סטטוס יישום ומגמת פיתוח של סגסוגת אלומיניום בכלי רכב אירופאים

תעשיית הרכב האירופית מפורסמת בזכות המתקדמת והחדשנית ביותר שלה. עם קידום מדיניות חיסכון באנרגיה והפחתת פליטות, על מנת להפחית את צריכת הדלק ואת פליטת הפחמן הדו חמצני, נעשה שימוש נרחב בסגסוגות אלומיניום משופרות וחדשניות בעיצוב רכב. על פי הסטטיסטיקה, בעשר השנים האחרונות, כמות האלומיניום הממוצעת בשימוש במכוניות נוסעים הוכפלה, והפחתת המשקל של סגסוגות אלומיניום מוצגת באיור 1 להלן. בהתבסס על תפיסות עיצוב חדשניות, מגמה זו תימשך בשנים הקרובות.

בתהליך של פיתוח קל משקל, סגסוגות אלומיניום מתמודדות עם תחרות עזה עם חומרים חדשים אחרים, כגון פלדה בעלת חוזק גבוה, אשר עדיין יכולה לשמור על חוזק גבוה לאחר עיצוב קירות דקים. בנוסף, ישנם חומרים מרוכבים מגנזיום, טיטניום, זכוכית או סיבי פחמן, כאשר האחרונים כבר נמצאים בשימוש נרחב בחלל. כעת המושג של עיצוב רב-חומרי השתלב בעיצוב רכב, ונערכים מאמצים ליישם חומרים מתאימים על חלקים מתאימים. אתגר חשוב מאוד הוא בעיית החיבור וטיפול פני השטח, ופותחו פתרונות שונים כמו רכיבי בלוק מנוע והרכבת הכוח, עיצוב מסגרת (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), מבנה לוחות דק (הונדה NSX , יגואר, רובר), מתלים (DC-E class, רנו, פיג'ו) ועיצוב רכיבים מבניים אחרים. איור 2 מציג את רכיבי האלומיניום המשמשים במכוניות.

אסטרטגיית עיצוב BIW

המרכב-לבן הוא החלק הכבד ביותר של מכונית קונבנציונלית, המהווה 25% עד 30% ממשקל הרכב. ישנם שני עיצובים מבניים בעיצוב גוף-לבן.

1 "עיצוב מסגרת חלל פרופיל" עבור מכוניות קטנות ובינוניות: אודי A8 היא דוגמה טיפוסית, מרכב בלבן שוקל 277 ק"ג, מורכב מ-59 פרופילים (61 ק"ג), 31 יציקות (39 ק"ג) ו-170 פחים (177 ק"ג). מצטרפים אליהם ריתוך, ריתוך MIG, ריתוך לייזר, ריתוך היברידי אחר, הדבקה וכו'.

2. "מבנה מתכת מחושלת מונוקוק" עבור יישומי רכב בעלות קיבולת בינונית עד גדולה: לדוגמה, יגואר XJ (X350), דגם 2002 (כמתואר באיור 4 להלן), גוף "מבנה מונוקוק מוטבע" במשקל 295 ק"ג, גוף-לבן מורכב מ-22 פרופילים (21 ק"ג), 15 יציקות (15 ק"ג) ו-273 חלקי פח (259 ק"ג). שיטות החיבור כוללות הדבקה, ריתוך וריתוך MIG.

יישום של סגסוגת אלומיניום על הגוף

1. סגסוגת Al-Mg-Si מוקשה בגיל

סגסוגות מסדרת 6000 מכילות מגנזיום וסיליקון ומשמשות כיום ביריעות גוף לרכב כמו A6016, A6111 ו-A6181A. באירופה, 1-1.2 מ"מ EN-6016 בעל יכולת צורה מעולה ועמידות בפני קורוזיה והוא נמצא בשימוש נרחב.

2. סגסוגת Al-Mg-Mn שאינה ניתנת לטיפול בחום

בשל התקשות המתח הגבוהה הספציפית שלה, סגסוגות Al-Mg-Mn מציגות יכולת צורה מצוינת וחוזק גבוה, והן נמצאות בשימוש נרחב ביריעות מגולגלות חמות וקרות וצינורות הידרופורמים לרכב. היישום במרכב או בגלגלים יעיל אף יותר מכיוון שהפחתת המסה של חלקים נעים לא קפיצים משפרת בנוסף את נוחות הנהיגה ומפחיתה את רמות הרעש.

3. פרופיל אלומיניום

באירופה הוצעו תפיסות מכוניות חדשות לחלוטין המבוססות על עיצוב פרופילי אלומיניום, למשל, מסגרות מסגסוגת אלומיניום ותשתיות מורכבות. הפוטנציאל הגדול שלהם לעיצובים מורכבים ושילוב פונקציונלי הופך אותם למתאימים ביותר לייצור סדרות חסכוני. מכיוון שנדרש כיבוי במהלך האקסטרוזיה, נעשה שימוש בסגסוגות הניתנות להתקשות בגיל 6000 בחוזק בינוני וחוזק גבוה 7000. יכולת הצורה והחוזק האולטימטיבי נשלטים באמצעות התקשות גיל על ידי חימום לאחר מכן. פרופילי סגסוגת אלומיניום משמשים בעיקר בעיצוב מסגרת, קורות התרסקות ורכיבי התרסקות אחרים.

4. יציקת אלומיניום

יציקות הן רכיבי האלומיניום הנפוצים ביותר בכלי רכב, כגון בלוקי מנוע, ראשי צילינדר ורכיבי שלדה מיוחדים. אפילו מנועי דיזל, שהגדילו מאוד את נתח השוק שלהם באירופה, עוברים ליציקות אלומיניום עקב הדרישות הגוברת לחוזק ועמידות. במקביל, יציקות אלומיניום נמצאות בשימוש גם בעיצוב מסגרת, חלקי פיר וחלקי מבנה, ויציקה בלחץ גבוה של סגסוגות אלומיניום חדשות AlSiMgMn השיגה חוזק וגמישות גבוהים יותר.

אלומיניום הוא החומר הנבחר עבור יישומי רכב רבים כגון שלדה, גוף ורכיבים מבניים רבים בשל הצפיפות הנמוכה שלו, יכולת הצורה הטובה שלו ועמידות טובה בפני קורוזיה. אלומיניום המשמש בעיצוב מבנה גוף יכול להשיג הפחתת משקל של לפחות 30% בהנחה של עמידה בדרישות הביצועים. כמו כן, ניתן ליישם סגסוגות אלומיניום על רוב חלקי הכיסוי הנוכחי. במקרים מסוימים עם דרישות חוזק גבוהות, סגסוגות מסדרת 7000 עדיין יכולות לשמור על יתרונות איכות. לכן, עבור יישומים בנפח גבוה, פתרונות הפחתת משקל מסגסוגת אלומיניום הם השיטה החסכונית ביותר.

עריכה מאי ג'יאנג מ-MAT Aluminium