstrukcija (Honda NSX, Jaguar, Rover), vzmetenje (razred DC-E, Renault, Peugeot) in druge konstrukcijske komponente. Slika 2 prikazuje aluminijaste komponente, ki se uporabljajo v avtomobilih.
Strategija oblikovanja BIW
Karoserija v beli barvi je najtežji del običajnega avtomobila, saj predstavlja od 25 % do 30 % teže vozila. Pri karoseriji v beli barvi obstajata dve strukturni zasnovi.
1. »Zasnova okvirja profilnega prostora« za majhne in srednje velike avtomobileTipičen primer je Audi A8, karoserija v beli barvi tehta 277 kg, sestavljena je iz 59 profilov (61 kg), 31 ulitkov (39 kg) in 170 pločevin (177 kg). Spajajo se z kovičenjem, MIG varjenjem, laserskim varjenjem, drugim hibridnim varjenjem, lepljenjem itd.
2. »Kovano pločevinasto monokokno ohišje« za avtomobile srednje do velike prostornineNa primer, Jaguar XJ (X350), model iz leta 2002 (kot je prikazano na sliki 4 spodaj), 295 kg mase, "karaserija s štancano monokokno strukturo", bela karoserija je bila sestavljena iz 22 profilov (21 kg), 15 ulitkov (15 kg) in 273 pločevinastih delov (259 kg). Metode povezovanja vključujejo lepljenje, kovičenje in MIG varjenje.
Uporaba aluminijeve zlitine na telesu
1. Z leti utrjena zlitina Al-Mg-Si
Zlitine serije 6000 vsebujejo magnezij in silicij ter se trenutno uporabljajo v avtomobilskih karoserijskih ploščah kot A6016, A6111 in A6181A. V Evropi ima 1-1,2 mm EN-6016 odlično oblikovnost in odpornost proti koroziji ter se pogosto uporablja.
2. Zlitina Al-Mg-Mn, ki je ni mogoče toplotno obdelati
Zaradi specifičnega visokega deformacijskega utrjevanja kažejo zlitine Al-Mg-Mn odlično oblikovnost in visoko trdnost ter se pogosto uporabljajo v avtomobilskih vroče in hladno valjanih pločevinah ter hidroformiranih ceveh. Uporaba v šasijah ali kolesih je še učinkovitejša, saj zmanjšanje mase nevzmetnih gibljivih delov dodatno poveča udobje vožnje in zmanjša raven hrupa.
3. Aluminijasti profil
V Evropi so bili predlagani povsem novi koncepti avtomobilov, ki temeljijo na zasnovi aluminijastih profilov, na primer okvirji iz aluminijevih zlitin in kompleksne podkonstrukcije. Zaradi velikega potenciala za kompleksne zasnove in funkcionalno integracijo so najbolj primerni za stroškovno učinkovito serijsko proizvodnjo. Ker je med ekstrudiranjem potrebno kaljenje, se uporabljajo zlitine, ki se kalijo s staranjem srednje trdnosti 6000 in visoko trdnosti 7000. Oblikovalnost in končna trdnost se nadzorujeta s kaljenjem s staranjem z naknadnim segrevanjem. Profili iz aluminijevih zlitin se uporabljajo predvsem pri zasnovi okvirjev, nosilcev za trke in drugih komponent za trke.
4. Aluminijasto litje
Ulitki so najpogosteje uporabljene aluminijaste komponente v avtomobilih, kot so bloki motorjev, glave valjev in posebni sestavni deli šasije. Tudi dizelski motorji, ki so v Evropi močno povečali svoj tržni delež, se zaradi vse večjih zahtev po trdnosti in vzdržljivosti preusmerjajo na aluminijaste ulitke. Hkrati se aluminijasti ulitki uporabljajo tudi pri zasnovi okvirjev, delov gredi in konstrukcijskih delov, visokotlačno litje novih aluminijevih zlitin AlSiMgMn pa je doseglo večjo trdnost in duktilnost.
Aluminij je zaradi nizke gostote, dobre oblikovalnosti in dobre odpornosti proti koroziji izbrani material za številne avtomobilske aplikacije, kot so šasija, karoserija in številne strukturne komponente. Aluminij, ki se uporablja pri zasnovi karoserije, lahko doseže vsaj 30-odstotno zmanjšanje teže ob predpostavki izpolnjevanja zahtev glede zmogljivosti. Prav tako se lahko aluminijeve zlitine uporabljajo za večino delov trenutnega pokrova. V nekaterih primerih z visokimi zahtevami glede trdnosti lahko zlitine serije 7000 ohranijo kakovostne prednosti. Zato so rešitve za zmanjšanje teže iz aluminijevih zlitin za aplikacije z velikimi količinami najbolj ekonomična metoda.
Uredil May Jiang iz MAT Aluminum
Čas objave: 8. dec. 2023
