Evropska automobilska industrija poznata je po svojoj naprednoj i visoko inovativnoj tehnologiji. Promocijom politika uštede energije i smanjenja emisija, kako bi se smanjila potrošnja goriva i emisija ugljičnog dioksida, poboljšane i inovativno dizajnirane aluminijske legure se široko koriste u dizajnu automobila. Prema statistikama, u posljednjih deset godina, prosječna količina aluminija korištenog u putničkim automobilima se udvostručila, a smanjenje težine aluminijskih legura prikazano je na slici 1 ispod. Na osnovu inovativnih dizajnerskih koncepata, ovaj trend će se nastaviti u narednih 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 tankozidnog dizajna. Osim toga, postoje kompozitni materijali od magnezija, titana, stakla ili ugljičnih vlakana, od kojih se ovi posljednji već široko koriste u zrakoplovstvu. Sada je koncept višematerijalnog dizajna integriran u dizajn automobila, a ulažu se napori da se primijene odgovarajući materijali na odgovarajuće 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 BIW dizajna
Karoserija u bijeloj boji je najteži dio konvencionalnog automobila, čineći 25% do 30% težine vozila. Kod dizajna karoserije u bijeloj boji postoje dva strukturna dizajna.
1. „Dizajn profilnog prostora okvira“ 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 ispod), karoserija "prešane monokokne strukture" mase 295 kg sastojala se od 22 profila (21 kg), 15 odlivaka (15 kg) i 273 lima (259 kg). Metode spajanja uključuju lijepljenje, zakivanje i MIG zavarivanje.
Nanošenje aluminijske legure na tijelo
1. Al-Mg-Si legura očvrsnuta starenjem
Legure serije 6000 sadrže magnezij i silicijum i trenutno se koriste u automobilskim limovima kao A6016, A6111 i A6181A. U Evropi, EN-6016 debljine 1-1,2 mm ima odličnu oblikovljivost i otpornost na koroziju i široko se koristi.
2. Al-Mg-Mn legura koja se ne može termički obrađivati
Zbog specifičnog očvršćavanja pod visokim naponom, legure Al-Mg-Mn pokazuju odličnu oblikovljivost i visoku čvrstoću, te se široko koriste u automobilskim toplovaljanim i hladnovaljanim limovima i hidroformiranim cijevima. Primjena u šasijama ili kotačima je još učinkovitija jer smanjenje mase neoprugljenih pokretnih dijelova dodatno povećava udobnost vožnje i smanjuje nivo buke.
3. Aluminijski profil
U Evropi su predloženi potpuno novi koncepti automobila zasnovani na dizajnu aluminijskih profila, na primjer, okviri od aluminijskih legura i složene podkonstrukcije. Njihov veliki potencijal za složene dizajne i funkcionalnu integraciju čini ih najpogodnijim za isplativu serijsku proizvodnju. Budući da je tokom ekstruzije potrebno kaljenje, koriste se legure srednje čvrstoće 6000 i visoke čvrstoće 7000 koje se mogu očvrsnuti starenjem. Oblikovnost i krajnja čvrstoća se kontrolišu kaljenjem starenjem naknadnim zagrijavanjem. Profili od aluminijskih legura se uglavnom koriste u dizajnu okvira, nosača za sudare i drugih komponenti sudara.
4. Livenje aluminija
Odljevci su najčešće korištene aluminijske komponente u automobilima, kao što su blokovi motora, glave cilindara i specijalne komponente šasije. Čak i dizelski motori, koji su znatno povećali svoj tržišni udio u Evropi, prelaze na aluminijske odljevke zbog sve većih zahtjeva za čvrstoćom i izdržljivošću. Istovremeno, aluminijski odljevci se koriste i u dizajnu okvira, dijelovima osovina i strukturnim dijelovima, a lijevanjem pod visokim pritiskom novih aluminijskih legura AlSiMgMn postignuta je veća čvrstoća 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 koji se koristi u dizajnu strukture karoserije može postići smanjenje težine od najmanje 30% pod pretpostavkom ispunjavanja zahtjeva za performanse. Također, legure aluminija mogu se primijeniti na većinu dijelova trenutnog poklopca. U nekim slučajevima s visokim zahtjevima za čvrstoću, legure serije 7000 i dalje mogu održati prednosti kvalitete. Stoga su za primjene velikih količina, rješenja za smanjenje težine na bazi legura aluminija najekonomičnija metoda.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminum
Vrijeme objave: 08.12.2023.
