Ngành công nghiệp ô tô châu Âu nổi tiếng vì sự tiên tiến và có tính đổi mới cao. Với việc thúc đẩy các chính sách tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, nhằm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải carbon dioxide, hợp kim nhôm được cải tiến và thiết kế cải tiến đã được sử dụng rộng rãi trong thiết kế ô tô. Theo thống kê, trong mười năm qua, lượng nhôm trung bình được sử dụng trong ô tô du lịch đã tăng gấp đôi và việc giảm trọng lượng của hợp kim nhôm được thể hiện trong Hình 1 bên dưới. Dựa trên các khái niệm thiết kế sáng tạo, xu hướng này sẽ tiếp tục trong vài năm tới.
Trong quá trình phát triển trọng lượng nhẹ, hợp kim nhôm đang phải đối mặt với sự cạnh tranh khốc liệt với các vật liệu mới khác, chẳng hạn như thép cường độ cao, vẫn có thể duy trì cường độ cao sau khi thiết kế thành mỏng. Ngoài ra, còn có vật liệu composite magie, titan, thủy tinh hoặc sợi carbon, những vật liệu sau này đã được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ. Giờ đây, khái niệm thiết kế đa vật liệu đã được tích hợp vào thiết kế ô tô và người ta đang nỗ lực áp dụng các vật liệu phù hợp cho các bộ phận phù hợp. Một thách thức rất quan trọng là vấn đề kết nối và xử lý bề mặt, và nhiều giải pháp khác nhau đã được phát triển, như khối động cơ và các bộ phận truyền lực, thiết kế khung (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), kết cấu tấm mỏng (Honda NSX). , Jaguar, Rover), hệ thống treo (loại DC-E, Renault, Peugeot) và thiết kế các bộ phận kết cấu khác. Hình 2 cho thấy các thành phần của nhôm được sử dụng trong ô tô.
Chiến lược thiết kế BIW
Thân xe màu trắng là bộ phận nặng nhất của một chiếc ô tô thông thường, chiếm từ 25% đến 30% trọng lượng của xe. Có hai thiết kế cấu trúc trong thiết kế thân màu trắng.
1.”Thiết kế khung không gian hồ sơ” dành cho ô tô cỡ nhỏ và vừa: Audi A8 là một ví dụ điển hình, thân xe màu trắng nặng 277 kg, gồm 59 thanh định hình (61 kg), 31 thanh đúc (39 kg) và 170 tấm kim loại (177 kg). Chúng được nối với nhau bằng cách tán đinh, hàn MIG, hàn laser, hàn lai khác, dán keo, v.v.
2. “Cấu trúc nguyên khối kim loại tấm được rèn khuôn” dành cho ứng dụng ô tô công suất từ trung bình đến lớn: ví dụ: Jaguar XJ (X350), mẫu 2002 (như trong Hình 4 bên dưới), khối lượng 295 kg “thân xe có cấu trúc liền khối” thân xe màu trắng bao gồm 22 thanh định hình (21 kg), 15 thanh đúc (15 kg) và 273 bộ phận kim loại tấm (259 kg). Các phương pháp kết nối bao gồm liên kết, tán đinh và hàn MIG.
Ứng dụng hợp kim nhôm trên thân máy
1. Hợp kim Al-Mg-Si cứng theo tuổi
Hợp kim dòng 6000 chứa magie và silicon và hiện đang được sử dụng trong các tấm thân ô tô như A6016, A6111 và A6181A. Ở Châu Âu, 1-1,2mm EN-6016 có khả năng định dạng và chống ăn mòn tuyệt vời và được sử dụng rộng rãi.
2. Hợp kim Al-Mg-Mn không xử lý nhiệt
Do độ cứng biến dạng cao đặc biệt, hợp kim Al-Mg-Mn thể hiện khả năng định dạng tuyệt vời và độ bền cao, và được sử dụng rộng rãi trong các tấm cán nóng và cán nguội ô tô và ống định hình bằng hydro. Ứng dụng trong khung gầm hoặc bánh xe thậm chí còn hiệu quả hơn vì việc giảm khối lượng của các bộ phận chuyển động không có lò xo còn giúp tăng cường sự thoải mái khi lái xe và giảm độ ồn.
3. Hồ sơ nhôm
Ở châu Âu, các ý tưởng ô tô hoàn toàn mới đã được đề xuất dựa trên thiết kế nhôm định hình, chẳng hạn như khung hợp kim nhôm và các kết cấu phụ phức tạp. Tiềm năng to lớn của chúng đối với các thiết kế phức tạp và tích hợp chức năng khiến chúng phù hợp nhất cho việc sản xuất hàng loạt với chi phí hiệu quả. Bởi vì quá trình làm nguội là cần thiết trong quá trình ép đùn, nên sử dụng hợp kim có độ cứng trung bình 6000 và độ bền cao 7000. Khả năng định hình và độ bền cuối cùng được kiểm soát thông qua quá trình làm cứng tuổi bằng cách gia nhiệt tiếp theo. Cấu hình hợp kim nhôm chủ yếu được sử dụng trong thiết kế khung, dầm va chạm và các bộ phận va chạm khác.
4. Đúc nhôm
Đúc là những thành phần nhôm được sử dụng rộng rãi nhất trong ô tô, chẳng hạn như khối động cơ, đầu xi-lanh và các bộ phận khung gầm đặc biệt. Ngay cả động cơ diesel, vốn đã tăng thị phần đáng kể ở châu Âu, cũng đang chuyển sang sử dụng động cơ đúc bằng nhôm do nhu cầu về độ bền và độ bền ngày càng tăng. Đồng thời, nhôm đúc cũng đang được sử dụng trong thiết kế khung, các bộ phận trục và các bộ phận kết cấu, và việc đúc áp suất cao các hợp kim nhôm AlSiMgMn mới đã đạt được độ bền và độ dẻo cao hơn.
Nhôm là vật liệu được lựa chọn cho nhiều ứng dụng ô tô như khung gầm, thân xe và nhiều bộ phận kết cấu do mật độ thấp, khả năng định dạng tốt và khả năng chống ăn mòn tốt. Nhôm được sử dụng trong thiết kế cấu trúc thân xe có thể giảm trọng lượng ít nhất 30% với tiền đề đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất. Ngoài ra, hợp kim nhôm có thể được áp dụng cho hầu hết các bộ phận của vỏ hiện nay. Trong một số trường hợp có yêu cầu về độ bền cao, hợp kim dòng 7000 vẫn có thể duy trì được lợi thế về chất lượng. Vì vậy, đối với các ứng dụng có khối lượng lớn, giải pháp giảm trọng lượng bằng hợp kim nhôm là phương pháp tiết kiệm nhất.
Được chỉnh sửa bởi May Jiang từ MAT Aluminium
Thời gian đăng: Dec-08-2023
