Evropska avtomobilska industrija slovi po svoji naprednosti in izjemno inovativnosti. S promocijo politik varčevanja z energijo in zmanjševanja emisij, da bi zmanjšali porabo goriva in emisije ogljikovega dioksida, se izboljšane in inovativno oblikovane aluminijeve zlitine pogosto uporabljajo v oblikovanju avtomobilov. Po statističnih podatkih 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. Na podlagi inovativnih oblikovalskih konceptov se bo ta trend nadaljeval v naslednjih nekaj letih.
V procesu razvoja lahke mase se aluminijeve zlitine soočajo z ostro konkurenco z drugimi novimi materiali, kot je jeklo visoke trdnosti, ki lahko še vedno ohranja visoko trdnost po oblikovanju s tankimi stenami. Poleg tega so tu še kompozitni materiali iz magnezija, titana, stekla ali ogljikovih vlaken, ki se že pogosto uporabljajo v letalstvu. Zdaj je koncept večmaterialne zasnove vključen v avtomobilsko zasnovo in prizadevajo se uporabiti ustrezne materiale za ustrezne dele. Zelo pomemben izziv je problem povezave in površinske obdelave, zato so bile razvite različne rešitve, kot so blok motorja in komponente pogonskega sklopa, konstrukcija okvirja (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), struktura tankih plošč (Honda NSX). , Jaguar, Rover), vzmetenje (razred DC-E, Renault, Peugeot) in oblikovanje drugih strukturnih komponent. Slika 2 prikazuje komponente aluminija, ki se uporabljajo v avtomobilih.
Strategija oblikovanja BIW
Karoserija v beli barvi je najtežji del običajnega avtomobila, saj predstavlja 25 % do 30 % teže vozila. Pri zasnovi karoserije v belem sta dve strukturni zasnovi.
1. "Profilni prostorski okvir" za majhne in srednje velike avtomobile: Audi A8 je tipičen primerek, karoserija v beli barvi tehta 277 kg, sestavljena iz 59 profilov (61 kg), 31 odlitkov (39 kg) in 170 pločevin (177 kg). Spajajo se s kovičenjem, MIG varjenjem, laserskim varjenjem, ostalim hibridnim varjenjem, lepljenjem itd.
2. „Monokok konstrukcija iz kovane pločevine“ za uporabo v avtomobilih srednje do velike prostornine: na primer, Jaguar XJ (X350), model 2002 (kot je prikazano na sliki 4 spodaj), 295 kg mase "vtisnjena struktura karoserije monokok" karoserija v beli barvi je sestavljena iz 22 profilov (21 kg), 15 ulitkov (15 kg) in 273 delov pločevine (259 kg). Metode povezovanja vključujejo lepljenje, kovičenje in MIG varjenje.
Uporaba aluminijeve zlitine na karoseriji
1. S staranjem utrjena zlitina Al-Mg-Si
Zlitine serije 6000 vsebujejo magnezij in silicij in se trenutno uporabljajo v karoserijskih ploščah avtomobilov kot A6016, A6111 in A6181A. V Evropi ima 1-1,2 mm EN-6016 odlično sposobnost oblikovanja in odpornost proti koroziji ter se pogosto uporablja.
2. Zlitina Al-Mg-Mn, ki ni primerna za toplotno obdelavo
Zaradi specifičnega visokega deformacijskega utrjevanja imajo zlitine Al-Mg-Mn odlično sposobnost oblikovanja in visoko trdnost ter se pogosto uporabljajo v avtomobilski vroče in hladno valjani pločevini in hidroformiranih ceveh. Uporaba v šasiji ali kolesih je še učinkovitejša, saj zmanjšanje mase nevzmetenih gibljivih delov dodatno poveča udobje pri vožnji in zmanjša raven hrupa.
3. Aluminijasti profil
V Evropi so bili predlagani popolnoma novi koncepti avtomobilov, ki temeljijo na zasnovi aluminijastih profilov, na primer okvirji iz aluminijeve zlitine in kompleksne podkonstrukcije. Zaradi velikega potenciala za kompleksno oblikovanje in funkcionalno integracijo so najprimernejši za stroškovno učinkovito serijsko proizvodnjo. Ker je med iztiskanjem potrebno kaljenje, se uporabljajo zlitine srednje trdnosti 6000 in visoke trdnosti 7000, utrjene s staranjem. Preoblikovalnost in končna trdnost se nadzorujeta s staranjem z naknadnim segrevanjem. Profili iz aluminijeve zlitine se večinoma uporabljajo pri oblikovanju okvirjev, nosilnih nosilcev in drugih sestavnih delov proti udarcem.
4. Aluminijasto litje
Ulitki so najpogosteje uporabljene aluminijaste komponente v avtomobilih, kot so bloki motorjev, glave cilindrov in posebne komponente šasije. Tudi dizelski motorji, ki so močno povečali svoj tržni delež v Evropi, se preusmerjajo na aluminijaste ulitke zaradi vse večjih zahtev po trdnosti in vzdržljivosti. Hkrati se aluminijasti ulitki uporabljajo tudi pri oblikovanju okvirja, delov gredi in konstrukcijskih delov, visokotlačno litje novih aluminijevih zlitin AlSiMgMn pa je doseglo večjo trdnost in duktilnost.
Aluminij je zaradi svoje nizke gostote, dobre sposobnosti oblikovanja in dobre odpornosti proti koroziji izbrani material za številne avtomobilske aplikacije, kot so podvozje, karoserija in številne strukturne komponente. Aluminij, uporabljen v konstrukciji karoserije, lahko doseže vsaj 30-odstotno zmanjšanje teže pod predpostavko, da izpolnjuje zahteve glede zmogljivosti. Tudi aluminijeve zlitine se lahko nanesejo na večino delov trenutnega pokrova. V nekaterih primerih z visokimi zahtevami glede trdnosti lahko zlitine serije 7000 še vedno ohranijo kakovostne prednosti. Zato so rešitve za zmanjšanje teže iz aluminijevih zlitin za uporabo v velikem obsegu najbolj ekonomična metoda.
Uredil May Jiang iz MAT Aluminium
Čas objave: 8. december 2023
