Evropska automobilska industrija poznata je po svojoj naprednoj i visoko inovativnoj. Uz promociju politike uštede energije i smanjenja emisija, kako bi se smanjila potrošnja goriva i emisija ugljičnog dioksida, poboljšane i inovativno dizajnirane legure aluminija se široko koriste u dizajnu automobila. Prema statističkim podacima, u proteklih deset godina, prosječna količina aluminija koji se koristi u putničkim automobilima se udvostručila, a smanjenje mase aluminijskih legura prikazano je na slici 1 ispod. Zasnovano na inovativnim konceptima dizajna, ovaj trend će se nastaviti i u narednih nekoliko godina.
U procesu razvoja lake težine, legure aluminija suočavaju se s žestokom konkurencijom s drugim novim materijalima, kao što je čelik visoke čvrstoće, koji i dalje može zadržati visoku čvrstoću nakon dizajna tankih stijenki. Osim toga, postoje kompozitni materijali od magnezijuma, titana, stakla ili karbonskih vlakana, od kojih se potonji već uveliko koriste u svemirskoj industriji. Sada je koncept dizajna od više materijala integriran u dizajn automobila, a ulažu se napori da se prikladni materijali primjenjuju na odgovarajuće dijelove. Veoma važan izazov je problem spajanja i površinske obrade, a razvijena su različita rješenja, kao što su blok motora i komponente 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 ostalih strukturnih komponenti. Slika 2 prikazuje komponente aluminijuma koji se koriste u automobilima.
Strategija dizajna BIW
Karoserija u bijelom je najteži dio konvencionalnog automobila, koji čini 25% do 30% težine vozila. Postoje dva strukturna dizajna u dizajnu tijela u bijelom.
1.“Profilni prostor dizajn okvira” za male i srednje automobile: Audi A8 je tipičan primer, karoserija u beloj je teška 277 kg, sastoji se od 59 profila (61 kg), 31 odlivaka (39 kg) i 170 limova (177 kg). Spajaju se zakivanjem, MIG zavarivanjem, laserskim zavarivanjem, drugim hibridnim zavarivanjem, lepljenjem itd.
2. „Monokok konstrukcija od kovanog lima“ za automobilske aplikacije srednjeg i velikog kapaciteta: na primjer, Jaguar XJ (X350), model iz 2002. (kao što je prikazano na slici 4 ispod), 295 kg mase „štancana monokok struktura“ karoserije u bijeloj boji se sastojalo od 22 profila (21 kg), 15 odljevaka (15 kg) i 273 limena dijela (259 kg). Metode povezivanja uključuju spajanje, zakivanje i MIG zavarivanje.
Primjena legure aluminija na tijelu
1. Al-Mg-Si legura otvrdnuta starenjem
Legure serije 6000 sadrže magnezijum i silicijum i trenutno se koriste u limovima karoserije automobila kao A6016, A6111 i A6181A. U Evropi, 1-1,2 mm EN-6016 ima odličnu formabilnost i otpornost na koroziju i široko se koristi.
2. Al-Mg-Mn legura koja nije termički obrađena
Zbog svog specifičnog otvrdnjavanja sa visokim deformacijama, legure Al-Mg-Mn pokazuju odličnu formabilnost i visoku čvrstoću, te se široko koriste u automobilskim toplovaljanim i hladno valjanim limovima i hidroformiranim cijevima. Primena u šasiji ili točkovima je još efikasnija jer smanjenje mase neopruženih pokretnih delova dodatno povećava udobnost vožnje i smanjuje nivoe buke.
3. Aluminijski profil
U Evropi su predloženi potpuno novi koncepti automobila zasnovani na dizajnu aluminijumskih profila, na primer, okviri od aluminijumske legure i složene podstrukture. Njihov veliki potencijal za složene dizajne i funkcionalnu integraciju čini ih najpogodnijim za ekonomičnu serijsku proizvodnju. Budući da je kaljenje potrebno tokom ekstruzije, koriste se legure srednje čvrstoće 6000 i visoke čvrstoće 7000 koje se očvršćavaju. Formabilnost i krajnja čvrstoća se kontrolišu očvršćavanjem nakon starenja naknadnim zagrijavanjem. Profili od aluminijumske legure se uglavnom koriste u dizajnu okvira, gredama i drugim komponentama za udarce.
4. Aluminijski liveni
Odljevci su najčešće korištene aluminijske komponente u automobilima, kao što su blokovi motora, glave cilindra i specijalne komponente šasije. Čak i dizel motori, koji su uvelike povećali svoj tržišni udio u Europi, prelaze na aluminijske odljevke zbog sve većih zahtjeva za čvrstoćom i izdržljivošću. Istovremeno, aluminijski odljevci se također koriste u dizajnu okvira, dijelova osovine i konstrukcijskih dijelova, a livenje pod visokim pritiskom novih AlSiMgMn legura aluminija 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 male gustine, dobre formabilnosti i dobre otpornosti na koroziju. Aluminij koji se koristi u dizajnu karoserije može postići smanjenje težine od najmanje 30% pod pretpostavkom da zadovolji zahtjeve performansi. Takođe, legure aluminijuma se mogu primeniti na većinu delova postojećeg poklopca. U nekim slučajevima sa visokim zahtjevima za čvrstoćom, legure serije 7000 i dalje mogu zadržati prednost u kvalitetu. Stoga, za primjene velikih količina, rješenja za smanjenje težine od aluminijske legure su najekonomičnija metoda.
Uredio May Jiang iz MAT Aluminium
Vrijeme objave: Dec-08-2023
