A industria do automóbil europea é famosa pola súa avanzada e altamente innovadora. Coa promoción de políticas de aforro enerxético e redución de emisións, co fin de reducir o consumo de combustible e as emisións de dióxido de carbono, as aliaxes de aluminio melloradas e de deseño innovador úsanse amplamente no deseño de automóbiles. Segundo as estatísticas, nos últimos dez anos, a cantidade media de aluminio utilizada nos turismos duplicouse e a redución de peso das aliaxes de aluminio móstrase na Figura 1 a continuación. Baseada en conceptos de deseño innovadores, esta tendencia continuará nos próximos anos.
No proceso de desenvolvemento lixeiro, as aliaxes de aluminio enfróntanse a unha feroz competencia con outros novos materiais, como o aceiro de alta resistencia, que aínda pode manter unha alta resistencia despois do deseño de paredes finas. Ademais, existen materiais compostos de magnesio, titanio, vidro ou fibra de carbono, estes últimos xa son moi utilizados no ámbito aeroespacial. Agora o concepto de deseño multimaterial integrouse no deseño de automóbiles e estanse facendo esforzos para aplicar materiais axeitados ás pezas adecuadas. Un reto moi importante é o problema da conexión e o tratamento da superficie, e desenvolvéronse varias solucións, como o bloque do motor e os compoñentes do tren de potencia, o deseño do cadro (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), a estrutura de placas finas (Honda NSX). , Jaguar, Rover), suspensión (clase DC-E, Renault, Peugeot) e deseño doutros compoñentes estruturais. A figura 2 mostra os compoñentes do aluminio utilizados nos automóbiles.
Estratexia de deseño BIW
A carrocería en branco é a parte máis pesada dun coche convencional, representando entre o 25% e o 30% do peso do vehículo. Hai dous deseños estruturais no deseño de corpo en branco.
1 "Deseño de marco espacial de perfil" para coches pequenos e medianos: Audi A8 é un exemplo típico, a carrocería en branco pesa 277 kg, consta de 59 perfís (61 kg), 31 fundicións (39 kg) e 170 de chapa (177 kg). Únense mediante remachado, soldadura MIG, soldadura láser, outras soldaduras híbridas, encolado, etc.
2. "Estrutura monocasco de chapa forxada" para aplicacións de automóbiles de media e gran capacidade: por exemplo, o Jaguar XJ (X350), modelo de 2002 (como se mostra na Figura 4 a continuación), unha masa de 295 kg de "estrutura monocasco de carrocería estampada" a carrocería en branco constaba de 22 perfís (21 kg), 15 fundicións (15 kg) e 273 pezas de chapa (259 kg). Os métodos de conexión inclúen unión, remachado e soldadura MIG.
Aplicación de aliaxe de aluminio no corpo
1. Aliaxe Al-Mg-Si endurecida por idade
As aliaxes da serie 6000 conteñen magnesio e silicio e actualmente utilízanse en chapas de carrocería de automóbiles como A6016, A6111 e A6181A. En Europa, 1-1,2 mm EN-6016 ten unha excelente formabilidade e resistencia á corrosión e é amplamente utilizado.
2. Aliaxe de Al-Mg-Mn non tratable térmicamente
Debido ao seu endurecemento específico por deformación elevada, as aliaxes de Al-Mg-Mn presentan unha excelente formabilidade e alta resistencia, e úsanse amplamente en chapas laminadas en quente e en frío e tubos hidroformados de automóbiles. A aplicación no chasis ou nas rodas é aínda máis eficaz porque a redución de masa das pezas móbiles non suspendidas mellora ademais o confort de condución e reduce os niveis de ruído.
3. Perfil de aluminio
En Europa propuxéronse conceptos de automóbiles completamente novos baseados no deseño de perfís de aluminio, por exemplo, cadros de aliaxe de aluminio e subestruturas complexas. O seu gran potencial para deseños complexos e integración funcional fai que sexan os máis axeitados para a produción en serie rendible. Debido a que durante a extrusión é necesaria a extinción, utilízanse aliaxes endurecibles de resistencia media 6000 e alta resistencia 7000. A formabilidade e a resistencia final contrólanse mediante o endurecemento por envellecemento mediante o quecemento posterior. Os perfís de aliaxe de aluminio úsanse principalmente no deseño de cadros, vigas de choque e outros compoñentes de choque.
4. Fundición de aluminio
As fundicións son os compoñentes de aluminio máis utilizados nos automóbiles, como bloques de motores, culatas e compoñentes especiais do chasis. Incluso os motores diésel, que aumentaron moito a súa cota de mercado en Europa, están cambiando ás fundicións de aluminio debido á crecente demanda de resistencia e durabilidade. Ao mesmo tempo, as fundicións de aluminio tamén se utilizan no deseño do cadro, as pezas do eixe e as pezas estruturais, e a fundición a alta presión das novas aliaxes de aluminio AlSiMgMn conseguiu unha maior resistencia e ductilidade.
O aluminio é o material de elección para moitas aplicacións automotrices, como o chasis, a carrocería e moitos compoñentes estruturais debido á súa baixa densidade, boa formabilidade e boa resistencia á corrosión. O aluminio utilizado no deseño da estrutura da carrocería pode acadar polo menos un 30% de redución de peso baixo a premisa de cumprir os requisitos de rendemento. Ademais, as aliaxes de aluminio pódense aplicar á maioría das partes da cuberta actual. Nalgúns casos con requisitos de alta resistencia, as aliaxes da serie 7000 aínda poden manter vantaxes de calidade. Polo tanto, para aplicacións de gran volume, as solucións de redución de peso de aliaxe de aluminio son o método máis económico.
Editado por May Jiang de MAT Aluminium
Hora de publicación: Dec-08-2023
