Europejski przemysł motoryzacyjny słynie z zaawansowanego i wysoce innowacyjnego. Dzięki promocji zasad oszczędności energii i redukcji emisji w celu zmniejszenia zużycia paliwa i emisji dwutlenku węgla, ulepszone i innowacyjnie zaprojektowane stopy aluminium są szeroko stosowane w projektowaniu samochodów. Według statystyk w ciągu ostatnich dziesięciu lat średnia ilość aluminium stosowana w samochodach pasażerskich podwoiła się, a zmniejszenie masy stopów aluminium pokazano na rycinie 1 poniżej. W oparciu o innowacyjne koncepcje projektowe ten trend będzie kontynuowany w ciągu najbliższych kilku lat.
W trakcie lekkiego rozwoju stopy aluminium stają w obliczu zaciętej konkurencji z innymi nowymi materiałami, takimi jak stal o wysokiej wytrzymałości, która nadal może utrzymać wysoką wytrzymałość po konstrukcji cienkościennej. Ponadto istnieją materiały kompozytowe magnezu, tytanu, szkła lub włókna węglowego, z których te ostatnie są już szeroko stosowane w lotnisku. Teraz koncepcja projektowania wielu materiałów została zintegrowana z projektowaniem samochodowym i podejmowane są wysiłki w celu zastosowania odpowiednich materiałów na odpowiednie części. Bardzo ważnym wyzwaniem jest problem połączenia i obróbki powierzchni oraz opracowano różne roztwory, takie jak blokowanie silnika i elementy pociągu zasilającego, konstrukcja ramek (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), cienka struktura płyty (Honda NSX , Jaguar, Rover), zawieszenie (klasa DC-E, Renault, Peugeot) i inne projekty komponentów konstrukcyjnych. Rysunek 2 pokazuje komponenty aluminium używane w samochodach.
Strategia projektowania BIW
Body-White jest najcięższą częścią konwencjonalnego samochodu, co stanowi od 25% do 30% wagi pojazdu. Istnieją dwa wzory strukturalne w białawym wzorze ciała.
1. „Projekt ramy przestrzeni profilu” dla małych i średnich samochodów: Audi A8 jest typowym przykładem, nadwozie w kolorze białym 277 kg, składa się z 59 profili (61 kg), 31 odlewów (39 kg) i 170 blachy (177 kg). Dołącza do nich nit, spawanie MIG, spawanie laserowe, inne hybrydowe spawanie, klejenie itp.
2. „Wypomana blacha monokokowa” dla aplikacji samochodowych średniej i dużej pojemności: Na przykład Jaguar XJ (x350), model 2002 (jak pokazano na rycinie 4 poniżej), 295 kg masy „Stamped Body Monocoque Struktura” nadwozie składało się z 22 profili (21 kg), 15 odlewów (15 kg) i 273 części z blachy (259 kg). Metody połączenia obejmują wiązanie, nitowanie i spawanie MIG.
Zastosowanie stopu aluminium na ciele
1. Stwardniony wiek Al-Mg-Si
Stopy z serii 6000 zawierają magnez i krzem i są obecnie używane w arkuszach ciała samochodowych jako A6016, A6111 i A6181A. W Europie 1-1,2 mm EN-6016 ma doskonałą formalność i odporność na korozję i jest szeroko stosowany.
2. Stop bez podgrzewania AL-MG-MN
Ze względu na specyficzne utwardzanie o wysokim odkształceniu stopy Al-MG-MN wykazują doskonałą formowalność i wysoką wytrzymałość, i są szeroko stosowane w arkuszach samochodowych na gorąco i na zimno oraz rur hydroformowanych. Zastosowanie w podwoziu lub kół jest jeszcze bardziej skuteczne, ponieważ zmniejszenie masowej ruchomych części bezprzestrzennych dodatkowo zwiększa komfort jazdy i zmniejsza poziom hałasu.
3. Profil aluminiowy
W Europie zaproponowano całkowicie nowe koncepcje samochodów w oparciu o projekt profilu aluminium, na przykład ramki ze stopu aluminium i złożone podbudowy. Ich ogromny potencjał do złożonych projektów i integracji funkcjonalnej sprawia, że najlepiej nadają się do opłacalnej produkcji serii. Ponieważ podczas wytłaczania wymagane jest hartowanie, stosuje się stopę o średniczej wytrzymałości 6000 i wysokiej wytrzymałości w wieku 7000 lat. Tworzenie i wytrzymałość ostateczna są kontrolowane przez stwardnienie wieku przez późniejsze ogrzewanie. Profile stopu aluminium są używane głównie w konstrukcji ramy, wiązkach awarii i innych komponentach awarii.
4. Casting aluminiowy
Odlewy są najczęściej używanymi komponentami aluminiowymi w samochodach, takich jak bloki silnika, głowice cylindrów i specjalne elementy podwozia. Nawet silniki Diesla, które znacznie zwiększyły swój udział w rynku w Europie, przechodzą na odlewy aluminiowe z powodu rosnących zapotrzebowania na siłę i trwałość. Jednocześnie odlewy aluminiowe są również stosowane w konstrukcji ramy, części wału i części strukturalnych, a odlewanie wysokociśnieniowe nowych stopów aluminium Alsimgmn osiągnęło wyższą wytrzymałość i plastyczność.
Aluminium jest materiałem z wyboru dla wielu zastosowań motoryzacyjnych, takich jak podwozie, ciało i wiele składników strukturalnych ze względu na jego niską gęstość, dobrą formowalność i dobrą odporność na korozję. Aluminium stosowane w konstrukcji struktury ciała może osiągnąć co najmniej 30% redukcji masy w ramach zapotrzebowania na spełnienie wymagań wydajności. Również stopnie aluminium można zastosować do większości części bieżącej pokrywy. W niektórych przypadkach z wymaganiami o wysokiej wytrzymałości stopy serii 7000 może nadal utrzymywać zalety jakościowe. Dlatego w przypadku zastosowań o dużej objętości roztwory redukcji masy aluminium są najbardziej ekonomiczną metodą.
Pod redakcją May Jiang z Mat Aluminium
Czas po: grudzień 08-2023
