Europska automobilska industrija poznata je po svojoj naprednoj i vrlo inovativnoj tehnologiji. Promicanjem politika uštede energije i smanjenja emisija, kako bi se smanjila potrošnja goriva i emisije ugljičnog dioksida, poboljšane i inovativno dizajnirane aluminijske legure široko se koriste u dizajnu automobila. Prema statistikama, u posljednjih deset godina prosječna količina aluminija korištenog u osobnim automobilima udvostručila se, a smanjenje težine aluminijskih legura prikazano je na slici 1 u nastavku. Na temelju inovativnih dizajnerskih koncepata, ovaj će se trend nastaviti u sljedećih nekoliko godina.
U procesu razvoja laganih konstrukcija, aluminijske legure suočavaju se s žestokom konkurencijom s drugim novim materijalima, poput čelika visoke čvrstoće, koji i dalje može održati visoku čvrstoću nakon tankostijenog dizajna. Osim toga, postoje kompozitni materijali od magnezija, titana, stakla ili ugljičnih vlakana, od kojih se potonji već široko koriste u zrakoplovstvu. Sada je koncept višematerijalnog dizajna integriran u dizajn automobila, a ulažu se napori da se primijene prikladni materijali na prikladne dijelove. Vrlo važan izazov je problem spajanja i obrade površine, te su razvijena različita rješenja, kao što su komponente bloka motora i pogonskog sklopa, dizajn okvira (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), tanka pločasta struktura (Honda NSX, Jaguar, Rover), ovjes (DC-E klasa, Renault, Peugeot) i dizajn drugih strukturnih komponenti. Slika 2 prikazuje komponente aluminija koje se koriste u automobilima.
Strategija dizajna BIW-a
Karoserija u bijeloj boji je najteži dio konvencionalnog automobila, koji čini 25% do 30% težine vozila. Kod karoserije u bijeloj boji postoje dva strukturna dizajna.
1. „Dizajn okvira profilnog prostora“ za male i srednje automobileAudi A8 je tipičan primjer, karoserija u bijeloj boji teži 277 kg, sastoji se od 59 profila (61 kg), 31 odljevka (39 kg) i 170 limova (177 kg). Spajaju se zakivanjem, MIG zavarivanjem, laserskim zavarivanjem, drugim hibridnim zavarivanjem, lijepljenjem itd.
2. „Kovano limeno monokokno kućište“ za automobile srednjeg i velikog kapacitetaNa primjer, Jaguar XJ (X350), model iz 2002. (kao što je prikazano na slici 4 dolje), karoserija u bijeloj boji mase 295 kg s „prešanom monokoknom strukturom“ sastojala se od 22 profila (21 kg), 15 odljevaka (15 kg) i 273 limena dijela (259 kg). Metode spajanja uključuju lijepljenje, zakivanje i MIG zavarivanje.
Nanošenje aluminijske legure na tijelo
1. Slitina Al-Mg-Si očvrsnuta starenjem
Legure serije 6000 sadrže magnezij i silicij i trenutno se koriste u automobilskim limovima za karoseriju kao A6016, A6111 i A6181A. U Europi, EN-6016 debljine 1-1,2 mm ima izvrsnu oblikovljivost i otpornost na koroziju te se široko koristi.
2. Al-Mg-Mn legura koja se ne može toplinski obrađivati
Zbog specifičnog očvršćivanja pri visokim naprezanjima, legure Al-Mg-Mn pokazuju izvrsnu oblikovljivost i visoku čvrstoću te se široko koriste u automobilskim toplovaljanim i hladnovaljanim limovima i hidroformiranim cijevima. Primjena u šasijama ili kotačima još je učinkovitija jer smanjenje mase neoprugljenih pokretnih dijelova dodatno povećava udobnost vožnje i smanjuje razinu buke.
3. Aluminijski profil
U Europi su predloženi potpuno novi koncepti automobila temeljeni na dizajnu aluminijskih profila, na primjer, okviri od aluminijskih legura i složene podkonstrukcije. Njihov veliki potencijal za složene dizajne i funkcionalnu integraciju čini ih najprikladnijima za isplativu serijsku proizvodnju. Budući da je tijekom ekstruzije potrebno kaljenje, koriste se legure srednje čvrstoće 6000 i visoke čvrstoće 7000 koje se mogu očvrsnuti starenjem. Oblikovnost i konačna čvrstoća kontroliraju se očvršćavanjem starenjem naknadnim zagrijavanjem. Profili od aluminijskih legura uglavnom se koriste u dizajnu okvira, nosača sudara i drugih komponenti sudara.
4. Lijevanje aluminija
Odljevci su najčešće korištene aluminijske komponente u automobilima, kao što su blokovi motora, glave cilindara i posebne komponente šasije. Čak i dizelski motori, koji su uvelike povećali svoj tržišni udio u Europi, prelaze na aluminijske odljevke zbog sve većih zahtjeva za čvrstoćom i izdržljivošću. Istodobno, aluminijski odljevci se koriste i u dizajnu okvira, dijelovima osovina i konstrukcijskim dijelovima, a lijevanje pod visokim tlakom novih aluminijskih legura AlSiMgMn postiglo je veću čvrstoću i duktilnost.
Aluminij je materijal izbora za mnoge automobilske primjene kao što su šasije, karoserija i mnoge strukturne komponente zbog svoje niske gustoće, dobre oblikovanosti i dobre otpornosti na koroziju. Aluminij korišten u dizajnu karoserije može postići smanjenje težine od najmanje 30% pod uvjetom da ispunjava zahtjeve performansi. Također, aluminijske legure mogu se primijeniti na većinu dijelova trenutnog pokrova. U nekim slučajevima s visokim zahtjevima za čvrstoću, legure serije 7000 i dalje mogu zadržati prednosti kvalitete. Stoga su za primjene velikih količina aluminijske legure najekonomičnija metoda.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminuma
Vrijeme objave: 08.12.2023.
