Eiropas autobūves nozare ir slavena ar savu progresīvo un augsto inovāciju līmeni. Veicinot enerģijas taupīšanas un emisiju samazināšanas politiku, lai samazinātu degvielas patēriņu un oglekļa dioksīda emisijas, automobiļu dizainā plaši tiek izmantoti uzlaboti un inovatīvi alumīnija sakausējumi. Saskaņā ar statistiku, pēdējo desmit gadu laikā vidējais alumīnija daudzums, ko izmanto vieglajās automašīnās, ir divkāršojies, un alumīnija sakausējumu svara samazinājums ir parādīts 1. attēlā. Balstoties uz inovatīvām dizaina koncepcijām, šī tendence turpināsies arī nākamajos gados.
Vieglo materiālu izstrādes procesā alumīnija sakausējumi saskaras ar sīvu konkurenci ar citiem jauniem materiāliem, piemēram, augstas stiprības tēraudu, kas joprojām var saglabāt augstu izturību arī pēc plānsienu konstrukcijas. Papildus tam pastāv magnija, titāna, stikla vai oglekļa šķiedras kompozītmateriāli, no kuriem pēdējie jau tiek plaši izmantoti kosmosa rūpniecībā. Tagad daudzmateriālu dizaina koncepcija ir integrēta automobiļu dizainā, un tiek pieliktas pūles, lai piemērotus materiālus pielietotu piemērotām detaļām. Ļoti svarīgs izaicinājums ir savienojumu un virsmas apstrādes problēma, un ir izstrādāti dažādi risinājumi, piemēram, dzinēja bloka un spēka pārvada komponenti, rāmja dizains (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), plāno plākšņu konstrukcija (Honda NSX, Jaguar, Rover), piekare (DC-E klase, Renault, Peugeot) un citu konstrukcijas komponentu dizains. 2. attēlā parādīti automašīnās izmantotie alumīnija komponenti.
BIW dizaina stratēģija
Pilnībā aprīkota virsbūve ir parastā automobiļa smagākā daļa, kas veido 25–30 % no transportlīdzekļa svara. Pilnībā aprīkotai virsbūvei ir divi konstrukcijas veidi.
1. “Profila telpiskā rāmja dizains” maziem un vidējiem automobiļiemTipisks piemērs ir Audi A8 — baltā virsbūve sver 277 kg, sastāv no 59 profiliem (61 kg), 31 lējuma (39 kg) un 170 lokšņu metāla (177 kg). Tie ir savienoti ar kniedēm, MIG metināšanu, lāzermetināšanu, citiem hibrīdmetināšanas veidiem, līmēšanu utt.
2. “Kalta lokšņu metāla monokoka konstrukcija” vidējas un lielas ietilpības automašīnāmPiemēram, Jaguar XJ (X350), 2002. gada modelis (kā parādīts 4. attēlā zemāk), 295 kg masa “apzīmogota monokoka konstrukcijas virsbūve” sastāvēja no 22 profiliem (21 kg), 15 lējumiem (15 kg) un 273 lokšņu metāla detaļām (259 kg). Savienošanas metodes ietver līmēšanu, kniedēšanu un MIG metināšanu.
Alumīnija sakausējuma uzklāšana uz ķermeņa
1. Ar vecumu rūdīts Al-Mg-Si sakausējums
6000. sērijas sakausējumi satur magniju un silīciju, un pašlaik tos izmanto automašīnu virsbūvju loksnēs kā A6016, A6111 un A6181A. Eiropā 1–1,2 mm EN-6016 ir lieliska formējamība un izturība pret koroziju, un to plaši izmanto.
2. Termiski neapstrādājams Al-Mg-Mn sakausējums
Pateicoties specifiskajai augstajai deformācijas sacietēšanai, Al-Mg-Mn sakausējumiem ir lieliska formējamība un augsta izturība, un tos plaši izmanto automobiļu karstvelmējuma un aukstvelmējuma loksnēs un hidroformētās caurulēs. Pielietojums šasijās vai riteņos ir vēl efektīvāks, jo neatsperoto kustīgo daļu masas samazināšana papildus uzlabo braukšanas komfortu un samazina trokšņa līmeni.
3. Alumīnija profils
Eiropā tika piedāvātas pilnīgi jaunas automašīnu koncepcijas, kuru pamatā bija alumīnija profilu dizains, piemēram, alumīnija sakausējuma rāmji un sarežģītas apakškonstrukcijas. To lielais potenciāls sarežģītiem dizainiem un funkcionālai integrācijai padara tos vispiemērotākos izmaksu ziņā efektīvai sērijveida ražošanai. Tā kā ekstrūzijas laikā ir nepieciešama rūdīšana, tiek izmantoti vidējas stiprības 6000 un augstas stiprības 7000 vecuma cietināmi sakausējumi. Formējamību un galīgo izturību kontrolē, veicot vecuma cietināšanu ar sekojošu karsēšanu. Alumīnija sakausējuma profili galvenokārt tiek izmantoti rāmju konstrukcijā, avārijas sijās un citās avārijas sastāvdaļās.
4. Alumīnija liešana
Lējumi ir visplašāk izmantotie alumīnija komponenti automobiļos, piemēram, dzinēju bloki, cilindru galvas un īpašas šasijas detaļas. Pat dīzeļdzinēji, kuru tirgus daļa Eiropā ir ievērojami palielinājusies, pāriet uz alumīnija lējumiem, jo pieaug prasības pēc izturības un ilgmūžības. Vienlaikus alumīnija lējumi tiek izmantoti arī rāmja konstrukcijā, vārpstas detaļās un konstrukcijas daļās, un jaunu AlSiMgMn alumīnija sakausējumu augstspiediena liešana ir sasniegusi lielāku izturību un plastiskumu.
Alumīnijs ir izvēlētais materiāls daudziem automobiļu pielietojumiem, piemēram, šasijai, virsbūvei un daudzām konstrukcijas sastāvdaļām, pateicoties tā zemajam blīvumam, labai formējamībai un labai izturībai pret koroziju. Alumīnija izmantošana virsbūves konstrukcijā var panākt vismaz 30% svara samazinājumu, ja tiek ievērotas veiktspējas prasības. Turklāt alumīnija sakausējumus var izmantot lielākajai daļai pašreizējo pārsegu. Dažos gadījumos ar augstām izturības prasībām 7000. sērijas sakausējumi joprojām var saglabāt kvalitātes priekšrocības. Tāpēc liela apjoma pielietojumiem alumīnija sakausējumu svara samazināšanas risinājumi ir visekonomiskākā metode.
Rediģēja Meja Dzjana no MAT Aluminum
Publicēšanas laiks: 2023. gada 8. decembris
