Az európai autóipar híres fejlett és rendkívül innovatív megoldásairól. Az energiatakarékossági és kibocsátáscsökkentési politikák előmozdításával, az üzemanyag-fogyasztás és a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése érdekében a továbbfejlesztett és innovatívan tervezett alumíniumötvözeteket széles körben alkalmazzák az autótervezésben. A statisztikák szerint az elmúlt tíz évben a személygépkocsikban felhasznált alumínium átlagos mennyisége megduplázódott, az alumíniumötvözetek súlycsökkenését pedig az alábbi 1. ábra mutatja. Az innovatív tervezési koncepcióknak köszönhetően ez a tendencia a következő években is folytatódni fog.
A könnyűszerkezetes fejlesztés folyamatában az alumíniumötvözetek heves versennyel néznek szembe más új anyagokkal, például a nagy szilárdságú acéllal, amely a vékonyfalú kialakítás után is képes megőrizni nagy szilárdságát. Ezenkívül léteznek magnézium, titán, üveg vagy szénszálas kompozit anyagok, amelyek közül az utóbbiakat már széles körben használják a repülőgépiparban. A többanyagú tervezés koncepcióját mára beépítették az autótervezésbe, és erőfeszítéseket tesznek a megfelelő anyagok alkalmazására a megfelelő alkatrészekhez. Nagyon fontos kihívást jelent a csatlakozások és a felületkezelés problémája, és különféle megoldásokat fejlesztettek ki, például a motorblokk és a hajtáslánc-alkatrészek, a váztervezés (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), a vékony lemezszerkezet (Honda NSX, Jaguar, Rover), a felfüggesztés (DC-E osztály, Renault, Peugeot) és egyéb szerkezeti alkatrészek tervezése. A 2. ábra az autókban használt alumínium alkatrészeket mutatja.
BIW tervezési stratégia
A karosszériaelemek a hagyományos autók legnehezebb részei, a jármű súlyának 25-30%-át teszik ki. A karosszériaelemek esetében kétféle szerkezeti kialakítás létezik.
1. „Profil űrvázas kialakítás” kis és közepes méretű autókhozAz Audi A8 egy tipikus példa, a fehér karosszéria 277 kg-ot nyom, 59 profilból (61 kg), 31 öntvényből (39 kg) és 170 lemezből (177 kg) áll. Ezeket szegecseléssel, MIG hegesztéssel, lézerhegesztéssel, egyéb hibrid hegesztéssel, ragasztással stb. kötik össze.
2. „Kovácsolt lemezmonokokk szerkezet” közepes és nagy kapacitású gépjármű-alkalmazásokhozPéldául a Jaguar XJ (X350) 2002-es modellje (ahogy az az alábbi 4. ábrán látható), 295 kg tömegű, „préselt monokokk szerkezetű” karosszéria 22 profilból (21 kg), 15 öntvényből (15 kg) és 273 lemezalkatrészből (259 kg) állt. A csatlakozási módszerek közé tartozik a ragasztás, a szegecselés és a MIG-hegesztés.
Alumíniumötvözet felhordása a testre
1. Öregedésálló Al-Mg-Si ötvözet
A 6000-es sorozatú ötvözetek magnéziumot és szilíciumot tartalmaznak, és jelenleg autóipari karosszérialemezekben használják A6016, A6111 és A6181A néven. Európában az 1-1,2 mm-es EN-6016 kiváló alakíthatósággal és korrózióállósággal rendelkezik, és széles körben használják.
2. Nem hőkezelhető Al-Mg-Mn ötvözet
Az Al-Mg-Mn ötvözetek a nagy alakváltozási keménységüknek köszönhetően kiváló alakíthatósággal és nagy szilárdsággal rendelkeznek, és széles körben használják autóipari melegen és hidegen hengerelt lemezekben, valamint hidroformázott csövekben. Az alvázban vagy a kerekekben való alkalmazásuk még hatékonyabb, mivel a rugózatlan mozgó alkatrészek tömegének csökkentése ezenkívül növeli a vezetési kényelmet és csökkenti a zajszintet.
3. Alumínium profil
Európában teljesen új autókoncepciókat javasoltak az alumínium profiltervezés alapján, például alumíniumötvözet vázakat és komplex alszerkezeteket. A komplex kialakítás és a funkcionális integráció terén rejlő nagy potenciáljuk miatt ezek a legalkalmasabbak a költséghatékony sorozatgyártásra. Mivel az extrudálás során edzésre van szükség, közepes szilárdságú 6000-es és nagy szilárdságú 7000-es öregedésálló ötvözeteket használnak. Az alakíthatóságot és a végső szilárdságot az azt követő melegítéssel történő öregedésálló edzés szabályozza. Az alumíniumötvözet profilokat főként váztervezésben, ütközőgerendákban és egyéb ütközéscsillapító alkatrészekben használják.
4. Alumíniumöntvény
Az öntvények a legszélesebb körben használt alumínium alkatrészek az autókban, mint például a motorblokkok, hengerfejek és speciális alvázalkatrészek. Még a dízelmotorok is, amelyek jelentősen megnövelték piaci részesedésüket Európában, az alumíniumöntvényekre térnek át a szilárdság és tartósság iránti növekvő igények miatt. Ugyanakkor az alumíniumöntvényeket a vázszerkezetben, a tengelyalkatrészekben és a szerkezeti elemekben is használják, és az új AlSiMgMn alumíniumötvözetek nagynyomású öntése nagyobb szilárdságot és képlékenységet ért el.
Az alumínium számos autóipari alkalmazáshoz, például alvázhoz, karosszériához és számos szerkezeti elemhez a választott anyag alacsony sűrűsége, jó alakíthatósága és jó korrózióállósága miatt. A karosszériaszerkezet-tervezésben használt alumínium legalább 30%-os súlycsökkentést érhet el a teljesítménykövetelmények teljesítése mellett. Az alumíniumötvözetek a jelenlegi burkolatok nagy részéhez is alkalmazhatók. Bizonyos esetekben, ahol nagy a szilárdsági követelmény, a 7000-es sorozatú ötvözetek továbbra is megőrizhetik a minőségi előnyeiket. Ezért nagy volumenű alkalmazásokhoz az alumíniumötvözet súlycsökkentési megoldásai a leggazdaságosabb módszerek.
Szerkesztette: May Jiang, a MAT Aluminum oldaláról
Közzététel ideje: 2023. dec. 8.
