Европска аутомобилска индустрија је позната по својим напредним и веома иновативним технологијама. Уз промоцију политика уштеде енергије и смањења емисија, како би се смањила потрошња горива и емисија угљен-диоксида, побољшане и иновативно дизајниране легуре алуминијума се широко користе у дизајну аутомобила. Према статистици, у последњих десет година, просечна количина алуминијума која се користи у путничким аутомобилима се удвостручила, а смањење тежине легура алуминијума је приказано на слици 1 испод. На основу иновативних концепата дизајна, овај тренд ће се наставити у наредних неколико година.
У процесу развоја лаких конструкција, легуре алуминијума се суочавају са жестоком конкуренцијом са другим новим материјалима, као што је челик високе чврстоће, који и даље може да одржи високу чврстоћу након танкозидног дизајна. Поред тога, постоје композитни материјали од магнезијума, титанијума, стакла или угљеничних влакана, од којих се ови последњи већ широко користе у ваздухопловству. Сада је концепт вишематеријалног дизајна интегрисан у дизајн аутомобила, а улажу се напори да се примене одговарајући материјали на одговарајуће делове. Веома важан изазов је проблем повезивања и обраде површине, а развијена су различита решења, као што су компоненте блока мотора и погонског склопа, дизајн рама (Ауди А2, А8, БМВ З8, Лотус Елиз), структура танких плоча (Хонда НСX, Јагуар, Ровер), дизајн вешања (ДЦ-Е класа, Рено, Пежо) и други структурни елементи. Слика 2 приказује компоненте алуминијума које се користе у аутомобилима.
Стратегија дизајна BIW-а
Каросерија у белој боји је најтежи део конвенционалног аутомобила, који чини 25% до 30% тежине возила. Постоје два структурна дизајна код дизајна каросерије у белој боји.
1. „Дизајн оквира профилног простора“ за мале и средње аутомобилеАуди А8 је типичан пример, каросерија у белој боји тежи 277 кг, састоји се од 59 профила (61 кг), 31 одливка (39 кг) и 170 лимова (177 кг). Спајају се закивањем, МИГ заваривањем, ласерским заваривањем, другим хибридним заваривањем, лепљењем итд.
2. „Монококна структура од лима кованог у калупу“ за аутомобиле средњег и великог капацитетаНа пример, Јагуар XJ (X350), модел из 2002. године (као што је приказано на слици 4 испод), масе 295 кг, „штанцана каросерија монокок структуре“, каросерија у белој боји састојала се од 22 профила (21 кг), 15 одливака (15 кг) и 273 лимена дела (259 кг). Методе повезивања укључују лепљење, закивање и МИГ заваривање.
Наношење алуминијумске легуре на тело
1. Легура Al-Mg-Si очврснута старењем
Легуре серије 6000 садрже магнезијум и силицијум и тренутно се користе у аутомобилским лимовима за каросерију као A6016, A6111 и A6181A. У Европи, EN-6016 дебљине 1-1,2 мм има одличну обликовност и отпорност на корозију и широко се користи.
2. Легура Al-Mg-Mn која се не може термички обрађивати
Због свог специфичног очвршћавања под високим напрезањем, легуре Al-Mg-Mn показују одличну обликовност и високу чврстоћу, и широко се користе у аутомобилским топло ваљаним и хладно ваљаним лимовима и хидроформованим цевима. Примена у шасијама или точковима је још ефикаснија јер смањење масе неопружених покретних делова додатно побољшава удобност вожње и смањује ниво буке.
3. Алуминијумски профил
У Европи су предложени потпуно нови концепти аутомобила засновани на дизајну алуминијумских профила, на пример, оквири од алуминијумских легура и сложене подконструкције. Њихов велики потенцијал за сложене дизајне и функционалну интеграцију чини их најпогоднијим за исплативу серијску производњу. Пошто је потребно каљење током екструзије, користе се легуре средње чврстоће 6000 и високе чврстоће 7000 које се могу очврснути старењем. Формабилност и крајња чврстоћа се контролишу очвршћавањем старењем накнадним загревањем. Профили од алуминијумских легура се углавном користе у дизајну оквира, гредама за судари и другим компонентама судара.
4. Ливење алуминијума
Одливци су најчешће коришћене алуминијумске компоненте у аутомобилима, као што су блокови мотора, главе цилиндара и специјалне компоненте шасије. Чак и дизел мотори, који су знатно повећали свој тржишни удео у Европи, прелазе на алуминијумске одливке због све већих захтева за чврстоћом и издржљивошћу. Истовремено, алуминијумски одливци се користе и у дизајну рама, деловима вратила и структурним деловима, а ливење под високим притиском нових AlSiMgMn алуминијумских легура постигло је већу чврстоћу и дуктилност.
Алуминијум је материјал по избору за многе аутомобилске примене као што су шасије, каросерија и многе структурне компоненте због своје ниске густине, добре обликовности и добре отпорности на корозију. Алуминијум који се користи у дизајну структуре каросерије може постићи смањење тежине од најмање 30% под претпоставком да испуњава захтеве за перформансе. Такође, легуре алуминијума могу се применити на већину делова тренутног поклопца. У неким случајевима са високим захтевима за чврстоћу, легуре серије 7000 и даље могу задржати предности квалитета. Стога, за примене великих количина, решења за смањење тежине на бази легура алуминијума су најекономичнија метода.
Уредила Меј Ђијанг из МАТ Алуминијума
Време објаве: 08.12.2023.
