وضعیت کاربرد و روند توسعه آلیاژ آلومینیوم در خودروهای اروپایی

صنعت خودروهای اروپایی به دلیل پیشرفته و بسیار ابتکاری مشهور است. با ارتقاء سیاست های صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش انتشار ، به منظور کاهش مصرف سوخت و انتشار دی اکسید کربن ، آلیاژهای آلومینیومی بهبود یافته و با طراحی نوآوری به طور گسترده ای در طراحی خودرو استفاده می شوند. طبق آمار ، در ده سال گذشته ، میانگین میزان آلومینیوم مورد استفاده در اتومبیل های مسافر دو برابر شده است و کاهش وزن آلیاژهای آلومینیوم در شکل 1 در زیر نشان داده شده است. بر اساس مفاهیم طراحی نوآورانه ، این روند در چند سال آینده ادامه خواهد یافت.

در فرآیند توسعه سبک ، آلیاژهای آلومینیوم با سایر مواد جدید مانند فولاد با استحکام بالا با رقابت شدید روبرو هستند که هنوز هم می توانند پس از طراحی دیواره نازک ، استحکام بالایی را حفظ کنند. علاوه بر این ، مواد کامپوزیت منیزیم ، تیتانیوم ، شیشه یا فیبر کربن وجود دارد که دومی از آنها قبلاً در هوافضا مورد استفاده قرار می گیرد. اکنون مفهوم طراحی چند ماده در طراحی خودرو ادغام شده است و تلاش می شود تا مواد مناسب را برای قطعات مناسب اعمال کند. یک چالش بسیار مهم ، مشکل اتصال و تصفیه سطح است و راه حل های مختلفی مانند بلوک موتور و اجزای قطار قدرت ، طراحی فریم (Audi A2 ، A8 ، BMW Z8 ، Lotus Elise) ، ساختار صفحه نازک (Honda NSX ایجاد شده است. ، Jaguar ، Rover) ، تعلیق (کلاس DC-E ، رنو ، پژو) و سایر مؤلفه های ساختاری. شکل 2 اجزای آلومینیوم مورد استفاده در اتومبیل را نشان می دهد.

استراتژی طراحی BIW

بدن سفید سنگین ترین قسمت یک ماشین معمولی است که 25 ٪ تا 30 ٪ از وزن خودرو را تشکیل می دهد. دو طرح ساختاری در طراحی بدن در سفید وجود دارد.

1. "طراحی قاب فضایی پروفایل" برای اتومبیل های کوچک و متوسط: Audi A8 یک نمونه معمولی است ، بدن در سفید وزن 277 کیلوگرم ، از 59 پروفایل (61 کیلوگرم) ، 31 ریخته گری (39 کیلوگرم) و 170 ورق فلز (177 کیلوگرم) تشکیل شده است. آنها به پرچین ، جوشکاری MIG ، جوشکاری لیزر ، جوشکاری هیبریدی ، چسباندن و غیره پیوسته اند.

2. "ساختار مونوکوکی ورق فلزی کشیده شده" برای کاربردهای اتومبیل با ظرفیت متوسط ​​تا بزرگ: به عنوان مثال ، Jaguar XJ (x350) ، مدل 2002 (همانطور که در شکل 4 در زیر نشان داده شده است) ، 295 کیلوگرم جرم "ساختار مونوکوکی بدن مهر شده" بدن در سفید شامل 22 پروفایل (21 کیلوگرم) ، 15 ریخته گری (15 کیلوگرم) است و 273 قطعات فلزی (259 کیلوگرم). روشهای اتصال شامل پیوند ، پرچ و جوشکاری میگ است.

استفاده از آلیاژ آلومینیوم بر روی بدن

1 سن آلیاژ AL-MG-SI را سخت کرد

آلیاژهای سری 6000 حاوی منیزیم و سیلیکون هستند و در حال حاضر در ورق های بدن خودرو به عنوان A6016 ، A6111 و A6181A استفاده می شوند. در اروپا ، EN-6016 1-1.2 میلی متر از مقاومت و مقاومت در برابر خوردگی بسیار عالی برخوردار است و به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

2. آلیاژ قابل درمان با al-mg-mn قابل درمان

آلیاژهای AL-MG-MN با توجه به سخت شدن فشار زیاد ، از تشکیل و استحکام بالایی برخوردار هستند و به طور گسترده در ورق های نورد گرم و نورد سرد و لوله های هیدروفورم استفاده می شوند. کاربرد در شاسی یا چرخ ها حتی مؤثرتر است زیرا کاهش انبوه قطعات متحرک غیرمجاز علاوه بر این باعث افزایش راحتی رانندگی و کاهش سطح سر و صدا می شود.

3. مشخصات آلومینیوم

در اروپا ، مفاهیم کاملاً جدید خودرو بر اساس طراحی پروفایل آلومینیوم ، به عنوان مثال ، قاب های آلیاژ آلومینیوم و زیر ساخت های پیچیده ارائه شده است. پتانسیل عالی آنها برای طرح های پیچیده و ادغام عملکردی باعث می شود که آنها برای تولید سری مقرون به صرفه مناسب باشند. از آنجا که خاموش شدن در طول اکستروژن مورد نیاز است ، از آلیاژهای سخت سن 7000 با استحکام متوسط ​​و قدرت بالا 7000 استفاده می شود. شکل پذیری و مقاومت نهایی از طریق سخت شدن سن با گرمایش بعدی کنترل می شود. پروفایل های آلیاژ آلومینیوم عمدتاً در طراحی قاب ، تیرهای خرابی و سایر اجزای خرابی استفاده می شود.

4. ریخته گری آلومینیوم

ریخته گری ها پرکاربردترین اجزای آلومینیومی در اتومبیل ها مانند بلوک های موتور ، سرسیلندر و اجزای شاسی ویژه هستند. حتی موتورهای دیزلی ، که سهم بازار خود را در اروپا به شدت افزایش داده اند ، به دلیل افزایش تقاضا برای قدرت و دوام ، به بازیگران آلومینیومی منتقل می شوند. در عین حال ، ریخته گری های آلومینیومی نیز در طراحی فریم ، قطعات شافت و قطعات ساختاری مورد استفاده قرار می گیرند و ریخته گری با فشار بالا آلیاژهای آلومینیومی جدید Alsimgmn به استحکام و انعطاف پذیری بالاتری رسیده است.

آلومینیوم به دلیل کم چگالی ، شکل پذیری خوب و مقاومت در برابر خوردگی خوب ، ماده انتخابی برای بسیاری از کاربردهای خودرو مانند شاسی ، بدن و بسیاری از اجزای ساختاری است. آلومینیوم مورد استفاده در طراحی ساختار بدنه می تواند حداقل 30 ٪ وزن را با فرض نیازهای عملکرد برآورده کند. همچنین ، آلیاژهای آلومینیومی می توانند در بیشتر قسمتهای پوشش فعلی اعمال شوند. در بعضی موارد با نیازهای با استحکام بالا ، آلیاژهای سری 7000 هنوز هم می توانند مزایای کیفیت را حفظ کنند. بنابراین ، برای کاربردهای با حجم بالا ، راه حل های کاهش وزن آلیاژ آلومینیوم اقتصادی ترین روش است.

ویرایش شده توسط می جیانگ از آلومینیوم مات