Европейската автомобилна индустрия е известна със своята напреднала и изключително иновативна. С насърчаването на енергоспестяване и политики за намаляване на емисиите, за да се намали консумацията на гориво и емисиите на въглероден диоксид, подобрените и иновативно проектирани алуминиеви сплави се използват широко в автомобилния дизайн. Според статистиката през последните десет години средното количество алуминий, използвано в леките автомобили, се е удвоило, а намаляването на теглото на алуминиевите сплави е показано на фигура 1 по-долу. Базирана на иновативни дизайнерски концепции, тази тенденция ще продължи през следващите няколко години.
В процеса на разработване на леки, алуминиевите сплави са изправени пред ожесточена конкуренция с други нови материали, като стомана с висока якост, която все още може да поддържа висока якост след тънкостенен дизайн. Освен това има композитни материали от магнезий, титан, стъкло или въглеродни влакна, последните от които вече се използват широко в космическото пространство. Сега концепцията за многоматериален дизайн е интегрирана в автомобилния дизайн и се полагат усилия за прилагане на подходящи материали към подходящи части. Много важно предизвикателство е проблемът с връзката и обработката на повърхността и са разработени различни решения, като блок на двигателя и компоненти на силовото предаване, дизайн на рамата (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), структура на тънка пластина (Honda NSX , Jaguar, Rover), окачване (DC-E клас, Renault, Peugeot) и дизайн на други структурни компоненти. Фигура 2 показва компонентите на алуминия, използвани в автомобилите.
Стратегия за проектиране на BIW
Каросерията в бяло е най-тежката част от конвенционален автомобил, като представлява 25% до 30% от теглото на автомобила. Има два структурни дизайна в дизайна на тялото в бяло.
1.”Дизайн на профилна пространствена рамка” за малки и средни автомобили: Audi A8 е типичен пример, каросерията в бяло тежи 277 кг, състои се от 59 профила (61 кг), 31 отливки (39 кг) и 170 ламарини (177 кг). Съединяват се чрез занитване, МИГ заваряване, лазерно заваряване, други хибридни заварки, лепене и др.
2. „Кована монококова структура от ламарина“ за автомобилни приложения със среден до голям капацитет: например, Jaguar XJ (X350), модел 2002 г. (както е показано на фигура 4 по-долу), 295 kg маса „щампована монококова структура на каросерията“ каросерия в бяло се състои от 22 профила (21 kg), 15 отливки (15 kg) и 273 ламаринени части (259 кг). Методите на свързване включват залепване, занитване и MIG заваряване.
Нанасяне на алуминиева сплав върху тялото
1. Закалена на стареене Al-Mg-Si сплав
Сплавите от серия 6000 съдържат магнезий и силиций и в момента се използват в каросерии на автомобили като A6016, A6111 и A6181A. В Европа 1-1,2 mm EN-6016 има отлична форма и устойчивост на корозия и се използва широко.
2. Неподлежаща на термична обработка Al-Mg-Mn сплав
Благодарение на специфичното си силно закаляване при деформация, Al-Mg-Mn сплавите показват отлична формоспособност и висока якост и се използват широко в автомобилните горещо валцувани и студено валцувани листове и хидроформовани тръби. Прилагането в шасито или колелата е още по-ефективно, тъй като намаляването на масата на неподрессорените движещи се части допълнително повишава комфорта при шофиране и намалява нивата на шум.
3. Алуминиев профил
В Европа бяха предложени изцяло нови автомобилни концепции, базирани на дизайн на алуминиев профил, например рамки от алуминиева сплав и сложни подструктури. Големият им потенциал за сложен дизайн и функционална интеграция ги прави най-подходящи за рентабилно серийно производство. Тъй като по време на екструдиране се изисква закаляване, се използват закалени сплави със средна якост 6000 и висока якост 7000. Способността за формоване и крайната якост се контролират чрез втвърдяване при стареене чрез последващо нагряване. Профилите от алуминиеви сплави се използват главно в дизайна на рамки, греди за катастрофа и други компоненти за катастрофа.
4. Алуминиева отливка
Отливките са най-широко използваните алуминиеви компоненти в автомобилите, като двигателни блокове, цилиндрови глави и специални компоненти на шасито. Дори дизеловите двигатели, които значително са увеличили своя пазарен дял в Европа, преминават към алуминиеви отливки поради нарастващите изисквания за здравина и издръжливост. В същото време алуминиевите отливки се използват и в конструкцията на рамката, частите на вала и структурните части, а леенето под високо налягане на нови алуминиеви сплави AlSiMgMn постигна по-висока якост и пластичност.
Алуминият е избраният материал за много автомобилни приложения като шаси, каросерия и много структурни компоненти поради ниската си плътност, добрата му форма и добра устойчивост на корозия. Алуминият, използван в конструкцията на каросерията, може да постигне поне 30% намаление на теглото при предпоставката за спазване на изискванията за производителност. Също така, алуминиеви сплави могат да бъдат приложени към повечето части от текущото покритие. В някои случаи с високи изисквания за якост, сплавите от серия 7000 все още могат да поддържат качествени предимства. Следователно, за приложения с голям обем, решенията за намаляване на теглото от алуминиева сплав са най-икономичният метод.
Редактирано от May Jiang от MAT Aluminium
Време на публикуване: 8 декември 2023 г
