Euroopa autotööstus on kuulus oma edumeelse ja väga uuendusliku disaini poolest. Energiasäästu ja heitkoguste vähendamise poliitika edendamisega ning kütusekulu ja süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamiseks kasutatakse autode disainis laialdaselt täiustatud ja uuenduslikult disainitud alumiiniumisulameid. Statistika kohaselt on viimase kümne aasta jooksul sõiduautodes kasutatava alumiiniumi keskmine kogus kahekordistunud ning alumiiniumisulamite kaalu vähenemine on näidatud alloleval joonisel 1. Tänu uuenduslikele disainikontseptsioonidele jätkub see suundumus ka järgmistel aastatel.
Kergekaalu arendusprotsessis seisavad alumiiniumisulamid silmitsi tiheda konkurentsiga teiste uute materjalidega, näiteks ülitugeva terasega, mis suudab säilitada suure tugevuse ka pärast õhukeseinalist konstruktsiooni. Lisaks on olemas magneesium-, titaan-, klaas- või süsinikkiust komposiitmaterjalid, millest viimaseid kasutatakse juba laialdaselt lennunduses. Nüüd on mitmematerjalilise disaini kontseptsioon integreeritud autodisaini ja tehakse pingutusi sobivate materjalide rakendamiseks sobivatele osadele. Väga oluliseks väljakutseks on ühenduste ja pinnatöötluse probleem ning välja on töötatud mitmesuguseid lahendusi, näiteks mootoriploki ja jõuülekande komponentide, raami konstruktsiooni (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), õhukese plaadi konstruktsiooni (Honda NSX, Jaguar, Rover), vedrustuse (DC-E klass, Renault, Peugeot) ja muude konstruktsioonielementide disain. Joonis 2 näitab autodes kasutatavaid alumiiniumkomponente.
BIW disainistrateegia
Valge kere on tavalise auto raskeim osa, moodustades 25–30% sõiduki kaalust. Valge kere konstruktsioonil on kaks konstruktsioonilist disaini.
1. „Profiilraamiga disain” väikestele ja keskmise suurusega autodeleTüüpiline näide on Audi A8, mille valge kere kaalub 277 kg, koosneb 59 profiilist (61 kg), 31 valudetailist (39 kg) ja 170 lehtmetallist (177 kg). Need on ühendatud neetimise, MIG-keevituse, laserkeevituse, muu hübriidkeevituse, liimimise jms abil.
2. „Sepistatud lehtmetallist monokokkkonstruktsioon” keskmise ja suure mahutavusega autodeleNäiteks Jaguar XJ (X350), 2002. aasta mudel (nagu on näidatud allpool joonisel 4), 295 kg massiga „stantsitud monokokk-kerega“ valmistatud valge kere koosnes 22 profiilist (21 kg), 15 valudetailist (15 kg) ja 273 lehtmetallist detailist (259 kg). Ühendusmeetodite hulka kuuluvad liimimine, neetimine ja MIG-keevitamine.
Alumiiniumsulami pealekandmine kehale
1. Vananemiskindlalt karastatud Al-Mg-Si sulam
6000 seeria sulamid sisaldavad magneesiumi ja räni ning neid kasutatakse praegu autokereplaatides kui A6016, A6111 ja A6181A. Euroopas on 1–1,2 mm EN-6016 suurepärase vormitavuse ja korrosioonikindlusega ning seda kasutatakse laialdaselt.
2. Mittekuumtöödeldav Al-Mg-Mn sulam
Tänu oma spetsiifilisele kõrgele tõmbetugevusele on Al-Mg-Mn sulamitel suurepärane vormitavus ja suur tugevus ning neid kasutatakse laialdaselt autotööstuses kuumvaltsitud ja külmvaltsitud lehtmetallis ning hüdroformitud torudes. Kasutamine šassiis või ratastes on veelgi efektiivsem, kuna vedrustamata liikuvate osade massi vähendamine suurendab lisaks sõidumugavust ja vähendab mürataset.
3. Alumiiniumprofiil
Euroopas pakuti välja täiesti uusi alumiiniumprofiilide disainil põhinevaid autokontseptsioone, näiteks alumiiniumsulamist raamid ja keerukad aluskonstruktsioonid. Nende suur potentsiaal keerukate disainide ja funktsionaalse integratsiooni jaoks muudab need kõige sobivamaks kulutõhusaks seeriatootmiseks. Kuna ekstrusiooni ajal on vaja karastamist, kasutatakse keskmise tugevusega 6000 ja suure tugevusega 7000 vananduskarastusega sulameid. Vormitavust ja lõplikku tugevust kontrollitakse vananduskarastuse abil järgneva kuumutamisega. Alumiiniumsulamprofiile kasutatakse peamiselt raami disainis, põrketalades ja muudes põrkekomponentides.
4. Alumiiniumi valamine
Valandid on autodes kõige enam kasutatavad alumiiniumkomponendid, näiteks mootoriplokid, silindripead ja spetsiaalsed šassiikomponendid. Isegi diiselmootorid, mille turuosa on Euroopas oluliselt suurendanud, lähevad üle alumiiniumvaladele tänu kasvavatele nõudmistele tugevuse ja vastupidavuse osas. Samal ajal kasutatakse alumiiniumvalandeid ka raamikonstruktsioonis, võlliosades ja konstruktsiooniosades ning uute AlSiMgMn alumiiniumisulamite kõrgsurvevalu on saavutanud suurema tugevuse ja venivuse.
Alumiinium on paljude autotööstuse rakenduste, näiteks šassii, kere ja paljude konstruktsioonielementide jaoks eelistatud materjal tänu oma madalale tihedusele, heale vormitavusele ja heale korrosioonikindlusele. Kerekonstruktsiooni konstruktsioonis kasutatav alumiinium võimaldab jõudlusnõuete täitmise eeldusel saavutada vähemalt 30% kaalulanguse. Samuti saab alumiiniumisulameid kasutada enamiku praeguse katte osade puhul. Mõnel juhul, kui on vaja kõrgeid tugevusnõudeid, võivad 7000-seeria sulamid säilitada kvaliteedieelised. Seetõttu on suuremahuliste rakenduste puhul alumiiniumisulamite kaalu vähendamise lahendused kõige ökonoomsem meetod.
Toimetanud May Jiang MAT Aluminiumist
Postituse aeg: 08. detsember 2023
