Europska automobilska industrija poznata je po svojoj naprednosti i visokoj inovativnosti. Uz promicanje politike uštede energije i smanjenja emisije, kako bi se smanjila potrošnja goriva i emisija ugljičnog dioksida, poboljšane i inovativno dizajnirane aluminijske legure naširoko se koriste u dizajnu automobila. Prema statistici, u posljednjih deset godina prosječna količina aluminija korištenog u osobnim automobilima se udvostručila, a smanjenje težine aluminijskih legura prikazano je na slici 1 u nastavku. Utemeljen na inovativnim konceptima dizajna, ovaj trend će se nastaviti u sljedećih nekoliko godina.
U procesu razvoja male težine, aluminijske legure suočavaju se sa oštrom konkurencijom s drugim novim materijalima, kao što je čelik visoke čvrstoće, koji još uvijek može zadržati visoku čvrstoću nakon dizajna s tankim stijenkama. Osim toga, tu su i kompozitni materijali od magnezija, titana, stakla ili karbonskih vlakana, od kojih se potonji već naširoko koriste u zrakoplovstvu. Sada je koncept dizajna s više materijala integriran u dizajn automobila i ulažu se napori da se odgovarajući materijali primijene na odgovarajuće dijelove. Vrlo važan izazov je problem spajanja i površinske obrade, a razvijena su različita rješenja, poput bloka motora i komponenti pogonskog sklopa, dizajna okvira (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), strukture tankih ploča (Honda NSX , Jaguar, Rover), ovjes (DC-E klasa, Renault, Peugeot) i dizajn ostalih strukturnih komponenti. Slika 2 prikazuje komponente aluminija koji se koriste u automobilima.
Strategija BIW dizajna
Karoserija u bijeloj boji najteži je dio konvencionalnog automobila i čini 25% do 30% težine vozila. Postoje dva strukturna dizajna u dizajnu tijela u bijelom.
1. "Dizajn okvira prostora" za male i srednje automobile: Audi A8 je tipičan primjerak, karoserija u bijeloj boji teška je 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. „Monokok struktura od kovanog lima” za automobile srednjeg do velikog kapaciteta: na primjer, Jaguar XJ (X350), model iz 2002. (kao što je prikazano na slici 4 u nastavku), 295 kg mase „utisnute monokok strukture karoserije” karoserija u bijeloj boji sastojala se od 22 profila (21 kg), 15 odljevaka (15 kg) i 273 komada lima (259 kg). Metode spajanja uključuju lijepljenje, zakivanje i MIG zavarivanje.
Primjena aluminijske legure na tijelo
1. Al-Mg-Si legura otvrdnuta starenjem
Legure serije 6000 sadrže magnezij i silicij i trenutno se koriste u limovima karoserije automobila kao A6016, A6111 i A6181A. U Europi, 1-1,2 mm EN-6016 ima izvrsnu sposobnost oblikovanja i otpornost na koroziju te se široko koristi.
2. Al-Mg-Mn legura koja se ne može toplinski obraditi
Zbog svog specifičnog otvrdnjavanja na visoku deformaciju, Al-Mg-Mn legure pokazuju izvrsnu sposobnost oblikovanja i visoku čvrstoću, te se široko koriste u automobilskim vruće i hladno valjanim limovima i hidroformiranim cijevima. Primjena u šasiju ili kotače još je učinkovitija jer smanjenje mase neopruženih 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 ekonomičnu serijsku proizvodnju. Budući da je tijekom ekstruzije potrebno kaljenje, koriste se legure srednje čvrstoće 6000 i visoke čvrstoće 7000 koje se mogu očvrsnuti starenjem. Mogućnost oblikovanja i krajnja čvrstoća kontroliraju se otvrdnjavanjem starenjem naknadnim zagrijavanjem. Profili od aluminijskih legura uglavnom se koriste u dizajnu okvira, sigurnosnih greda i drugih komponenti protiv sudara.
4. Aluminijski odljevak
Odljevci su najčešće korištene aluminijske komponente u automobilima, kao što su blokovi motora, glave cilindra 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 također se koriste u dizajnu okvira, dijelova osovine i konstrukcijskih dijelova, a visokotlačnim lijevanjem novih AlSiMgMn aluminijskih legura postignuta je veća čvrstoća i duktilnost.
Aluminij je materijal izbora za mnoge automobilske primjene kao što su šasija, karoserija i mnoge strukturne komponente zbog svoje niske gustoće, dobre sposobnosti oblikovanja i dobre otpornosti na koroziju. Aluminij koji se koristi u konstrukciji karoserije može postići najmanje 30% smanjenja težine pod pretpostavkom ispunjavanja zahtjeva performansi. Također, aluminijske legure mogu se primijeniti na većinu dijelova tekućeg pokrova. U nekim slučajevima s visokim zahtjevima čvrstoće, legure serije 7000 još uvijek mogu zadržati prednosti kvalitete. Stoga su rješenja za smanjenje težine od aluminijske legure za velike količine najekonomičnija metoda.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminiuma
Vrijeme objave: 8. prosinca 2023
