وضعیت کاربرد و روند توسعه آلیاژ آلومینیوم در خودروهای اروپایی

صنعت خودرو اروپا به دلیل پیشرفته و بسیار نوآورانه خود مشهور است. با ترویج سیاست های صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار، به منظور کاهش مصرف سوخت و انتشار دی اکسید کربن، آلیاژهای آلومینیوم بهبود یافته و نوآورانه به طور گسترده در طراحی خودرو استفاده می شود. طبق آمار، در ده سال گذشته، میانگین میزان آلومینیوم مصرفی در خودروهای سواری دو برابر شده است و کاهش وزن آلیاژهای آلومینیوم در شکل 1 زیر نشان داده شده است. بر اساس مفاهیم طراحی نوآورانه، این روند در چند سال آینده ادامه خواهد داشت.

در فرآیند توسعه سبک وزن، آلیاژهای آلومینیوم با رقابت شدیدی با سایر مواد جدید مانند فولاد با استحکام بالا روبرو هستند که پس از طراحی دیواره نازک همچنان می توانند استحکام بالایی داشته باشند. علاوه بر این، مواد کامپوزیت منیزیم، تیتانیوم، شیشه یا فیبر کربن نیز وجود دارد که مورد دوم در حال حاضر به طور گسترده در هوافضا استفاده می شود. در حال حاضر مفهوم طراحی چند متری در طراحی خودرو ادغام شده است و تلاش می شود مواد مناسب برای قطعات مناسب اعمال شود. یک چالش بسیار مهم مشکل اتصال و عملیات سطح است و راه حل های مختلفی از جمله بلوک موتور و اجزای قطار قدرت، طراحی قاب (Audi A2، A8، BMW Z8، Lotus Elise)، ساختار صفحه نازک (Honda NSX) ارائه شده است. ، جگوار، روور)، سیستم تعلیق (کلاس DC-E، رنو، پژو) و طراحی اجزای ساختاری دیگر. شکل 2 اجزای آلومینیوم مورد استفاده در خودروها را نشان می دهد.

استراتژی طراحی BIW

بدنه به رنگ سفید سنگین ترین قسمت یک خودروی معمولی است که 25 تا 30 درصد وزن خودرو را تشکیل می دهد. دو طرح ساختاری در طراحی بدنه به رنگ سفید وجود دارد.

1 "طراحی قاب فضای نمایه" برای خودروهای کوچک و متوسط: آئودی A8 یک نمونه معمولی است، بدنه به رنگ سفید 277 کیلوگرم وزن دارد، شامل 59 پروفیل (61 کیلوگرم)، 31 قطعه ریخته گری (39 کیلوگرم) و 170 ورق فلز (177 کیلوگرم) است. آنها با پرچ، جوش MIG، جوش لیزری، سایر جوشکاری هیبریدی، چسب و غیره به یکدیگر متصل می شوند.

2. "ساختار مونوکوک ورق فلزی فورج شده" برای کاربردهای خودروهای با ظرفیت متوسط ​​تا بزرگبه عنوان مثال، جگوار XJ (X350)، مدل 2002 (همانطور که در شکل 4 در زیر نشان داده شده است)، وزن 295 کیلوگرم "ساختار تک تک بدنه" بدنه به رنگ سفید شامل 22 پروفیل (21 کیلوگرم)، 15 ریخته گری (15 کیلوگرم) و 273 قطعه ورق فلزی (259 کیلوگرم). روش های اتصال شامل اتصال، پرچ و جوش MIG است.

کاربرد آلیاژ آلومینیوم بر روی بدنه

1. آلیاژ Al-Mg-Si سخت شده با سن

آلیاژهای سری 6000 حاوی منیزیم و سیلیکون هستند و در حال حاضر در ورق های بدنه خودرو به عنوان A6016، A6111 و A6181A استفاده می شوند. در اروپا، EN-6016 1-1.2mm، شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی عالی دارد و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

2. آلیاژ Al-Mg-Mn غیر قابل عملیات حرارتی

آلیاژهای Al-Mg-Mn به دلیل سخت شدن با کرنش بالا، شکل پذیری عالی و استحکام بالایی دارند و به طور گسترده در ورق های نورد گرم و نورد سرد خودرو و لوله های هیدروفرم شده استفاده می شوند. استفاده در شاسی یا چرخ ها حتی موثرتر است زیرا کاهش جرم قطعات متحرک فنر نشده علاوه بر این راحتی رانندگی را افزایش می دهد و سطح سر و صدا را کاهش می دهد.

3. پروفیل آلومینیومی

در اروپا، کانسپت‌های کاملاً جدید خودرو بر اساس طراحی پروفیل آلومینیومی، به عنوان مثال، فریم‌های آلیاژ آلومینیوم و زیرساخت‌های پیچیده پیشنهاد شد. پتانسیل بالای آنها برای طراحی های پیچیده و یکپارچگی عملکردی آنها را برای تولید سری مقرون به صرفه به بهترین وجه مناسب می کند. از آنجایی که کوئنچ در هنگام اکستروژن مورد نیاز است، از آلیاژهای سخت‌شونده سنی با استحکام متوسط ​​6000 و استحکام بالا 7000 استفاده می‌شود. شکل پذیری و استحکام نهایی از طریق سخت شدن سن با حرارت بعدی کنترل می شود. پروفیل های آلیاژ آلومینیوم عمدتاً در طراحی قاب، تیرهای تصادف و سایر اجزای تصادف استفاده می شود.

4. ریخته گری آلومینیوم

ریخته گری ها پرمصرف ترین قطعات آلومینیومی در خودروها هستند، مانند بلوک موتور، سرسیلندر و اجزای شاسی خاص. حتی موتورهای دیزلی که سهم بازار خود را در اروپا بسیار افزایش داده اند، به دلیل افزایش تقاضا برای استحکام و دوام، به سمت ریخته گری آلومینیوم روی آورده اند. در همان زمان، ریخته گری آلومینیوم نیز در طراحی قاب، قطعات شفت و قطعات ساختاری استفاده می شود و ریخته گری فشار بالا آلیاژهای آلومینیوم جدید AlSiMgMn به استحکام و شکل پذیری بالاتری دست یافته است.

آلومینیوم به دلیل چگالی کم، شکل پذیری خوب و مقاومت در برابر خوردگی خوب، ماده انتخابی برای بسیاری از کاربردهای خودرو مانند شاسی، بدنه و بسیاری از اجزای ساختاری است. آلومینیوم مورد استفاده در طراحی ساختار بدنه می تواند حداقل 30٪ کاهش وزن را با فرض برآورده کردن الزامات عملکرد به دست آورد. همچنین آلیاژهای آلومینیوم را می توان برای اکثر قسمت های پوشش جاری اعمال کرد. در برخی موارد با الزامات استحکام بالا، آلیاژهای سری 7000 همچنان می توانند مزایای کیفی را حفظ کنند. بنابراین، برای کاربردهای با حجم بالا، راه حل های کاهش وزن آلیاژ آلومینیوم اقتصادی ترین روش هستند.

ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT آلومینیوم