Európsky automobilový priemysel je známy svojou vyspelosťou a vysokou inovatívnosťou. Vďaka podpore politiky úspory energie a znižovania emisií, aby sa znížila spotreba paliva a emisie oxidu uhličitého, sa v automobilovom dizajne široko používajú vylepšené a inovatívne navrhnuté hliníkové zliatiny. Podľa štatistík sa za posledných desať rokov priemerné množstvo hliníka používaného v osobných automobiloch zdvojnásobilo a zníženie hmotnosti hliníkových zliatin je znázornené na obrázku 1 nižšie. Na základe inovatívnych dizajnových konceptov bude tento trend pokračovať aj v nasledujúcich rokoch.
V procese vývoja ľahkých zliatin čelia zliatiny hliníka tvrdej konkurencii s inými novými materiálmi, ako je napríklad vysokopevnostná oceľ, ktorá si aj po tenkostennom prevedení dokáže zachovať vysokú pevnosť. Okrem toho existujú horčíkové, titánové, sklenené alebo kompozitné materiály z uhlíkových vlákien, z ktorých posledné sú už široko používané v leteckom priemysle. Teraz je koncept viacmateriálového dizajnu integrovaný do automobilového dizajnu a vynakladá sa úsilie na aplikáciu vhodných materiálov na vhodné diely. Veľmi dôležitou výzvou je problém pripojenia a povrchovej úpravy, pričom boli vyvinuté rôzne riešenia, ako napríklad komponenty bloku motora a hnacieho ústrojenstva, konštrukcia rámu (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), štruktúra tenkých dosiek (Honda NSX , Jaguar, Rover), odpruženie (trieda DC-E, Renault, Peugeot) a dizajn ďalších konštrukčných komponentov. Obrázok 2 ukazuje komponenty hliníka používané v automobiloch.
Stratégia dizajnu BIW
Karoséria v bielej farbe je najťažšou časťou bežného automobilu a predstavuje 25 % až 30 % hmotnosti vozidla. V prevedení karosérie v bielom sú dve konštrukčné prevedenia.
1 „Profilový priestorový rámový dizajn“ pre malé a stredne veľké autá: Audi A8 je typickým príkladom, karoséria v bielej farbe váži 277 kg, pozostáva z 59 profilov (61 kg), 31 odliatkov (39 kg) a 170 plechových (177 kg). Spájajú sa nitovaním, zváraním MIG, laserovým zváraním, iným hybridným zváraním, lepením atď.
2. „Monokoková konštrukcia z lisovaného plechu“ pre stredne až veľkokapacitné automobilové aplikácie: napríklad Jaguar XJ (X350), model z roku 2002 (ako je znázornené na obrázku 4 nižšie), hmotnosť 295 kg „monokoková konštrukcia karosérie“ v bielej farbe pozostávala z 22 profilov (21 kg), 15 odliatkov (15 kg) a 273 plechových dielov (259 kg). Spôsoby pripojenia zahŕňajú lepenie, nitovanie a zváranie MIG.
Aplikácia hliníkovej zliatiny na telo
1. Vekom tvrdená zliatina Al-Mg-Si
Zliatiny radu 6000 obsahujú horčík a kremík a v súčasnosti sa používajú v plechoch karosérií automobilov ako A6016, A6111 a A6181A. V Európe má 1-1,2 mm EN-6016 vynikajúcu tvarovateľnosť a odolnosť proti korózii a je široko používaný.
2. Tepelne nespracovateľná zliatina Al-Mg-Mn
Zliatiny Al-Mg-Mn sa vďaka svojmu špecifickému vytvrdzovaniu pri vysokej deformácii vyznačujú vynikajúcou tvárnosťou a vysokou pevnosťou a sú široko používané v plechoch valcovaných za tepla a za studena pre automobilový priemysel a v rúrach tvarovaných za tepla. Aplikácia v podvozku alebo kolesách je ešte efektívnejšia, pretože redukcia hmotnosti neodpružených pohyblivých častí dodatočne zvyšuje komfort jazdy a znižuje hladinu hluku.
3. Hliníkový profil
V Európe boli navrhnuté úplne nové koncepcie automobilov založené na dizajne hliníkových profilov, napríklad rámy z hliníkovej zliatiny a zložité spodné konštrukcie. Vďaka svojmu veľkému potenciálu pre komplexný dizajn a funkčnú integráciu sú najvhodnejšie pre nákladovo efektívnu sériovú výrobu. Pretože sa počas vytláčania vyžaduje kalenie, používajú sa zliatiny vytvrditeľné starnutím so strednou pevnosťou 6000 a vysokou pevnosťou 7000. Tvarovateľnosť a konečná pevnosť sú kontrolované vytvrdzovaním starnutím následným zahrievaním. Profily z hliníkovej zliatiny sa používajú hlavne pri konštrukcii rámu, nosníkov a iných nárazových komponentov.
4. Hliníkový odliatok
Odliatky sú najpoužívanejšie hliníkové komponenty v automobiloch, ako sú bloky motorov, hlavy valcov a špeciálne komponenty podvozkov. Dokonca aj dieselové motory, ktoré výrazne zvýšili svoj podiel na trhu v Európe, prechádzajú na hliníkové odliatky kvôli zvyšujúcim sa nárokom na pevnosť a odolnosť. Súčasne sa hliníkové odliatky využívajú aj pri konštrukcii rámu, hriadeľových dielov a konštrukčných dielov a vysokotlakovým odlievaním nových hliníkových zliatin AlSiMgMn sa dosiahla vyššia pevnosť a ťažnosť.
Hliník je materiálom voľby pre mnohé automobilové aplikácie, ako je podvozok, karoséria a mnohé konštrukčné komponenty vďaka svojej nízkej hustote, dobrej tvarovateľnosti a dobrej odolnosti proti korózii. Hliník použitý v konštrukcii konštrukcie karosérie môže dosiahnuť minimálne 30% zníženie hmotnosti za predpokladu splnenia výkonnostných požiadaviek. Na väčšinu častí súčasného krytu je možné aplikovať aj hliníkové zliatiny. V niektorých prípadoch s vysokými požiadavkami na pevnosť si zliatiny radu 7000 stále môžu zachovať kvalitatívne výhody. Preto sú pre veľkoobjemové aplikácie najhospodárnejšou metódou riešenia na zníženie hmotnosti z hliníkovej zliatiny.
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odoslania: 08. december 2023
