Den europeiska bilindustrin är känd för sin avancerade och mycket innovativa. Med främjandet av politik för energibesparing och utsläppsminskning, för att minska bränsleförbrukningen och koldioxidutsläppen, används förbättrade och innovativt designade aluminiumlegeringar i stor utsträckning i bildesign. Enligt statistiken har den genomsnittliga mängden aluminium som används i personbilar fördubblats under de senaste tio åren, och viktminskningen av aluminiumlegeringar visas i figur 1 nedan. Baserat på innovativa designkoncept kommer denna trend att fortsätta under de närmaste åren.
I processen med lättviktsutveckling möter aluminiumlegeringar hård konkurrens med andra nya material, såsom höghållfast stål, som fortfarande kan behålla hög hållfasthet efter tunnväggig design. Dessutom finns magnesium-, titan-, glas- eller kolfiberkompositmaterial, av vilka de senare redan används flitigt inom flygindustrin. Nu har konceptet med multimaterialdesign integrerats i bildesign och ansträngningar görs för att applicera lämpliga material på lämpliga delar. En mycket viktig utmaning är problemet med anslutning och ytbehandling, och olika lösningar har utvecklats, såsom motorblock och drivlina komponenter, ramdesign (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), tunnplåtsstruktur (Honda NSX) , Jaguar, Rover), fjädring (DC-E klass, Renault, Peugeot) och andra strukturella komponenter design. Figur 2 visar komponenterna av aluminium som används i bilar.
BIW designstrategi
Karossen i vitt är den tyngsta delen av en konventionell bil och står för 25 % till 30 % av fordonets vikt. Det finns två strukturella konstruktioner i body-in-white-designen.
1 ”Profil space frame design” för små och medelstora bilar: Audi A8 är ett typiskt exempel, kaross i vitt väger 277 kg, består av 59 profiler (61 kg), 31 gjutgods (39 kg) och 170 plåt (177 kg). De sammanfogas genom nitning, MIG-svetsning, lasersvetsning, annan hybridsvetsning, limning m.m.
2. "Monformed plåt monocoque-struktur" för bilapplikationer med medelstor till stor kapacitet: till exempel, Jaguar XJ (X350), 2002-modell (som visas i figur 4 nedan), 295 kg massa "stämplad kropp monocoque struktur" kaross i vitt bestod av 22 profiler (21 kg), 15 avgjutningar (15 kg) och 273 plåtdelar (259 kg). Anslutningsmetoderna inkluderar limning, nitning och MIG-svetsning.
Applicering av aluminiumlegering på kroppen
1. Åldringshärdad Al-Mg-Si-legering
6000-seriens legeringar innehåller magnesium och kisel och används för närvarande i fordonskarosser som A6016, A6111 och A6181A. I Europa har 1-1,2 mm EN-6016 utmärkt formbarhet och korrosionsbeständighet och används ofta.
2. Icke värmebehandlingsbar Al-Mg-Mn-legering
På grund av sin specifika härdning med hög töjning uppvisar Al-Mg-Mn-legeringar utmärkt formbarhet och hög hållfasthet och används i stor utsträckning i varmvalsade och kallvalsade bilar och hydroformade rör. Applicering i chassit eller hjulen är ännu effektivare eftersom massminskningen av ofjädrade rörliga delar ytterligare ökar körkomforten och minskar ljudnivåerna.
3. Aluminiumprofil
I Europa föreslogs helt nya bilkoncept baserade på aluminiumprofildesign, till exempel aluminiumlegeringsramar och komplexa underkonstruktioner. Deras stora potential för komplex design och funktionell integration gör dem bäst lämpade för kostnadseffektiv serieproduktion. Eftersom härdning krävs under extrudering, används medelhållfasta 6000 och höghållfasta 7000 åldershärdbara legeringar. Formbarhet och slutlig styrka kontrolleras genom åldershärdning genom efterföljande uppvärmning. Aluminiumlegeringsprofiler används främst i ramkonstruktion, krockbalkar och andra krockkomponenter.
4. Aluminiumgjutning
Gjutgods är de mest använda aluminiumkomponenterna i bilar, såsom motorblock, cylinderhuvuden och speciella chassikomponenter. Även dieselmotorer, som kraftigt ökat sin marknadsandel i Europa, går över till aluminiumgjutgods på grund av ökande krav på styrka och hållbarhet. Samtidigt används även aluminiumgjutgods i ramkonstruktion, axeldelar och konstruktionsdelar, och högtrycksgjutning av nya AlSiMgMn aluminiumlegeringar har uppnått högre hållfasthet och duktilitet.
Aluminium är det valda materialet för många fordonstillämpningar som chassi, kaross och många strukturella komponenter på grund av dess låga densitet, goda formbarhet och goda korrosionsbeständighet. Aluminium som används i karosskonstruktioner kan uppnå minst 30 % viktminskning under förutsättningen att prestandakraven uppfylls. Dessutom kan aluminiumlegeringar appliceras på de flesta delar av det nuvarande locket. I vissa fall med höga hållfasthetskrav kan legeringar i 7000-serien fortfarande upprätthålla kvalitetsfördelar. Därför, för applikationer med stora volymer, är viktminskningslösningar av aluminiumlegering den mest ekonomiska metoden.
Redigerad av May Jiang från MAT Aluminium
Posttid: Dec-08-2023
