Еўрапейская аўтамабільная прамысловасць славіцца сваімі перадавымі і высокаінавацыйнымі тэхналогіямі. Дзякуючы прасоўванню палітыкі энергазберажэння і скарачэння выкідаў, з мэтай зніжэння спажывання паліва і выкідаў вуглякіслага газу, у канструкцыі аўтамабіляў шырока выкарыстоўваюцца ўдасканаленыя і інавацыйна распрацаваныя алюмініевыя сплавы. Згодна са статыстыкай, за апошнія дзесяць гадоў сярэдняя колькасць алюмінію, які выкарыстоўваецца ў легкавых аўтамабілях, падвоілася, а зніжэнне вагі алюмініевых сплаваў паказана на малюнку 1 ніжэй. Дзякуючы інавацыйным канцэпцыям дызайну, гэтая тэндэнцыя будзе працягвацца ў бліжэйшыя некалькі гадоў.
У працэсе распрацоўкі лёгкіх канструкцый алюмініевыя сплавы сутыкаюцца з жорсткай канкурэнцыяй з боку іншых новых матэрыялаў, такіх як высокатрывалая сталь, якая можа захоўваць высокую трываласць нават пасля танкасценных канструкцый. Акрамя таго, існуюць кампазітныя матэрыялы з магнію, тытана, шкла або вугляроднага валакна, апошнія з якіх ужо шырока выкарыстоўваюцца ў аэракасмічнай галіне. Цяпер канцэпцыя шматматэрыяльнай канструкцыі інтэгравана ў аўтамабільны дызайн, і прыкладаюцца намаганні для прымянення адпаведных матэрыялаў для адпаведных дэталяў. Вельмі важнай праблемай з'яўляецца праблема злучэння і апрацоўкі паверхні, і былі распрацаваны розныя рашэнні, такія як кампаненты блока рухавіка і трансмісіі, канструкцыя рамы (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), тонкапласціністая канструкцыя (Honda NSX, Jaguar, Rover), падвеска (клас DC-E, Renault, Peugeot) і іншыя структурныя кампаненты. На малюнку 2 паказаны кампаненты з алюмінію, якія выкарыстоўваюцца ў аўтамабілях.
Стратэгія дызайну BIW
Кузаў «у белым» — самая цяжкая частка звычайнага аўтамабіля, на яе долю прыпадае ад 25% да 30% вагі аўтамабіля. У канструкцыі кузава «у белым» ёсць дзве структурныя канструкцыі.
1. «Канструкцыя рамы з прасторавым профілем» для аўтамабіляў малога і сярэдняга памеруТыповы прыклад — Audi A8, кузаў белага колеру важыць 277 кг, складаецца з 59 профіляў (61 кг), 31 адліўкі (39 кг) і 170 лістоў металу (177 кг). Злучаюцца яны з дапамогай клёпак, зваркі MIG, лазернай зваркі, іншых гібрыдных зварак, склейвання і г.д.
2. «Каваная канструкцыя з ліставога металу» для аўтамабіляў сярэдняй і вялікай грузападымальнасціНапрыклад, Jaguar XJ (X350), мадэль 2002 года (як паказана на малюнку 4 ніжэй), масай 295 кг, кузаў «штампаваны кузаў-монакок», белы, складаўся з 22 профіляў (21 кг), 15 адлівак (15 кг) і 273 дэталяў з ліставага металу (259 кг). Метады злучэння ўключаюць склейванне, клёпкі і зварку MIG.
Нанясенне алюмініевага сплаву на корпус
1. Загартаваны пад уздзеяннем узросту сплаў Al-Mg-Si
Сплавы серыі 6000 утрымліваюць магній і крэмній і ў цяперашні час выкарыстоўваюцца ў аўтамабільных кузаўных лістах пад назвамі A6016, A6111 і A6181A. У Еўропе EN-6016 таўшчынёй 1-1,2 мм мае выдатную фармавальнасць і каразійную ўстойлівасць і шырока выкарыстоўваецца.
2. Нетэрмаапрацоўвальны сплаў Al-Mg-Mn
Дзякуючы спецыфічнай высокай дэфармацыйнай умацаванасці, сплавы Al-Mg-Mn дэманструюць выдатную фармавальнасць і высокую трываласць і шырока выкарыстоўваюцца ў аўтамабільных гарачакатаных і халоднакатаных лістах і гідрафармаваных трубах. Ужыванне ў шасі або колах яшчэ больш эфектыўнае, таму што зніжэнне масы непадрэсораных рухомых частак дадаткова павышае камфорт кіравання і зніжае ўзровень шуму.
3. Алюмініевы профіль
У Еўропе былі прапанаваны зусім новыя канцэпцыі аўтамабіляў на аснове канструкцыі алюмініевых профіляў, напрыклад, рамы з алюмініевых сплаваў і складаныя падканструкцыі. Іх вялікі патэнцыял для складаных канструкцый і функцыянальнай інтэграцыі робіць іх найлепшымі для рэнтабельнай серыйнай вытворчасці. Паколькі падчас экструзіі патрабуецца загартоўка, выкарыстоўваюцца сплавы сярэдняй трываласці 6000 і высокай трываласці 7000, якія загартоўваюцца старэннем. Фармуемасць і канчатковая трываласць кантралююцца шляхам загартоўкі старэннем пры наступным награванні. Профілі з алюмініевых сплаваў у асноўным выкарыстоўваюцца ў канструкцыі рам, бэлек бяспекі і іншых кампанентаў бяспекі.
4. Алюмініевае ліццё
Адліўкі з'яўляюцца найбольш шырока выкарыстоўванымі алюмініевымі кампанентамі ў аўтамабілях, такімі як блокі рухавікоў, галоўкі цыліндраў і спецыяльныя кампаненты шасі. Нават дызельныя рухавікі, доля рынку якіх значна павялічылася ў Еўропе, пераходзяць на алюмініевыя адліўкі з-за ўзрастаючых патрабаванняў да трываласці і даўгавечнасці. У той жа час алюмініевыя адліўкі таксама выкарыстоўваюцца ў канструкцыі рамы, дэталях валаў і структурных дэталях, а ліццё пад высокім ціскам новых алюмініевых сплаваў AlSiMgMn дасягнула большай трываласці і пластычнасці.
Алюміній з'яўляецца пераважным матэрыялам для многіх аўтамабільных прымяненняў, такіх як шасі, кузаў і многія структурныя кампаненты, дзякуючы сваёй нізкай шчыльнасці, добрай фармавальнасці і добрай каразійнай устойлівасці. Алюміній, які выкарыстоўваецца ў канструкцыі кузава, можа дасягнуць зніжэння вагі як мінімум на 30% пры ўмове выканання патрабаванняў па эксплуатацыйных характарыстыках. Акрамя таго, алюмініевыя сплавы можна выкарыстоўваць для большасці частак існуючага пакрыцця. У некаторых выпадках з высокімі патрабаваннямі да трываласці сплавы серыі 7000 могуць захаваць перавагі якасці. Такім чынам, для масавай вытворчасці рашэнні па зніжэнні вагі з'яўляюцца найбольш эканамічным метадам.
Пад рэдакцыяй Мэй Цзян з MAT Aluminum
Час публікацыі: 08 снежня 2023 г.
