{"id":1663,"date":"2019-05-22T02:47:38","date_gmt":"2019-05-22T02:47:38","guid":{"rendered":"http:\/\/www.meetyoucarbide.com\/single-post-aluminum-alloy-the-main-force-for-manufacturing-lightweight-automobile\/"},"modified":"2020-05-04T13:12:07","modified_gmt":"2020-05-04T13:12:07","slug":"aluminum-alloy-the-main-force-for-manufacturing-lightweight-automobile","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/aluminum-alloy-the-main-force-for-manufacturing-lightweight-automobile\/","title":{"rendered":"Stop aluminium: g\u0142\u00f3wna si\u0142a do produkcji lekkich samochod\u00f3w"},"content":{"rendered":"
\n
\n
Motoryzacyjny trend lekko\u015bci w towarzystwie stopu aluminium<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Ryc. 1. Zmiany \u015bredniej ilo\u015bci aluminium u\u017cywanego w samochodach europejskich<\/div>\n
Dzisiaj termin \u201elekki\u201d ewoluowa\u0142 od terminologii przemys\u0142u motoryzacyjnego do s\u0142ownictwa o wysokiej cz\u0119stotliwo\u015bci w mediach. W \u201eMade in China 2025\u201d lekko\u015b\u0107 zosta\u0142a r\u00f3wnie\u017c uznana za wa\u017cny kierunek rozwoju przemys\u0142u motoryzacyjnego. M\u00f3wi\u0105c najpro\u015bciej, lekko\u015b\u0107 polega na jak najwi\u0119kszym zmniejszeniu masy pojazdu, przy jednoczesnym zapewnieniu wytrzyma\u0142o\u015bci i bezpiecze\u0144stwa pojazdu, a tym samym poprawie mocy pojazdu, zmniejszeniu zu\u017cycia paliwa i zmniejszeniu zanieczyszczenia spalin. W ostatnich latach, gdy wymagania w zakresie ochrony \u015brodowiska i oszcz\u0119dzania energii sta\u0142y si\u0119 bardziej rygorystyczne, lekka waga samochodowa sta\u0142a si\u0119 nie do powstrzymania w rozwoju \u015bwiatowych samochod\u00f3w. Wed\u0142ug European Aluminium Association ka\u017cde 100 kg jako\u015bci samochodu mo\u017ce zaoszcz\u0119dzi\u0107 0,6 l paliwa na 100 kilometr\u00f3w i zmniejszy\u0107 emisj\u0119 CO 2800-900 g. Aluminium ma g\u0119sto\u015b\u0107 zaledwie 1\/3 stali i ma dobr\u0105 plastyczno\u015b\u0107 i odzysk. Jest to idealny lekki materia\u0142 do samochod\u00f3w. Podczas pierwszego kryzysu naftowego w latach 70. XX wieku, w obliczu rosn\u0105cych cen ropy, producenci samochod\u00f3w na ca\u0142ym \u015bwiecie pr\u00f3bowali u\u017cywa\u0107 stop\u00f3w aluminium do produkcji grzejnik\u00f3w stalowych, g\u0142owic cylindr\u00f3w i zderzak\u00f3w. Efektywno\u015b\u0107 paliwowa Od tego czasu udzia\u0142 stop\u00f3w aluminium w samochodach ro\u015bnie. Wed\u0142ug danych badawczych opublikowanych przez s\u0142ynn\u0105 firm\u0119 konsultingow\u0105 Ducker Worldwide \u015brednie zu\u017cycie aluminium w samochodach europejskich potroi\u0142o si\u0119 od 1990 r., Z 50 kg do obecnych 151 kg i wzro\u015bnie do 196 kg w 2025 r.<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Rysunek 2. Europejski wsp\u00f3\u0142czynnik dystrybucji aluminium samochodowego (140 kg) (dane z 2012 r.)<\/div>\n
Obecnie trend lekkich pojazd\u00f3w staje si\u0119 coraz bardziej zaciek\u0142y, a stopy aluminium s\u0105 szeroko stosowane w piastach, silnikach, ch\u0142odnicach i rurach olejowych. Jako\u015b\u0107 nadwozia stanowi oko\u0142o 40% ca\u0142kowitej masy samochodu. Wa\u017cn\u0105 rol\u0119 w redukcji masy ca\u0142ego samochodu odgrywa waga karoserii. Wed\u0142ug European Body Conference 2016 (EuroCarBody 2016) stopie\u0144 zastosowania stopu aluminium osi\u0105gn\u0105\u0142 ponad po\u0142ow\u0119 jako\u015bci niekt\u00f3rych wysokiej klasy modeli nadwozia w kolorze bia\u0142ym (to znaczy nadwozia spawanego, ale nie malowanego ). Na przyk\u0142ad wska\u017anik zastosowania stopu aluminium Aston Martin DB11 wynosi a\u017c 86,1%, Honda NSX drugiej generacji (Acura NSX) to 79,0%, a Land Rover Discovery pi\u0105tej generacji to 62,9%. Jednak zastosowanie stop\u00f3w aluminium na korpusie zwyk\u0142ych modeli jest wci\u0105\u017c stosunkowo niewielkie. Wed\u0142ug danych znanej firmy konsultingowej Ducker Worldwide penetracja paneli ze stop\u00f3w aluminium w nadwoziach samochodowych w 2015 r. Wynios\u0142a zaledwie 4%. Obecnie nadwozie wykonane w ca\u0142o\u015bci z aluminium jest nadal technologi\u0105 na szczycie piramidy i jest u\u017cywane tylko w niekt\u00f3rych wysokiej klasy modelach. Lekki korpus jest wa\u017cnym tematem badawczym w rozwoju lekkich producent\u00f3w.<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Rysunek 3. Rozk\u0142ad aplikacji stopu aluminium Aston Martin DB11<\/div>\n

2. G\u0142\u00f3wne rodzaje stop\u00f3w aluminium do pojazd\u00f3w<\/h2>\n
Obecnie stopy aluminium do samochod\u00f3w mo\u017cna zasadniczo podzieli\u0107 na stopy aluminium odlewane ci\u015bnieniowo i stopy aluminium odkszta\u0142cone, spo\u015br\u00f3d kt\u00f3rych g\u0142\u00f3wnie stosuje si\u0119 stopy aluminium odlewane ci\u015bnieniowo, co stanowi oko\u0142o 66%. Zdeformowany stop aluminium mo\u017cna dalej podzieli\u0107 na walcowany arkusz (18%), arkusz wyt\u0142aczany (11%) i niewielk\u0105 ilo\u015b\u0107 cz\u0119\u015bci kutych (5%). Warto zauwa\u017cy\u0107, \u017ce chocia\u017c odlew stopu aluminium w 2016 r. Jest nadal g\u0142\u00f3wn\u0105 postaci\u0105 stopu aluminium samochodowego, jego udzia\u0142 spad\u0142 o 8 punkt\u00f3w procentowych w por\u00f3wnaniu z 2012 r. Przeciwnie, z powodu opracowania lekkiego nadwozia udzia\u0142 walcowanego arkusz znacznie wzr\u00f3s\u0142 z 13% w 2012 r. do 18% w 2016 r. Jednocze\u015bnie udzia\u0142 wyt\u0142aczanych profili i odkuwek niewiele si\u0119 zmienia.<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Rysunek 4. Por\u00f3wnanie europejskich samochodowych stop\u00f3w aluminium w 2016 i 2012 r<\/div>\n

a. stop aluminium<\/h3>\n
Odlew stopu aluminium jest najcz\u0119\u015bciej stosowanym rodzajem stopu aluminium w wi\u0119kszo\u015bci samochod\u00f3w i jest szeroko stosowany w elementach konstrukcyjnych, takich jak ko\u0142a, cz\u0119\u015bci silnika, ramy, wsporniki amortyzator\u00f3w i ramy przestrzenne. W przemy\u015ble motoryzacyjnym odlewane ko\u0142a ze stop\u00f3w aluminium s\u0105 najszybciej rozwijaj\u0105cymi si\u0119 cz\u0119\u015bciami o wy\u017cszych wska\u017anikach aluminiowania. Obecnie wi\u0119kszo\u015b\u0107 k\u00f3\u0142 ze stopu aluminium jest wytwarzana przez odlewanie niskoci\u015bnieniowe przy u\u017cyciu stopu A356, a niekt\u00f3re ko\u0142a wysokiej jako\u015bci s\u0105 wytwarzane przez odlewanie przez wyt\u0142aczanie, kucie matrycowe lub prz\u0119dzenie. Zar\u00f3wno blok cylindr\u00f3w, jak i g\u0142owica silnika wymagaj\u0105 dobrego przewodnictwa cieplnego i odporno\u015bci na korozj\u0119, co jest zalet\u0105 stopu aluminium. Obecnie du\u017ca liczba samochod\u00f3w krajowych i zagranicznych korzysta z aluminiowych blok\u00f3w cylindr\u00f3w i g\u0142owic cylindr\u00f3w, ale w niekt\u00f3rych miejscach, w kt\u00f3rych wymagana jest wysoka wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 i wysoka wytrzyma\u0142o\u015b\u0107, wci\u0105\u017c stosuje si\u0119 \u017celiwo. W ostatnich latach rozw\u00f3j nowych stop\u00f3w Al-Si-Cu-Mg-Fe i rozw\u00f3j odpowiednich technologii odlewania umo\u017cliwi\u0142y odlewy stop\u00f3w aluminium osi\u0105gni\u0119ciu wy\u017cszych osi\u0105g\u00f3w, dodatkowo promuj\u0105c zastosowanie stop\u00f3w aluminium w cz\u0119\u015bciach silnik\u00f3w, w tym w silnikach Diesla. Metody odlewania g\u0142owic cylindr\u00f3w s\u0105 r\u00f3wnie\u017c r\u00f3\u017cnorodne, takie jak odlewanie grawitacyjne i odlewanie pod niskim ci\u015bnieniem. Ponadto odlewane stopy aluminium by\u0142y szeroko stosowane w cz\u0119\u015bciach konstrukcyjnych, takich jak wsporniki amortyzator\u00f3w, zestawy akumulator\u00f3w pojazd\u00f3w elektrycznych i szafy konstrukcyjne. Poniewa\u017c komponenty te s\u0105 g\u0142\u00f3wnie cz\u0142onami cienko\u015bciennymi o skomplikowanych kszta\u0142tach, cz\u0119sto s\u0105 one wytwarzane metod\u0105 odlewania pod wysokim ci\u015bnieniem przy u\u017cyciu stopu Al-Si.<\/div>\n

b. formowany stop aluminium<\/h3>\n
W por\u00f3wnaniu z odlewanymi stopami aluminium, \u015bredni udzia\u0142 odkszta\u0142conych stop\u00f3w aluminium w samochodach jest nadal niewielki. Wed\u0142ug badania przeprowadzonego przez Ducker Worldwide zdeformowane stopy aluminium stanowi\u0142y tylko 34% stop\u00f3w aluminium samochodowego w 2016 r. (18% dla walcowanych blach, 11% dla profili wyt\u0142aczanych i 5% dla odkuwek). Jednak w niekt\u00f3rych wysokiej klasy modelach, kt\u00f3re wykorzystuj\u0105 ca\u0142kowicie aluminiowy korpus, udzia\u0142 odkszta\u0142conego aluminium jest znacznie wy\u017cszy ni\u017c w przypadku odlewanego aluminium. Obecnie przemys\u0142 zainwestowa\u0142 znaczne \u015brodki w badania i rozw\u00f3j oraz technologi\u0119 odkszta\u0142cania stop\u00f3w aluminium, w tym w ca\u0142kowicie aluminiow\u0105 obudow\u0119, a ich udzia\u0142 gwa\u0142townie wzr\u00f3s\u0142. Ducker Worldwide przewiduje, \u017ce ze wzgl\u0119du na szybki rozw\u00f3j technologii karoserii ze stop\u00f3w aluminium zastosowanie zdeformowanych stop\u00f3w aluminium (zw\u0142aszcza blach walcowanych) w samochodach spowoduje szybki wzrost (jak pokazano na rycinie 1).<\/div>\n
Odkszta\u0142cany motoryzacyjnie stop aluminium zawiera g\u0142\u00f3wnie seri\u0119 5xxx (typ Al-Mg), typ 6xxx (typ Al-Mg-Si) oraz niewielk\u0105 ilo\u015b\u0107 serii 2xxx (typ Al-Cg) i 7xxx (Al-Zn- Typ Mg). W\u015br\u00f3d nich stop serii 5xxx nie mo\u017ce by\u0107 poddany obr\u00f3bce cieplnej i wzmocniony, a w\u0142a\u015bciwo\u015b\u0107 formowania jest doskona\u0142a. Jednak po uformowaniu granica plastyczno\u015bci jest przed\u0142u\u017cona, a powierzchnia jest pomarszczona, co wp\u0142ywa na jako\u015b\u0107 wygl\u0105du produktu, a zatem jest stosowana g\u0142\u00f3wnie w skomplikowanym kszta\u0142cie, takim jak panel wewn\u0119trzny. Stop serii 6xxx mo\u017cna podda\u0107 obr\u00f3bce cieplnej i wzmocni\u0107 sta\u0142ym roztworem Mg i Si oraz starzeniem si\u0119 fazy Mg2Si. Poprawiona zostaje wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 po powlekaniu i suszeniu, a odporno\u015b\u0107 na wgniecenia jest wysoka, co jest odpowiednie dla wymaga\u0144 panela zewn\u0119trznego i ramy nadwozia. Si\u0142a, sztywno\u015b\u0107. Opr\u00f3cz blachy walcowanej profile wyt\u0142aczane s\u0105 r\u00f3wnie\u017c wa\u017cnymi odkszta\u0142canymi stopami aluminium samochodowymi, og\u00f3lnie odpowiednimi do element\u00f3w konstrukcyjnych o jednakowym przekroju, takich jak zderzak, skrzynka poch\u0142aniaj\u0105ca energi\u0119, przednia cz\u0119\u015b\u0107 przedniej belki wzd\u0142u\u017cnej, pr\u00f3g, tylna sekcja tylnej belki wzd\u0142u\u017cnej. \u015arednia wytrzyma\u0142o\u015b\u0107 6xxx jest g\u0142\u00f3wnym materia\u0142em do wyt\u0142aczanych profili ze wzgl\u0119du na wysok\u0105 szybko\u015b\u0107 wyt\u0142aczania i jako\u015b\u0107 powierzchni, a tak\u017ce w\u0142a\u015bciwo\u015bci utwardzania starzenia podczas wyt\u0142aczania. Stopy aluminium o wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci 7xxx stosuje si\u0119 r\u00f3wnie\u017c do produkcji profili wyt\u0142aczanych, w kt\u00f3rych wymagana jest wysoka wytrzyma\u0142o\u015b\u0107. Jednocze\u015bnie, aby poprawi\u0107 udarno\u015b\u0107, profile profili to najcz\u0119\u015bciej \u201eusta\u201d, \u201edzie\u0144\u201d i \u201esiatka\u201d.<\/div>\n

\"\"<\/p>\n

Rysunek 5. Skrzynka poch\u0142aniaj\u0105ca energi\u0119 typu \u201eDzie\u0144\u201d dla profili wyt\u0142aczanych (przed zderzeniem po lewej i po zderzeniu po prawej)<\/div>\n

3. Wyzwanie i kierunek rozwoju samochodowego stopu aluminium<\/h2>\n
Stopy aluminium odgrywaj\u0105 wa\u017cn\u0105 rol\u0119 w lekkiej fali samochodu, ale stoj\u0105 tak\u017ce przed wa\u017cnymi wyzwaniami. W rzeczywisto\u015bci lekko\u015b\u0107 nie polega tylko na zmniejszeniu masy, ale na zr\u00f3wnowa\u017ceniu osi\u0105g\u00f3w, bezpiecze\u0144stwa, koszt\u00f3w i masy pojazdu. Obecnie rezystancja rdzenia samochodowych stop\u00f3w aluminium jest wci\u0105\u017c wysoka, co powoduje, \u017ce zastosowanie ca\u0142kowicie aluminiowego korpusu ogranicza si\u0119 tylko do modeli z wy\u017cszej p\u00f3\u0142ki i tymczasowo nie jest mo\u017cliwe rozszerzenie go na du\u017c\u0105 liczb\u0119 modeli ekonomicznych. Ograniczenie wydajno\u015bci stop\u00f3w aluminium jest r\u00f3wnie\u017c wa\u017cnym czynnikiem ograniczaj\u0105cym jego rozw\u00f3j. W niekt\u00f3rych cz\u0119\u015bciach nadal nie mo\u017ce zast\u0105pi\u0107 stali. Jednocze\u015bnie technologia \u0142\u0105czenia stop\u00f3w aluminium, zw\u0142aszcza technologia \u0142\u0105czenia wielu materia\u0142\u00f3w z \u017celiwa-aluminium, stali-aluminium, magnezu-aluminium itp., Jest r\u00f3wnie\u017c wa\u017cnym czynnikiem w stosowaniu stop\u00f3w aluminium w samochodach. Nowe Audi A8 D5 \u201eodrzuci\u0142o\u201d ca\u0142kowicie aluminiowy korpus, kt\u00f3ry by\u0142 u\u017cywany od ponad 20 lat i zastosowa\u0142 stal o wysokiej wytrzyma\u0142o\u015bci i znacznej masie. Wp\u0142yn\u0119\u0142o to na to, \u017ce model D5 zyska\u0142 51 kg wi\u0119cej ni\u017c poprzedni model, ale sztywno\u015b\u0107 skr\u0119tna nadwozia wzros\u0142a o 24%, znacznie poprawiono bezpiecze\u0144stwo, a koszt znacznie.<\/div>\n
W ramach sz\u00f3stego programu ramowego UE zorganizowa\u0142a 38 jednostek w dziewi\u0119ciu krajach i regionach w latach 2004-2009 w celu wdro\u017cenia wsp\u00f3lnego projektu badawczo-rozwojowego superlekkiego nadwozia (SuperLight-Car). Do\u015bwiadczenie tego projektu pokazuje, \u017ce dalszy rozw\u00f3j samochodowych stop\u00f3w aluminium powinien koncentrowa\u0107 si\u0119 na rozwoju nowych wysokowydajnych stop\u00f3w i nowych technologii produkcji. Prace badawczo-rozwojowe musz\u0105 r\u00f3wnie\u017c integrowa\u0107 zasoby. Producenci samochod\u00f3w przejm\u0105 inicjatyw\u0119 we wsp\u00f3\u0142pracy z surowcami, dostawcami cz\u0119\u015bci i powi\u0105zanymi instytucjami naukowo-badawczymi, aby wsp\u00f3lnie bada\u0107 zaawansowane lekkie technologie i promowa\u0107 tworzenie lekkiego \u0142a\u0144cucha przemys\u0142owego.<\/div>\n
G\u0142\u00f3wne materia\u0142y referencyjne:<\/div>\n
1.Hirsch, J. (2014). Najnowsze osi\u0105gni\u0119cia w aluminium do zastosowa\u0144 motoryzacyjnych. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 24 (7), 1995-2002.<\/div>\n
2. Hirsch, J. (2011). Aluminium w innowacyjnej lekkiej konstrukcji samochodu. Transakcje materia\u0142owe, 52 (5), 818-824.<\/div>\n
3. Lahaye, C., Hirsch, J., Bassan, D., Criqui, B., Sahr, C., Goede, M., i Volkswagen, AG (2008). Wk\u0142ad aluminium w wielosk\u0142adnikow\u0105 lekk\u0105 konstrukcj\u0119 BIW superlekkiego samochodu [C]. W HIRSCH J, SKROTZKI B, GOTTSTEIN G. Post\u0119powania z 11. Mi\u0119dzynarodowej Konferencji na temat Stop\u00f3w Aluminium. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (str. 2363-2373).<\/div>\n
4. Zawarto\u015b\u0107 glinu w samochodach. Ducker Worldwide, https:\/\/www.ducker.com\/<\/div>\n
5.Aluminium w samochodach, odblokowuj\u0105c lekki potencja\u0142. Europejskie Stowarzyszenie Aluminium, https:\/\/www.european-aluminium.eu\/<\/div>\n
6. Goede, M., Stehlin, M., Rafflenbeul, L., Kopp, G., i Beeh, E. (2009). Super Light Car - lekka konstrukcja dzi\u0119ki wielomateria\u0142owej konstrukcji i integracji funkcji, European Transport Research Review, 1: 5-10.<\/div>\n
7.2016 Informacje o Europejskiej Konferencji Organ\u00f3w (EuroCarBody).<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Automotive lightweight trend accompanied by aluminum alloy Figure 1. Changes in the average amount of aluminum used in European cars Today, the term “lightweight” has evolved from the terminology of the automotive industry to the high-frequency vocabulary in media news. In “Made in China 2025”, light weight has also been regarded as an important direction…<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"class_list":["post-1663","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-materials-weekly"],"jetpack_featured_media_url":"","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1663","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1663"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1663\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1663"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1663"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/pl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1663"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}