Industria auto europeană este renumită pentru avansată și extrem de inovatoare. Odată cu promovarea politicilor de economisire a energiei și de reducere a emisiilor, pentru a reduce consumul de combustibil și emisiile de dioxid de carbon, aliajele de aluminiu îmbunătățite și proiectate în mod inovator sunt utilizate pe scară largă în proiectarea automobilelor. Conform statisticilor, în ultimii zece ani, cantitatea medie de aluminiu utilizată în autoturismele s-a dublat, iar reducerea greutății aliajelor de aluminiu este prezentată în Figura 1 de mai jos. Bazat pe concepte de design inovatoare, această tendință va continua în următorii câțiva ani.
În procesul de dezvoltare ușoară, aliajele de aluminiu se confruntă cu o concurență acerbă cu alte materiale noi, cum ar fi oțelul de înaltă rezistență, care poate menține în continuare rezistența ridicată după proiectarea cu pereți subțiri. În plus, există materiale compozite cu magneziu, titan, sticlă sau fibră de carbon, acestea din urmă fiind deja utilizate pe scară largă în industria aerospațială. Acum conceptul de design multi-material a fost integrat în designul auto și se fac eforturi pentru a aplica materiale adecvate pieselor adecvate. O provocare foarte importantă este problema conexiunii și a tratamentului suprafeței, și s-au dezvoltat diverse soluții, cum ar fi blocul motor și componentele grupului de propulsie, designul cadrului (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), structura cu plăci subțiri (Honda NSX). , Jaguar, Rover), suspensie (clasa DC-E, Renault, Peugeot) și designul altor componente structurale. Figura 2 prezintă componentele aluminiului utilizate în automobile.
Strategia de proiectare BIW
Caroseria în alb este cea mai grea parte a unei mașini convenționale, reprezentând 25% până la 30% din greutatea vehiculului. Există două modele structurale în designul cu caroserie în alb.
1.„Profile space frame design” pentru mașini mici și mijlocii: Audi A8 este un exemplu tipic, caroseria în alb cântărește 277 kg, constă din 59 de profile (61 kg), 31 piese turnate (39 kg) și 170 tablă (177 kg). Acestea sunt unite prin nituire, sudare MIG, sudare cu laser, alte suduri hibride, lipire etc.
2. „Structură monococă din tablă forjată” pentru aplicații auto de capacitate medie până la mare: de exemplu, Jaguar XJ (X350), model 2002 (așa cum se arată în Figura 4 de mai jos), masa de 295 kg „structură monococă a caroseriei ștanțate” caroserie în alb constă din 22 de profile (21 kg), 15 piese turnate (15 kg) și 273 de piese din tablă (259 kg). Metodele de conectare includ lipirea, nituirea și sudarea MIG.
Aplicarea aliajului de aluminiu pe caroserie
1. Aliaj Al-Mg-Si întărit în vârstă
Aliajele din seria 6000 conțin magneziu și siliciu și sunt utilizate în prezent în foile de caroserie pentru automobile ca A6016, A6111 și A6181A. În Europa, 1-1,2 mm EN-6016 are o formabilitate excelentă și rezistență la coroziune și este utilizat pe scară largă.
2. Aliaj Al-Mg-Mn netratabil termic
Datorită rezistenței sale specifice, aliajele Al-Mg-Mn prezintă o formabilitate excelentă și o rezistență ridicată și sunt utilizate pe scară largă în table laminate la cald și la rece și tuburi hidroformate pentru automobile. Aplicarea pe șasiu sau pe roți este și mai eficientă, deoarece reducerea masei pieselor în mișcare nesprințate îmbunătățește suplimentar confortul la conducere și reduce nivelul de zgomot.
3. Profil din aluminiu
În Europa, au fost propuse concepte de mașini complet noi bazate pe designul profilului de aluminiu, de exemplu, cadre din aliaj de aluminiu și substructuri complexe. Potențialul lor mare pentru modele complexe și integrare funcțională le face cele mai potrivite pentru producția de serie rentabilă. Deoarece este necesară călirea în timpul extrudarii, se folosesc aliaje de rezistență medie 6000 și de înaltă rezistență 7000. Formabilitatea și rezistența finală sunt controlate prin întărirea prin îmbătrânire prin încălzire ulterioară. Profilele din aliaj de aluminiu sunt utilizate în principal în proiectarea cadrului, grinzi de impact și alte componente de impact.
4. Turnare de aluminiu
Piesele turnate sunt cele mai utilizate componente din aluminiu în automobile, cum ar fi blocurile motoare, chiulasele și componentele speciale ale șasiului. Chiar și motoarele diesel, care și-au crescut foarte mult cota de piață în Europa, trec la piese turnate din aluminiu din cauza cerințelor tot mai mari de rezistență și durabilitate. În același timp, piese turnate de aluminiu sunt, de asemenea, utilizate în proiectarea cadrului, părțile arborelui și părțile structurale, iar turnarea la presiune înaltă a noilor aliaje de aluminiu AlSiMgMn a obținut o rezistență și o ductilitate mai ridicate.
Aluminiul este materialul ales pentru multe aplicații auto, cum ar fi șasiu, caroserie și multe componente structurale, datorită densității sale scăzute, formabilității bune și rezistenței bune la coroziune. Aluminiul utilizat în proiectarea structurii caroseriei poate obține o reducere a greutății cu cel puțin 30% sub premisa îndeplinirii cerințelor de performanță. De asemenea, aliajele de aluminiu pot fi aplicate pe majoritatea părților capacului actual. În unele cazuri, cu cerințe de rezistență ridicată, aliajele din seria 7000 pot menține în continuare avantaje de calitate. Prin urmare, pentru aplicațiile de volum mare, soluțiile de reducere a greutății din aliaj de aluminiu sunt metoda cea mai economică.
Editat de May Jiang de la MAT Aluminium
Ora postării: 08-12-2023
