La industria del automóvil europeo es famosa por su avanzada y altamente innovadora. Con la promoción de las políticas de ahorro de energía y reducción de emisiones, para reducir el consumo de combustible y las emisiones de dióxido de carbono, las aleaciones de aluminio mejoradas e innovadoras se utilizan ampliamente en el diseño de automóviles. Según las estadísticas, en los últimos diez años, la cantidad promedio de aluminio utilizado en automóviles de pasajeros se ha duplicado, y la reducción de peso de las aleaciones de aluminio se muestra en la Figura 1 a continuación. Basado en conceptos de diseño innovadores, esta tendencia continuará en los próximos años.
En el proceso de desarrollo liviano, las aleaciones de aluminio enfrentan una competencia feroz con otros materiales nuevos, como el acero de alta resistencia, que aún puede mantener una alta resistencia después del diseño de paredes delgadas. Además, hay materiales compuestos de magnesio, titanio, vidrio o fibra de carbono, el último de los cuales ya se usa ampliamente en aeroespacial. Ahora, el concepto de diseño multimaterial se ha integrado en el diseño de automóviles, y se están haciendo esfuerzos para aplicar materiales adecuados a piezas adecuadas. Un desafío muy importante es el problema de la conexión y el tratamiento de la superficie, y se han desarrollado varias soluciones, como componentes de bloqueo y tren de potencia, diseño de cuadros (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), estructura de placa delgada (Honda NSX , Jaguar, Rover), suspensión (clase DC-E, Renault, Peugeot) y otros componentes estructurales diseño. La Figura 2 muestra los componentes del aluminio utilizados en automóviles.
Estrategia de diseño de BIW
El cuerpo en blanco es la parte más pesada de un automóvil convencional, que representa del 25% al 30% del peso del vehículo. Hay dos diseños estructurales en el diseño del cuerpo en blanco.
1. "Diseño de marco de espacio de perfil" para automóviles pequeños y medianos: Audi A8 es un ejemplo típico, el cuerpo en blanco pesa 277 kg, consta de 59 perfiles (61 kg), 31 piezas de fundición (39 kg) y 170 chapa de metal (177 kg). Se unen a ellos remachando, soldadura de mig, soldadura con láser, otras soldaduras híbridas, pegado, etc.
2. "Estructura monocasca de chapa forjada" para aplicaciones de automóviles de capacidad media a grande: Por ejemplo, el modelo Jaguar XJ (X350), 2002 (como se muestra en la Figura 4 a continuación), 295 kg de masa "Estructura monocasca de cuerpo estampado" de cuerpo en blanco consistió en 22 perfiles (21 kg), 15 fundiciones (15 kg) y 273 piezas de chapa (259 kg). Los métodos de conexión incluyen enlaces, remachado y soldadura MIG.
Aplicación de aleación de aluminio en el cuerpo
1. Aleo de Al-Mg-Si endurecido por edad
Las aleaciones de la serie 6000 contienen magnesio y silicio y actualmente se usan en hojas de carrocería automotriz como A6016, A6111 y A6181A. En Europa, 1-1.2 mm EN-6016 tiene una excelente resistencia de formabilidad y corrosión y se usa ampliamente.
2. Aleación de Al-MG-MN no tratable de tratamiento con calor
Debido a su endurecimiento específico de alta tensión, las aleaciones Al-MG-MN exhiben una excelente formabilidad y alta resistencia, y se usan ampliamente en láminas automotrices enrolladas y enrolladas en frío y tubos hidroformados. La aplicación en el chasis o las ruedas es aún más efectiva porque la reducción de masa de las partes móviles no superadas mejora la comodidad de conducción y reduce los niveles de ruido.
3. Perfil de aluminio
En Europa, se propusieron conceptos de automóviles completamente nuevos en base al diseño del perfil de aluminio, por ejemplo, marcos de aleación de aluminio y subestructuras complejas. Su gran potencial para diseños complejos e integración funcional los hace más adecuados para la producción de series rentables. Debido a que se requiere enfriamiento durante la extrusión, se utilizan aleaciones de edad de edad de alta resistencia a la alta resistencia 7000. La formabilidad y la resistencia final se controlan a través del endurecimiento por edad mediante el calentamiento posterior. Los perfiles de aleación de aluminio se utilizan principalmente en el diseño de marco, vigas de choque y otros componentes de choque.
4. Casting de aluminio
Las fundiciones son los componentes de aluminio más utilizados en automóviles, como bloques de motor, cabezas de cilindro y componentes especiales de chasis. Incluso los motores diesel, que han aumentado en gran medida su participación en el mercado en Europa, están cambiando a fundiciones de aluminio debido a las crecientes demandas de fuerza y durabilidad. Al mismo tiempo, las fundiciones de aluminio también se están utilizando en el diseño del marco, las piezas del eje y las piezas estructurales, y la fundición de alta presión de las nuevas aleaciones de aluminio Alsimgmn ha logrado una mayor resistencia y ductilidad.
El aluminio es el material de elección para muchas aplicaciones automotrices como chasis, cuerpo y muchos componentes estructurales debido a su baja densidad, buena formabilidad y buena resistencia a la corrosión. El aluminio utilizado en el diseño de la estructura corporal puede lograr al menos una reducción de peso del 30% bajo la premisa de cumplir con los requisitos de rendimiento. Además, las aleaciones de aluminio se pueden aplicar a la mayoría de las partes de la cubierta actual. En algunos casos con requisitos de alta resistencia, las aleaciones de la serie 7000 aún pueden mantener ventajas de calidad. Por lo tanto, para aplicaciones de alto volumen, las soluciones de reducción de peso de aleación de aluminio son el método más económico.
Editado por May Jiang de Mat Aluminium
Tiempo de publicación: Dic-08-2023
