Evropský automobilový průmysl je známý svou vyspělostí a vysoce inovativními technologiemi. S podporou politik úspory energie a snižování emisí, aby se snížila spotřeba paliva a emise oxidu uhličitého, se v automobilovém designu široce používají vylepšené a inovativně navržené hliníkové slitiny. Podle statistik se za posledních deset let průměrné množství hliníku používaného v osobních automobilech zdvojnásobilo a snížení hmotnosti hliníkových slitin ukazuje obrázek 1 níže. Na základě inovativních designových konceptů bude tento trend pokračovat i v příštích několika letech.
V procesu vývoje lehkých slitin čelí hliníkové slitiny tvrdé konkurenci s jinými novými materiály, jako je vysokopevnostní ocel, která si i po tenkostěnném provedení dokáže udržet vysokou pevnost. Kromě toho existují hořčíkové, titanové, skleněné nebo kompozitní materiály z uhlíkových vláken, z nichž poslední jsou již široce používány v letectví. Nyní je koncept vícemateriálového designu integrován do automobilového designu a vyvíjí se úsilí o aplikaci vhodných materiálů na vhodné díly. Velmi důležitou výzvou je problém spojení a povrchové úpravy a byla vyvinuta různá řešení, jako jsou komponenty bloku motoru a hnacího ústrojí, konstrukce rámu (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), struktura tenkých desek (Honda NSX , Jaguar, Rover), odpružení (třída DC-E, Renault, Peugeot) a design dalších konstrukčních dílů. Obrázek 2 ukazuje součásti hliníku používané v automobilech.
Strategie designu BIW
Karoserie v bílé barvě je nejtěžší částí konvenčního automobilu a představuje 25 % až 30 % hmotnosti vozidla. V provedení karoserie v bílém jsou dvě konstrukční provedení.
1 „Profilový prostorový rámový design“ pro malé a středně velké vozy: Audi A8 je typickým příkladem, karoserie v bílé barvě váží 277 kg, skládá se z 59 profilů (61 kg), 31 odlitků (39 kg) a 170 plechových (177 kg). Spojují se nýtováním, MIG svařováním, laserovým svařováním, jiným hybridním svařováním, lepením atd.
2. „Monokoková konstrukce z lisovaného plechu“ pro středně až velkokapacitní automobilové aplikace: například Jaguar XJ (X350), model z roku 2002 (jak je znázorněno na obrázku 4 níže), hmotnost 295 kg „ražená karoserie monocoque structure“ karoserie v bílé barvě sestávala z 22 profilů (21 kg), 15 odlitků (15 kg) a 273 plechových dílů (259 kg). Mezi způsoby připojení patří lepení, nýtování a svařování MIG.
Aplikace hliníkové slitiny na tělo
1. Slitina Al-Mg-Si tvrzená stárnutím
Slitiny řady 6000 obsahují hořčík a křemík a v současnosti se používají v automobilových karoseriích jako A6016, A6111 a A6181A. V Evropě má 1-1,2 mm EN-6016 vynikající tvarovatelnost a odolnost proti korozi a je široce používán.
2. Tepelně neupravitelná slitina Al-Mg-Mn
Slitiny Al-Mg-Mn vykazují díky svému specifickému vysokému deformačnímu zpevnění vynikající tvarovatelnost a vysokou pevnost a jsou široce používány v automobilových plechech válcovaných za tepla a za studena a hydroformovaných trubkách. Aplikace v podvozku nebo kolech je ještě efektivnější, protože snížení hmotnosti neodpružených pohyblivých částí navíc zvyšuje jízdní komfort a snižuje hladinu hluku.
3. Hliníkový profil
V Evropě byly navrženy zcela nové koncepce automobilů založené na designu hliníkových profilů, například rámy z hliníkové slitiny a složité spodní konstrukce. Jejich velký potenciál pro komplexní design a funkční integraci je činí nejvhodnějšími pro nákladově efektivní sériovou výrobu. Protože je během vytlačování vyžadováno kalení, používají se slitiny vytvrditelné stárnutím se střední pevností 6000 a vysokou pevností 7000. Tvařitelnost a konečná pevnost jsou řízeny vytvrzením stárnutím následným zahřátím. Profily z hliníkové slitiny se používají hlavně v konstrukci rámu, nárazových nosníků a dalších nárazových komponentů.
4. Odlévání hliníku
Odlitky jsou nejrozšířenější hliníkové součásti v automobilech, jako jsou bloky motorů, hlavy válců a speciální součásti podvozků. I vznětové motory, které výrazně zvýšily svůj podíl na evropském trhu, se kvůli zvyšujícím se nárokům na pevnost a odolnost přesouvají na hliníkové odlitky. Současně se hliníkové odlitky uplatňují i v konstrukci rámu, hřídelových dílů a konstrukčních dílů a vysokotlakým litím nových hliníkových slitin AlSiMgMn bylo dosaženo vyšší pevnosti a tažnosti.
Hliník je materiálem volby pro mnoho automobilových aplikací, jako je podvozek, karoserie a mnoho konstrukčních součástí díky své nízké hustotě, dobré tvarovatelnosti a dobré odolnosti proti korozi. Hliník použitý v konstrukci karoserie může dosáhnout alespoň 30% snížení hmotnosti za předpokladu splnění požadavků na výkon. Také hliníkové slitiny lze aplikovat na většinu částí současného krytu. V některých případech s vysokými požadavky na pevnost si slitiny řady 7000 stále mohou zachovat kvalitativní výhody. Proto jsou pro velkoobjemové aplikace nejekonomičtější metodou řešení pro snížení hmotnosti z hliníkové slitiny.
Editoval May Jiang z MAT Aluminium
Čas odeslání: prosinec-08-2023
