สถานะแอปพลิเคชันและแนวโน้มการพัฒนาของโลหะผสมอลูมิเนียมในรถยนต์ยุโรป

อุตสาหกรรมยานยนต์ในยุโรปมีชื่อเสียงในด้านความก้าวหน้าและเป็นนวัตกรรมสูง ด้วยการส่งเสริมนโยบายการประหยัดพลังงานและการลดการปล่อยมลพิษเพื่อลดการใช้เชื้อเพลิงและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์การปรับปรุงอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ได้รับการปรับปรุงและออกแบบอย่างสร้างสรรค์ในการออกแบบรถยนต์ ตามสถิติในช่วงสิบปีที่ผ่านมาปริมาณอลูมิเนียมเฉลี่ยที่ใช้ในรถยนต์โดยสารเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและการลดน้ำหนักของโลหะผสมอลูมิเนียมแสดงในรูปที่ 1 ด้านล่าง ตามแนวคิดการออกแบบที่เป็นนวัตกรรมแนวโน้มนี้จะดำเนินต่อไปในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

ในกระบวนการของการพัฒนาที่มีน้ำหนักเบาอัลลอยอลูมิเนียมกำลังเผชิญกับการแข่งขันที่ดุเดือดกับวัสดุใหม่อื่น ๆ เช่นเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงซึ่งยังคงสามารถรักษาความแข็งแรงได้สูงหลังจากการออกแบบที่มีผนังบาง นอกจากนี้ยังมีแมกนีเซียมไทเทเนียมแก้วหรือวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ซึ่งหลังมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ ตอนนี้แนวคิดของการออกแบบวัสดุที่หลากหลายได้ถูกรวมเข้ากับการออกแบบรถยนต์และมีความพยายามในการใช้วัสดุที่เหมาะสมกับชิ้นส่วนที่เหมาะสม ความท้าทายที่สำคัญมากคือปัญหาของการเชื่อมต่อและการรักษาพื้นผิวและโซลูชั่นต่าง ๆ ได้รับการพัฒนาเช่นบล็อกเครื่องยนต์และส่วนประกอบรถไฟพลังงานการออกแบบเฟรม (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise) โครงสร้างแผ่นบาง ๆ (Honda NSX , Jaguar, Rover), ระบบกันสะเทือน (DC-E Class, Renault, Peugeot) และการออกแบบส่วนประกอบโครงสร้างอื่น ๆ รูปที่ 2 แสดงส่วนประกอบของอลูมิเนียมที่ใช้ในรถยนต์

กลยุทธ์การออกแบบ BIW

ร่างกายในสีขาวเป็นส่วนที่หนักที่สุดของรถยนต์ทั่วไปคิดเป็น 25% ถึง 30% ของน้ำหนักของยานพาหนะ มีการออกแบบโครงสร้างสองแบบในการออกแบบร่างกายสีขาว

1. ” การออกแบบเฟรมพื้นที่โปรไฟล์” สำหรับรถยนต์ขนาดเล็กและขนาดกลาง: Audi A8 เป็นตัวอย่างทั่วไปร่างกายในสีขาวมีน้ำหนัก 277 กิโลกรัมประกอบด้วย 59 โปรไฟล์ (61 กก.), 31 แคสติ้ง (39 กิโลกรัม) และโลหะ 170 แผ่น (177 กิโลกรัม) พวกเขาเข้าร่วมโดยการโลดโผน, การเชื่อม MIG, การเชื่อมด้วยเลเซอร์, การเชื่อมลูกผสมอื่น ๆ , กาว ฯลฯ

2.“ โครงสร้างโลหะที่มีแผ่นโลหะที่ตายแล้ว” สำหรับแอพพลิเคชั่นรถยนต์ขนาดกลางถึงขนาดใหญ่: ตัวอย่างเช่น Jaguar XJ (X350), รุ่น 2002 (ดังแสดงในรูปที่ 4 ด้านล่าง), 295 kg มวล“ โครงสร้างร่างกายที่ประทับตราร่างกาย” ร่างกายที่มีการสร้างร่างกายประกอบด้วย 22 โปรไฟล์ (21 กก.), 15 การหล่อ (15 กก.) และชิ้นส่วนโลหะ 273 แผ่น (259 กิโลกรัม) วิธีการเชื่อมต่อรวมถึงพันธะโลดโผนและการเชื่อม MIG

การประยุกต์ใช้โลหะผสมอลูมิเนียมบนร่างกาย

1. อัลลีย์ Al-Mg-Si อายุแข็งตัว

โลหะผสม 6000 ซีรี่ส์ประกอบด้วยแมกนีเซียมและซิลิคอนและปัจจุบันใช้ในแผ่นงานยานยนต์เป็น A6016, A6111 และ A6181A ในยุโรป 1-1.2 มม. EN-6016 มีความสามารถในการสร้างและความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมและมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

2. โลหะผสม Al-MG-MN ที่ไม่ร้อนได้

เนื่องจากการแข็งตัวของสายพันธุ์ที่มีความเครียดสูงอัล-MG-MN นั้นมีความสามารถในการก่อตัวและความแข็งแรงสูงและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการรีดร้อนและแผ่นรีดเย็นและท่อไฮโดรฟอร์ม แอปพลิเคชันในแชสซีหรือล้อมีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากการลดลงของชิ้นส่วนที่ไม่ได้รับการเคลื่อนไหวจะช่วยเพิ่มความสะดวกสบายในการขับขี่และลดระดับเสียงรบกวน

3. โปรไฟล์อลูมิเนียม

ในยุโรปมีการเสนอแนวคิดรถยนต์ใหม่อย่างสมบูรณ์ตามการออกแบบโปรไฟล์อลูมิเนียมตัวอย่างเช่นเฟรมอลูมิเนียมอัลลอยด์และโครงสร้างย่อยที่ซับซ้อน ศักยภาพที่ยอดเยี่ยมของพวกเขาสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อนและการรวมการใช้งานทำให้เหมาะที่สุดสำหรับการผลิตซีรีส์ที่ประหยัดต้นทุน เนื่องจากจำเป็นต้องมีการดับในระหว่างการอัดขึ้นรูปความแข็งแรงปานกลาง 6,000 และความแข็งแรงสูง 7000 อัลลอยด์ชุบแข็งจะใช้ ความสามารถในการก่อตัวและความแข็งแรงสูงสุดจะถูกควบคุมผ่านการชุบแข็งอายุโดยการให้ความร้อนที่ตามมา โปรไฟล์อลูมิเนียมอัลลอยด์ส่วนใหญ่ใช้ในการออกแบบเฟรมคานความผิดพลาดและส่วนประกอบความผิดพลาดอื่น ๆ

4. การหล่ออลูมิเนียม

การหล่อเป็นส่วนประกอบอลูมิเนียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์เช่นบล็อกเครื่องยนต์หัวกระบอกสูบและส่วนประกอบแชสซีพิเศษ แม้แต่เครื่องยนต์ดีเซลซึ่งเพิ่มส่วนแบ่งการตลาดของพวกเขาในยุโรปอย่างมากก็เปลี่ยนไปสู่การหล่ออลูมิเนียมเนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับความแข็งแรงและความทนทาน ในขณะเดียวกันก็มีการใช้การหล่ออลูมิเนียมในการออกแบบเฟรมชิ้นส่วนเพลาและชิ้นส่วนโครงสร้างและการหล่อแรงดันสูงของอัลลอยอลูมิเนียม AlsimGMN ใหม่ได้รับความแข็งแรงและความเหนียวที่สูงขึ้น

อลูมิเนียมเป็นวัสดุที่เลือกสำหรับแอพพลิเคชั่นยานยนต์จำนวนมากเช่นแชสซีร่างกายและส่วนประกอบโครงสร้างจำนวนมากเนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำความสามารถในการสร้างที่ดีและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี อลูมิเนียมที่ใช้ในการออกแบบโครงสร้างร่างกายสามารถลดน้ำหนักได้อย่างน้อย 30% ภายใต้หลักฐานของข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพการประชุม นอกจากนี้อัลลอยอลูมิเนียมสามารถนำไปใช้กับส่วนส่วนใหญ่ของฝาครอบปัจจุบัน ในบางกรณีที่มีความต้องการความแข็งแรงสูงโลหะผสม 7000 ซีรีส์ยังสามารถรักษาข้อได้เปรียบที่มีคุณภาพ ดังนั้นสำหรับการใช้งานที่มีปริมาณมากการแก้ปัญหาการลดน้ำหนักของโลหะผสมอลูมิเนียมจึงเป็นวิธีที่ประหยัดที่สุด

แก้ไขโดย May Jiang จาก Mat Aluminium