Європейська автомобільна промисловість славиться своєю передовою та високою інноваційністю. Завдяки просуванню політики енергозбереження та скорочення викидів, щоб зменшити споживання палива та викиди вуглекислого газу, покращені та інноваційно розроблені алюмінієві сплави широко використовуються в дизайні автомобілів. Згідно зі статистичними даними, за останні десять років середня кількість алюмінію, який використовується в легкових автомобілях, подвоїлася, а зменшення ваги алюмінієвих сплавів показано на малюнку 1 нижче. Базуючись на інноваційних концепціях дизайну, ця тенденція збережеться в наступні кілька років.
У процесі створення полегшеної ваги алюмінієві сплави стикаються з жорсткою конкуренцією з іншими новими матеріалами, такими як високоміцна сталь, яка все ще може зберігати високу міцність після тонкостінної конструкції. Крім того, існують композиційні матеріали з магнію, титану, скла або вуглецевого волокна, останні з яких вже широко використовуються в аерокосмічній галузі. Тепер концепція багатоматеріального дизайну була інтегрована в автомобільний дизайн, і докладаються зусилля для застосування відповідних матеріалів до відповідних деталей. Дуже важливою проблемою є проблема з’єднання та обробки поверхні, і були розроблені різні рішення, такі як блок двигуна та компоненти трансмісії, конструкція рами (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), структура тонких пластин (Honda NSX). , Jaguar, Rover), дизайн підвіски (DC-E класу, Renault, Peugeot) та інших конструктивних елементів. На малюнку 2 показано компоненти алюмінію, які використовуються в автомобілях.
Стратегія проектування BIW
Білий кузов є найважчою частиною звичайного автомобіля, на нього припадає від 25% до 30% ваги автомобіля. У дизайні корпусу в білому є два структурних дизайни.
1. Конструкція профільної просторової рами для малих і середніх автомобілів: Типовий приклад Audi A8, кузов білого кольору важить 277 кг, складається з 59 профілів (61 кг), 31 литва (39 кг) і 170 листів металу (177 кг). Вони з’єднуються за допомогою клепки, MIG-зварювання, лазерного зварювання, іншого гібридного зварювання, склеювання тощо.
2. «Кована монококова конструкція з листового металу» для автомобілів середньої та великої місткості: наприклад, Jaguar XJ (X350), модель 2002 року (як показано на малюнку 4 нижче), 295 кг маси «штампована конструкція кузова монокок» кузов білого кольору складався з 22 профілів (21 кг), 15 литих деталей (15 кг) та 273 металеві деталі (259 кг). Методи з’єднання включають склеювання, заклепки та зварювання MIG.
Нанесення алюмінієвого сплаву на корпус
1. Загартований Al-Mg-Si сплав
Сплави серії 6000 містять магній і кремній і в даний час використовуються в листах кузова автомобілів під назвами A6016, A6111 і A6181A. У Європі 1-1,2 мм EN-6016 має чудову здатність до формування та стійкість до корозії та широко використовується.
2. Сплав Al-Mg-Mn, що не піддається термічній обробці
Завдяки особливому високому зміцненню при деформації, сплави Al-Mg-Mn виявляють чудову формувальність і високу міцність і широко використовуються в автомобільних гарячекатаних і холоднокатаних листах і гідроформованих трубах. Застосування в шасі або колесах є ще ефективнішим, оскільки зменшення маси непідресорених рухомих частин додатково підвищує комфорт водіння та знижує рівень шуму.
3. Алюмінієвий профіль
У Європі були запропоновані абсолютно нові концепції автомобілів на основі конструкції алюмінієвого профілю, наприклад, рами з алюмінієвого сплаву та складні підконструкції. Їх великий потенціал для складних конструкцій і функціональної інтеграції робить їх найкращими для рентабельного серійного виробництва. Оскільки під час екструзії необхідна загартування, використовуються сплави середньої міцності 6000 і високої міцності 7000, що піддаються старінню. Формоздатність і кінцева міцність контролюються за допомогою старіння з наступним нагріванням. Профілі з алюмінієвих сплавів в основному використовуються в конструкціях рам, аварійних балок та інших компонентів аварій.
4. Алюмінієве лиття
Відливки є найбільш широко використовуваними алюмінієвими компонентами в автомобілях, такими як блоки двигунів, головки циліндрів і спеціальні компоненти шасі. Навіть дизельні двигуни, які значно збільшили свою частку на ринку Європи, переходять на алюмінієве лиття через зростання вимог до міцності та довговічності. У той же час алюмінієве лиття також використовується в конструкції рами, деталей валів і структурних деталей, а лиття під високим тиском нових алюмінієвих сплавів AlSiMgMn досягло більшої міцності та пластичності.
Алюміній є матеріалом вибору для багатьох автомобільних додатків, таких як шасі, кузов і багато конструктивних компонентів, завдяки його низькій щільності, хорошій здатності до формування та хорошій стійкості до корозії. Алюміній, який використовується в конструкції кузова, може досягти зменшення ваги щонайменше на 30% за умови відповідності вимогам продуктивності. Крім того, алюмінієві сплави можна наносити на більшість деталей поточного покриття. У деяких випадках з високими вимогами до міцності сплави серії 7000 все ще можуть зберігати якісні переваги. Таким чином, для великих обсягів застосування рішення щодо зменшення ваги з алюмінієвого сплаву є найбільш економічним методом.
Під редакцією May Jiang з MAT Aluminium
Час публікації: 08 грудня 2023 р
