Šiuolaikinių automobilių kėbulų gamyboje randa pritaikymą įvairūs metalai bei nemetalinės medžiagos. Technologai naudoja vis pažangesnius apdirbimo ir sujungimo būdus, todėl siekiant optimalumo ieškoma naujų konstrukcinių medžiagų, kurios pasižymi maža mase, pakankamu standumu ir stiprumu, technologiškumu, reikiamomis eksploatacinėmis savybėmis ir ne itin aukšta kaina.
Plienas automobilių gamyboje
Automobilių pramonėje naudojama daug įvairių rūšių plienų. Pagrindiniams konstrukciniams elementams naudojami mažo anglingumo plienai. Specialiai pagaminti silpnai legiruoti plienai naudojami didelį plotą sudarantiems elementams, kurie yra formuojami sudėtingais būdais. Kėbulams gaminti daugumoje naudojami cinkuotos plieno skardos lakštai. Reikia pastebėti, kad plastiško nestipraus plieno naudojimas laikančiojo kėbulo gamybai nebuvo labai vykęs, nes norint užtikrinti pakankamą kėbulo standumą, būtina naudoti storesnius plieno lakštus.
| Medžiaga | Privalumai | Trūkumai | Pritaikymas |
|---|---|---|---|
| Plienas | Didelis stiprumas, santykinai maža kaina | Didelis svoris, korozija | Pagrindiniai konstrukciniai elementai |
| Aliuminis | Mažas svoris, atsparumas korozijai | Mažesnis tamprumo modulis, didesnė kaina | Laikantieji kėbulai, ypač prabangiuose automobiliuose |
| Plastmasės ir kompozitai | Mažas svoris, atsparumas korozijai | Sudėtingesnis remontas, didesnė kaina | Kėbulo panelės, monokokai |
Aliuminio panaudojimas automobilių konstrukcijose
Ieškodami naujų kėbulams tinkančių medžiagų, automobilių kūrėjai pirmiausiai susidomėjo aliuminio panaudojimu. Aliuminio tankis 2,5 karto mažesnis nei plieno, jis plastiškas, atsparesnis aplinkos poveikiui, tačiau, palyginus su plienu, aliuminio tamprumo modulis yra dvigubai mažesnis, be to, aliuminio kaina yra kelis kartus didesnė.
Mažesnis aliuminio tamprumo modulis lemia, kad kėbulo gamybai reikia storesnių aliuminio lakštų ir didesnių gabaritų profilių, o tai mažina aliuminio pranašumą, lyginant su plienu. Laikančiųjų kėbulų pagrindinių elementų gamybai dažniausiai naudojami aliuminio lydiniai, kurių sudėtyje yra tam tikras kiekis magnio (Mg), silicio (Si), mangano (Mn).
Įvertinant tai, kad aliuminio lydiniai sveria tris kartus mažiau nei plieniniai, komercinių automobilių gamyboje labai paplito įvairūs aliuminio lydiniai. Vystant aliuminio panaudojimo laikantiesiems kėbulams technologiją, Audi gamintojai pristatė ekonomišką mažos klasės automobilį A2, kurio laikantysis kėbulas pagamintas vien tik iš aliuminio lydinių. Kita naujovė - tai speciali konstrukcinių elementų iš aliuminio liejimo technologija, kuri leidžia išlieti plonasienius gaminius.
Lengvos automobilių gamybos kryptis ir aliuminio vaidmuo
Siekiimas dar labiau palengvinti automobilių konstrukcijas iš vienos pusės ir senkančios metalų atsargos iš kitos pusės, verčia ieškoti alternatyvų metalams. Čia į pagalbą ateina plastmasės. Plačiąja prasme terminas ,,plastmasė” apibrėžia organines medžiagas, sudarytas polimerų pagrindu, kurie gali būti gaunami ar perdirbant natūralius produktus, ar sintezuojant pirmines chemines medžiagas iš naftos, gamtinių dujų ar anglies. Visos plastmasės skirstomos į dvi pagrindines grupes: termoplastinės, kurios kaitinamos suminkštėja, o aušdamos sukietėja, išlaikydamos joms suteiktą pavidalą, ir termoreaktyvinės, kurios suminkštėja tik vieną kartą, gaminant detales.
Pirmieji, kurie savo automobiliams panaudojo vien tik iš anglies pluošto kompozito pagamintą kėbulą, buvo Invicta automobilių gamintojai. Kadangi anglies pluošto tamprumo modulis yra didesnis, o tankis 4 kartus mažesnis nei plieno, todனாலie kompozitai labai tinka, gaminant standžius lengvus kėbulus. Automobilių su erdviniu laikančiuoju rėmu kėbulai dažniausiai gaminami iš stiklo ar anglies pluoštu armuotų plastikų. Šiuo metu monokokų gamybai dažniausiai naudojamos kompozicinės medžiagos. Tai anglies ir aramidiniu (kevlaro) pluoštu armuoti kompozitai bei ,,sandwich” tipo kompozitai su aramidiniu arba aliuminio koriu. Kompozitų armavimui paprastai naudojamos pluošto pavidalo (amorfinės ar kristalinės struktūros medžiagos), tačiau kartais naudojami ir dispersiniai užpildai (stiklo sferos). Stiklo pluoštas yra bene populiariausias.
Automobilių plėtros procese medžiagų pakeitimas yra gana dažnas. Jei automobilis nori padidinti jo greitį, originalios energijos sistema nesikeičia, o efektyvesnis būdas sumažinti automobilio svorį.
Naujos metalinės medžiagos apima aliuminį, titaną, magnį ir kt., tarp kurių geriausia lengvoji medžiaga yra anglies pluoštas. Tačiau anglies pluošto kaina yra didesnė ir ji netinkamiausi šeimos automobiliams. Šiuo metu aliuminio lydiniai yra tinkamiausi automobilių gamybai.
Aštuntajame dešimtmetyje automobiliuose ėmė atsirasti daugybė aliuminio lydinio medžiagų. Bendra aliuminio lydinio dalis kai kuriuose automobiliuose pasiekė 15%, o kai kurie vokiečių prekės ženklai pasiekė 25%. Jei norite toliau plėsti šį santykį, jums reikia pradėti nuo automobilio rėmo, bet jei aliuminio pakeičia esamą kadrą, jums reikia aukštesnio techninio standarto.
Kai automobilių gamyba yra labai naudinga, jei norite pasiekti tą patį našumą, lengvas automobilis gali naudoti mažesnę energijos sistemą, kad pasiektų energijos taupymo ir išmetamųjų teršalų mažinimo poveikį. Testas nustatė, kad kas 1 kg žiebėjimo automobilis gali nuvažiuoti 0.012 km daugiau su 1 l benzino. Kai energijos suvartojimas yra mažesnis ir tas pats efektas gali būti pasiektas, išmetimo emisija gali būti veiksmingai sumažinta, taip pat bus sumažinta aplinka.
Atlikus nuolatinius nuodugnius lengvojo svorio tyrimus, naujų medžiagų taikymas pranoks originalių medžiagų stiprumą, o automobilių saugumas taip pat bus žymiai patobulintas.
Aliuminio lydinių gamybos procesas ir pritaikymas
With the continuous development of the automobile industry, many materials have been tested on automobiles, but from an experimental point of view, aluminum alloy is not the best material. Many metal materials and new materials have better indicators than aluminum alloy. However, after considering comprehensive factors, the values of aluminum alloys are the most prominent and the economy is the best. Remiantis šiomis sąlygomis, aliuminio lydiniai automobilių pramonėje buvo plačiai naudojami.
Aliuminio lydinio technologijos kūrimo pradžioje buvo įvairių formų. Su nuolatiniu pramonės standartizavimu ir brandumu, dabartinė aliuminio lydinio technologija daugiausia suskirstyta į dvi kategorijas, būtent liejimo formavimo technologiją ir pusiau kietą liejimo technologiją, tarp kurių liejimo formavimo technologija yra plačiausiai naudojama.
Laidos liejimo procesą galima suskirstyti į tikslų liejimo procesą, išspaudimo liejimo procesą, gravitacijos liejimo procesą ir tt. Liejimo liejimo procesą apibūdinama garantuota kokybė, gali realizuoti surinkimo linijos gamybą ir gali pasiekti aukšto tikslumo operacijas.
Pusiau kieto formavimo proceso vystymasis yra palyginti vėlai, tačiau jo techninis efektyvumas yra pranašesnis už liejimo formavimo procesą, o produktas turi platesnį ir lankstesnį naudojimą, nes aliuminio lydinio produktai yra saugomi kietosios būklės ir skysčio būsenoje.
Šiuo metu labiausiai paplitęs aliuminio lydinio medžiagų pritaikymas automobilių lauke yra aliuminio lydinio technologijos liejimas. Liejimo aliuminio lydinio dalys gali būti užpildytos skirtingais liejimo procesais pagal faktinius automobilių poreikius.
Pvz., Automobilio variklyje yra daugybė lietinių aliuminio lydinio dalių, nes daugeliui variklio dalių reikia didelio atsparumo korozijai, puikų šilumos laidumą ir aukštą laipsnį su kitomis dalimis.
Aliuminio lydinio medžiagos taip pat gali būti naudojamos gaminant ratų stebules. Aliuminio lydinio medžiagos, turinčios didelį stiprumą, gerą šilumos laidumą, aukštą tikslumą, lengvą svorį ir gali būti perdirbamos. Tai liejimo procesas, pagrįstas mažo slėgio liejimu ir neutralios liejiniais.
Deformuotas aliuminio lydinys taip pat vadinamas preso apdorojamu aliuminio lydiniu. Šios technologijos pagamintas aliuminio lydinys yra lengvesnis nei lietinis aliuminio lydinys, ypač didesnis stiprumas ir gero plastiškumo. Automobilio deformuotas aliuminio lydinio galilabaipagerinti automobilio stabilumą ir saugumą.
Aliuminio pagrindu sukurta kompozicinė medžiaga yra proveržio technologija pastaraisiais metais. Jos našumas smarkiai pranoko ankstesnę aliuminio lydinio medžiagą. Jos stabilumas, stiprumas ir atsparumas lūžiams yra geresni nei ankstesni produktai, o jos svoris gali būti sumažintas kaip daugiau nei 50%.
Aliuminio lydinių lengvumo kūrimo kryptis automobilių gamyboje
Reikalavimai lengvam aliuminio lydiniams būsimoje automobilių gamyboje. Daugelis automobilių gamintojų paskelbė, kad nustos gaminti degalų transporto priemones. Ateityje naujos energetinės transporto priemonės taps pagrindine jėga automobilių rinkoje. Naujos energetinės transporto priemonės sukels mažiau aplinkos taršos ir sutaupys daugiau energijos.
Šiuo metu reprezentatyvūs naujų energetinių transporto priemonių modeliai yra elektrinės transporto priemonės. Elektrinės transporto priemonės neturi išmetamųjų teršalų ir jas varo elektra, o tai sunaudoja mažai energijos. Akumuliatoriaus veikimo laikas bus mažesnis. Todėl naujų energetinių transporto priemonių lengvasis yra raktas.
Lengvi aliuminio lydiniai gali išspręsti daugybę problemų, tačiau viena pagrindinių problemų yra didelė kaina. Ateityje lengvųjų aliuminio lydinių vystymasis turi pasiekti tam tikrą pusiausvyrą tarp išlaidų, technologijos ir praktiškumo, kad pramonė galėtų vis labiau tobulinti.
Bendras degalų automobilio svoris negali būti visiškai sumažintas. Kai automobilio svoris yra mažesnis už tam tikrą procentą, automobilio našumas yra nuostolis. Kai automobilio svoris yra mažesnis nei tam tikras procentas, automobilio aukštis turi būti sumažintas, kad būtų pasiektas kūno stabilumo poveikis.
Tačiau lengvas automobilių svoris turi didelius pranašumus elektrinėse transporto priemonėse. Sumažėjus visos transporto priemonės svoriui, svorį galima padidinti pridedant akumuliatorių pakuotes, o tai ne tik užtikrina transporto priemonės kūno pusiausvyrą ir saugumą, bet ir pagerins transporto priemonės.
Kaip viena pagrindinių automobilio struktūrų, kūnas integruoja daugybę funkcijų, todėl yra daugybė komponentų ir jungiamųjų dalių ant kūno. Automobilio korpusas yra padalintas į vidines plokštes ir išorines skydelius. Svarbiausia vidinės skydo medžiagų parinkimo sąlyga yra formatualumas, po kurio seka geras atsparumas korozijai. Nesvarbu, ar tai yra vidinis skydelis, ar išorinis kūno skydelis, aliuminio lydinio medžiagos gali atitikti visus rodiklius, ir bus puikus lengvasis pūtimas proveržis.
Šiuolaikinėje automobilių gamyboje kūnas ne tik turi funkcionalumą, bet ir turi būti atsižvelgiama į estetiką. Aerodinamika, kurią reikia pridėti prie dizaino, o atsparumas vėjui turėtų būti sumažintas per kūno dizainą, kad būtų galima sumažinti energijos taupymo efektą. Pavyzdžiui, daugelis srautų elementų, vienoje pusėje, kad būtų galima sumažinti vėjo atsparumą.
Didžiausias aliuminio lydinio privalumas - jis pakankamai lengvas! 2,7g/cm. Be to, lengvas svoris taip pat gali žymiai sumažinti transporto priemonės degalų sąnaudas. Remiantis tarptautinių tyrimų institucijų eksperimentais, kas 100 kg sumažinus transporto priemonės masę, 100 km transporto priemonės degalų sąnaudos gali sumažėti 0,3-0,6 l, o tai neabejotinai svarbu šiuolaikiniams griežtiems degalams.
Nors aliuminio lydinio stiprumas negali būti lyginamas su didelio stiprumo plienu, jis taip pat turi tam tikrą tvirtumą ir gali sugerti energiją deformuodamas ir susitraukdamas. Kaip visi žinome, transporto priemonės stiprumas yra labai svarbus, tačiau geras sugeriamumas gali apsaugoti vairuotoją, nes susidūrimo metu jis geriau išskirs energiją. Todėl paprastai priekinė kūno dalis. Galinė juosta pagaminta iš aliuminio, kad būtų geriau sugeriama. Tačiau jis taip pat labai tvirtas, ypač A statramstis ir skersinis. Tokiu atveju reikia sutelkti visas jėgas, kad energija nepatektų į kabiną.
Palyginti su plieno plokštėmis, aliuminio lydinys nekelia tokio rūpesčio, nes gali atspindėti ore esantį deguonį ir sudaryti tankios aliuminio oksido plėvelės sluoksnį, kuris neleis aliuminio lydiniui atsispindėti iš išorės.
tags: #kur #panaudojami #aliuminio #lydiniai #automobilio #gamyboje