La indústria automobilística europea és famosa pel seu avançat i altament innovador. Amb la promoció de polítiques d'estalvi d'energia i reducció d'emissions, per tal de reduir el consum de combustible i les emissions de diòxid de carboni, els aliatges d'alumini millorats i dissenyats de manera innovadora s'utilitzen àmpliament en el disseny d'automòbils. Segons les estadístiques, en els últims deu anys, la quantitat mitjana d'alumini utilitzat en els cotxes de passatgers s'ha duplicat, i la reducció de pes dels aliatges d'alumini es mostra a la figura 1 següent. Basada en conceptes de disseny innovadors, aquesta tendència continuarà en els propers anys.
En el procés de desenvolupament lleuger, els aliatges d'alumini s'enfronten a una competència ferotge amb altres materials nous, com ara l'acer d'alta resistència, que encara pot mantenir una alta resistència després del disseny de parets primes. A més, hi ha materials compostos de magnesi, titani, vidre o fibra de carboni, aquests últims ja s'utilitzen molt en l'aeronàutica. Ara el concepte de disseny multimaterial s'ha integrat al disseny d'automòbils i s'estan fent esforços per aplicar materials adequats a les peces adequades. Un repte molt important és el problema de la connexió i el tractament de la superfície, i s'han desenvolupat diverses solucions, com ara components del bloc del motor i del tren de potència, disseny del bastidor (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), estructura de placa fina (Honda NSX). , Jaguar, Rover), disseny de suspensió (classe DC-E, Renault, Peugeot) i altres components estructurals. La figura 2 mostra els components de l'alumini utilitzats en els automòbils.
Estratègia de disseny BIW
La carrosseria en blanc és la part més pesada d'un cotxe convencional, ja que representa entre el 25% i el 30% del pes del vehicle. Hi ha dos dissenys estructurals en el disseny del cos en blanc.
1 "Disseny de marc espacial de perfil" per a cotxes petits i mitjans: l'Audi A8 n'és un exemple típic, la carrosseria en blanc pesa 277 kg, consta de 59 perfils (61 kg), 31 peces de fosa (39 kg) i 170 de xapa (177 kg). S'uneixen per reblat, soldadura MIG, soldadura làser, altres soldadures híbrides, encolat, etc.
2. “Estructura monocasco de xapa forjada en matriu” per a aplicacions d'automòbils de mitjana i gran capacitat: per exemple, Jaguar XJ (X350), model de 2002 (tal com es mostra a la figura 4 a continuació), "estructura monocasco de carrosseria estampada" de 295 kg de massa, en blanc, constava de 22 perfils (21 kg), 15 peces de fosa (15 kg) i 273 peces de xapa (259 kg). Els mètodes de connexió inclouen la unió, el reblat i la soldadura MIG.
Aplicació d'aliatge d'alumini al cos
1. Aliatge Al-Mg-Si endurit per envelliment
Els aliatges de la sèrie 6000 contenen magnesi i silici i actualment s'utilitzen en xapes de carrosseria d'automòbils com A6016, A6111 i A6181A. A Europa, 1-1,2 mm EN-6016 té una excel·lent conformabilitat i resistència a la corrosió i s'utilitza àmpliament.
2. Aliatge Al-Mg-Mn no tractable tèrmicament
A causa del seu enduriment específic per deformació elevada, els aliatges Al-Mg-Mn presenten una excel·lent conformabilitat i una gran resistència, i s'utilitzen àmpliament en xapes laminats en calent i en fred i tubs hidroformats per a automòbils. L'aplicació al xassís o a les rodes és encara més eficaç perquè la reducció de la massa de les parts mòbils no suspendides millora, a més, la comoditat de conducció i redueix els nivells de soroll.
3. Perfil d'alumini
A Europa, es van proposar conceptes de cotxe completament nous basats en el disseny de perfils d'alumini, per exemple, marcs d'aliatge d'alumini i subestructures complexes. El seu gran potencial per a dissenys complexos i integració funcional els fa més adequats per a una producció en sèrie rendible. Com que es requereix l'extrusió durant l'extrusió, s'utilitzen aliatges de resistència mitjana 6000 i 7000 d'alta resistència. La formabilitat i la resistència final es controlen mitjançant l'enduriment per envelliment mitjançant l'escalfament posterior. Els perfils d'aliatge d'alumini s'utilitzen principalment en el disseny de bastidors, bigues de xoc i altres components de xoc.
4. Colada d'alumini
Les peces de fosa són els components d'alumini més utilitzats en automòbils, com ara blocs de motor, culatas i components especials del xassís. Fins i tot els motors dièsel, que han augmentat molt la seva quota de mercat a Europa, s'estan canviant a les peces de fosa d'alumini a causa de les creixents demandes de resistència i durabilitat. Al mateix temps, també s'utilitzen peces de fosa d'alumini en el disseny de bastidors, peces d'eix i peces estructurals, i la fosa a alta pressió dels nous aliatges d'alumini AlSiMgMn ha aconseguit una major resistència i ductilitat.
L'alumini és el material escollit per a moltes aplicacions d'automoció com ara xassís, carrosseria i molts components estructurals a causa de la seva baixa densitat, bona conformabilitat i bona resistència a la corrosió. L'alumini utilitzat en el disseny de l'estructura de la carrosseria pot aconseguir almenys un 30% de reducció de pes sota la premissa de complir els requisits de rendiment. A més, els aliatges d'alumini es poden aplicar a la majoria de parts de la coberta actual. En alguns casos amb requisits d'alta resistència, els aliatges de la sèrie 7000 encara poden mantenir avantatges de qualitat. Per tant, per a aplicacions de gran volum, les solucions de reducció de pes d'aliatge d'alumini són el mètode més econòmic.
Editat per May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicació: 08-12-2023
