A industria automobilística europea é famosa polo seu carácter avanzado e altamente innovador. Coa promoción de políticas de aforro de enerxía e redución de emisións, co fin de reducir o consumo de combustible e as emisións de dióxido de carbono, as aliaxes de aluminio deseñadas de forma mellorada e innovadora utilízanse 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. Baseándose en conceptos de deseño innovadores, esta tendencia continuará nos próximos anos.
No proceso de desenvolvemento de materiais lixeiros, as aliaxes de aluminio enfróntanse a unha forte competencia con outros materiais novos, como o aceiro de alta resistencia, que aínda pode manter unha alta resistencia despois dun deseño de paredes delgadas. Ademais, existen materiais compostos de magnesio, titanio, vidro ou fibra de carbono, estes últimos xa se usan amplamente na industria aeroespacial. Agora o concepto de deseño multimaterial integrouse no deseño de automóbiles e están a facerse esforzos para aplicar materiais axeitados ás pezas axeitadas. Un desafío moi importante é o problema da conexión e o tratamento superficial, e desenvolvéronse varias solucións, como compoñentes do bloque do motor e do tren de potencia, deseño de chasis (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), estrutura de placa delgada (Honda NSX, Jaguar, Rover), suspensión (clase DC-E, Renault, Peugeot) e deseño doutros compoñentes estruturais. A figura 2 mostra os compoñentes de aluminio utilizados nos automóbiles.
Estratexia de deseño BIW
A carrozaría 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 carrozaría en branco.
1. "Deseño de estrutura espacial de perfil" para coches pequenos e medianosO Audi A8 é un exemplo típico, a súa carrozaría en branco pesa 277 kg, consta de 59 perfís (61 kg), 31 pezas fundidas (39 kg) e 170 chapas metálicas (177 kg). Están unidos por remaches, soldadura MIG, soldadura láser, outras soldaduras híbridas, pegado, etc.
2. «Estrutura monocasco de chapa metálica forxada a matriz» para aplicacións en automóbiles de media a gran capacidadePor exemplo, o Jaguar XJ (X350), modelo de 2002 (como se mostra na Figura 4 a continuación), cunha masa de 295 kg e unha "estrutura monocasco de carrozaría estampada", estaba composto por 22 perfís (21 kg), 15 pezas fundidas (15 kg) e 273 pezas de chapa metálica (259 kg). Os métodos de conexión inclúen a unión, o remachado e a soldadura MIG.
Aplicación de aliaxe de aluminio no corpo
1. Liga de Al-Mg-Si endurecida polo envellecemento
As aliaxes da serie 6000 conteñen magnesio e silicio e úsanse actualmente en láminas de carrozaría de automóbiles como A6016, A6111 e A6181A. En Europa, a EN-6016 de 1-1,2 mm ten unha excelente conformabilidade e resistencia á corrosión e é amplamente utilizada.
2. Liga de Al-Mg-Mn non tratable termicamente
Debido ao seu alto endurecemento por deformación específico, as aliaxes de Al-Mg-Mn presentan unha excelente conformabilidade e unha alta resistencia, e úsanse amplamente en chapas laminadas en quente e en frío para automóbiles e tubos hidroformados. A aplicación en chasis ou rodas é aínda máis eficaz porque a redución da masa das pezas móbiles non suspendidas mellora adicionalmente a comodidade 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, chasis de aliaxe de aluminio e subestruturas complexas. O seu gran potencial para deseños complexos e integración funcional fainos máis axeitados para a produción en serie rendible. Dado que se require o temple durante a extrusión, utilízanse aliaxes endurecibles por envellecemento de resistencia media 6000 e de alta resistencia 7000. A formabilidade e a resistencia máxima contrólanse mediante o endurecemento por envellecemento mediante quentamento posterior. Os perfís de aliaxe de aluminio utilízanse principalmente no deseño de chasis, vigas de choque e outros compoñentes de choque.
4. Fundición de aluminio
As pezas fundidas son os compoñentes de aluminio máis empregados nos automóbiles, como os bloques de motor, as culatas e os compoñentes especiais do chasis. Mesmo os motores diésel, que aumentaron moito a súa cota de mercado en Europa, están a optar polas pezas fundidas de aluminio debido ás crecentes demandas de resistencia e durabilidade. Ao mesmo tempo, as pezas fundidas de aluminio tamén se están a usar no deseño de chasis, pezas do eixe e pezas estruturais, e a fundición a alta presión de novas aliaxes de aluminio AlSiMgMn conseguiu unha maior resistencia e ductilidade.
O aluminio é o material elixido para moitas aplicacións automotrices, como chasis, carrozaría e moitos compoñentes estruturais debido á súa baixa densidade, boa conformabilidade e boa resistencia á corrosión. O aluminio empregado no deseño da estrutura da carrozaría pode conseguir unha redución de peso de polo menos o 30 % coa premisa de cumprir os requisitos de rendemento. Ademais, as aliaxes de aluminio pódense aplicar á maioría das partes da cuberta actual. Nalgúns casos con altos requisitos de resistencia, as aliaxes da serie 7000 aínda poden manter vantaxes de calidade. Polo tanto, para aplicacións de alto volume, as solucións de redución de peso de aliaxes de aluminio son o método máis económico.
Editado por May Jiang de MAT Aluminum
Data de publicación: 08-12-2023
