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Wo werden Aluminiumlegierungsteile in Automobilen verwendet?

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Derzeit sind die USA, Japan und Deutschland die Länder, die die meisten Aluminiumlegierungen für Automobile verwenden. Beispielsweise verwenden der Audi A8 und A2 von Volkswagen in Deutschland und der NXS in Japan 80 % Aluminiumlegierungen für die Karosserie. Mit Ausnahme der Aluminiumlegierung, die von Shanghai Santana, FAW Audi und Jetta verwendet wird (allesamt importierte Produktionslinien), haben die Autos meines Landes mehr Warnsignale, etwa 80-100 kg. Einige Daten zeigen, dass der Ersatz der traditionellen Stahlkonstruktion durch eine Aluminiumlegierungskonstruktion die Qualität von Automobilen um 30–40 %, die Herstellung von Motoren um 30 % und die Herstellung von Rädern um 50 % verringern kann. Die Verwendung von Aluminiumlegierungen ist eine der wichtigsten Möglichkeiten für Automobile, leichtgewichtiger, umweltfreundlicher, energiesparender, schneller und effizienter zu transportieren. Daher ist die Forschung und Entwicklung von Autos aus Aluminiumlegierung jetzt dringend erforderlich. Die Hauptvorteile einer Aluminiumlegierung sind geringes Gewicht und gute Wärmeableitung. Mit der Entwicklung der Motorentechnologie ist die Ventilstruktur zum Mainstream-Designtrend von Motoren geworden.

Wo werden Aluminiumlegierungsteile in Automobilen verwendet?

Im Vergleich zu einem Zweiventilmotor erzeugt ein Zylinderkopf mit vier Ventilen pro Zylinder mehr Wärme als ein Zylinderkopf mit zwei Ventilen pro Zylinder. Die beste Lösung ist die Verwendung eines Zylinderkopfs aus Vollaluminiumlegierung. Derzeit bestehen nicht nur Kolben, Kühler, Ölwanne und Zylinderblock von Automotorteilen aus einer Aluminiumlegierung, sondern auch Zylinderkopf und Kurbelwelle

Auch die Box verwendet dieses Material. In der aktuellen Situation ist es zu einem Mainstream-Trend geworden, in Motoren Aluminiumlegierungen anstelle von Gusseisen zu verwenden. Die Aluminium-Zylinderlaufbuchse französischer Autos hat 100 % und der Aluminium-Zylinderblock 45 % erreicht. In den nächsten Jahren werden mit der erfolgreichen Entwicklung hochfester und hochwertiger Aluminiumlegierungsmaterialien und der kontinuierlichen Verbesserung der Herstellungsprozesse zunehmend Aluminiumlegierungsmaterialien zur Herstellung dieser Art von Teilen verwendet. Aluminiumlegierungen für Automobile können in Aluminiumgusslegierungen und verformte Aluminiumlegierungen unterteilt werden. Mit einem Anteil von über 80 % werden in Automobilen am häufigsten Aluminiumgusslegierungen verwendet, die in Schwerkraftgussteile, Niederdruckgussteile und andere Spezialgussteile unterteilt werden. Zu den verformten Aluminiumlegierungen gehören Platten, Folien, extrudierte Materialien, Schmiedeteile usw. Obwohl es in verschiedenen Ländern der Welt gewisse Unterschiede in der Vielfalt und Zusammensetzung industrieller Aluminiumlegierungsmaterialien gibt, sind sie im Allgemeinen gleich. Seine Sortenzusammensetzung: Gussteile machen etwa 80 % aus, Schmiedeteile machen 1 bis 3 % aus, der Rest sind verarbeitete Materialien. Knetaluminiumlegierungen machen einen großen Anteil der US-amerikanischen Automobilindustrie aus und erreichen 36 %.

Die Anwendung von Gussaluminiumlegierungen 

Eine gegossene Aluminiumlegierung weist hervorragende Gusseigenschaften auf. Je nach den Anforderungen des Einsatzzwecks, der Teileform, der Maßhaltigkeit, der Menge, dem Qualitätsstandard, der mechanischen Leistungsfähigkeit und dem wirtschaftlichen Nutzen kann die passende Legierung und das passende Gussverfahren ausgewählt werden. Gussaluminiumlegierungen werden hauptsächlich zum Gießen von Motorzylinderblöcken, Kupplungsgehäusen, Hinterachsgehäusen, Lenkgetriebegehäusen, Getrieben, Ventiltrieben, Ölpumpen, Wasserpumpen, Kipphebelabdeckungen, Rädern, Motorrahmen, Bremssätteln, Zylindern und Nichtmotoren verwendet Komponenten wie Bremsscheiben. 

Aluminiumlegierung für Motor 

Die in Automotoren verwendete Aluminiumlegierung ist die leichteste und reduziert im Allgemeinen das Gewicht um mehr als 30 %. Darüber hinaus erfordern der Zylinderblock und der Zylinderkopf des Motors eine gute Wärmeleitfähigkeit und starke Korrosionsbeständigkeit des Materials, und Aluminiumlegierungen weisen in diesen Aspekten hervorragende Eigenschaften auf. Daher haben verschiedene Automobilhersteller Forschung und Entwicklung im Bereich Motorenaluminium betrieben. Gegenwärtig haben viele ausländische Automobilunternehmen Motorzylinderblöcke und Zylinderköpfe vollständig aus Aluminium eingeführt. Beispielsweise hat General Motors in den Vereinigten Staaten Vollaluminium-Zylinderlaufbuchsen eingeführt; Die Aluminium-Zylinderlaufbuchsen des französischen Automobilunternehmens haben 100 % und die Aluminium-Zylinderblöcke 45 % erreicht; Der japanische Nissan VQ und der Lexus IMZ-FEV6 von Toyota haben Motoröl aus Gussaluminium übernommen. Unterschale; Der Zylinderblock und der Zylinderkopf des neuen V6-Motors von Chrysler bestehen aus Aluminiumlegierungsmaterialien.

Der fortschrittliche 6.0-Liter-W12-Motor des deutschen Volkswagen besteht im Wesentlichen aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung. Die Audi A8L 6.0 quattro Limousine verfügt über den W12-Motor, wodurch das Fahrzeuggewicht auf 1980 kg reduziert wird, was niedriger ist als bei allen anderen Modellen. Der W12-Motor verfügt über 450 PS und eine starke Leistung von 560 Nm, sodass seine PS-Einheit das Gewicht von nur 4.7 kg beschleunigen muss, was mit Hochleistungssportwagen vergleichbar ist.

Der Polaris-Serienmotor ist mit Ausnahme der LS-Motorenserie der Spitzenmotor von GM. Es ist der erste V8-Motor aus Aluminiumlegierung mit obenliegenden Nockenwellen in den Vereinigten Staaten. Seine Zylinderlaufbuchse besteht komplett aus Aluminium-Druckguss. Der derzeit in Cadillac weit verbreitete 4.6-Liter-Motor hat eine maximale Leistung von 320 PS und ein maximales Drehmoment von 427 Nm. Die Kompressormodelle der Hochleistungs-V-Serie erreichen sogar 476 PS/606 Nm.

Aluminiumlegierung für Radnabe 

Aufgrund ihres geringen Gewichts, der guten Wärmeableitung und des guten Aussehens ersetzen Aluminiumräder nach und nach Stahlräder. In den letzten 10 Jahren ist der weltweite Markt für Autoräder aus Aluminiumlegierung mit einer jährlichen Wachstumsrate von 7.6 % gewachsen. Laut Analyse wird der Aluminisierungsgrad von Autorädern bis 2010 72 bis 78 % erreichen. A365 ist eine Aluminiumgusslegierung, die über gute Gusseigenschaften und umfassende mechanische Eigenschaften verfügt. Gussräder aus Aluminiumlegierung werden auf der ganzen Welt aus dieser Art von Legierung hergestellt. Das Southwest Aluminium Processing Plant meines Landes und die japanische Light Metal Co., Ltd. haben gemeinsam A6061-Aluminiumlegierungsräder entwickelt. Ein Beispiel für die Anwendung von Aluminiumlegierungen in Automobilen sind Aluminiumräder, die häufig in Automobilen verwendet werden. Fast alle neuen Modelle verwenden Aluminiumlegierungsräder.

Anwendung einer Aluminium-Knetlegierung  

Verformte Aluminiumlegierungen werden hauptsächlich in Automobilen zur Herstellung von Karosserieteilen wie Türen und Kofferräumen, Stoßstangen, Motorhauben, Radspeichen, Nabenabdeckungen, Radaußenabdeckungen, Schutzabdeckungen für Bremsbaugruppen, Schalldämpferabdeckungen und Antiblockierbremsen verwendet. Strukturteile wie Bremssysteme, Wärmetauscher, Karosserierahmen, Sitze und Bodenbleche sowie dekorative Teile wie Armaturenbretter.  

Aluminiumlegierung für Karosserieteile    

Der Einsatzanteil von Kennzeichen im Auto nimmt weiter zu. Beispielsweise können wärmebehandelte Aluminiumlegierungsplatten der Serie 6000 (AI-Mg-Si-Serie) (z. B. T4, T6, T8) die Anforderungen von Automobilen an Karosserien gut erfüllen. Stellen Sie Karosserierahmenmaterialien her. Die Karosserieblechteile des Audi A8 verwenden diese Reihe von legierten Aluminiummaterialien. Darüber hinaus können auch Aluminiumlegierungen der 2000er-Serie (AI-Cu-Mg-Serie), 5000er-Serie (AI-Mg-Serie) und 7000er-Serie (AI-Mg-Zn-Cu-Serie) auf Karosseriematerialien aufgebracht werden. In den letzten Jahren wurden hochfeste Aluminiumlegierungen der Serien 6000 und 7000 verwendet, um dünne Platten und Hohlprofile in der Form „口“, „日“, „目“ „田“ zu entwickeln, die nicht nur ein geringes Gewicht aufweisen , hohe Festigkeit und gute Rissbeständigkeit. , und gute Formleistung, ist in Automobilen weit verbreitet. 

Andere Strukturteile aus Aluminiumlegierung 

Aluminiumlegierungen werden auch häufig in anderen Teilen des Autos verwendet, wie zum Beispiel: General Motors verwendet 7021-Aluminiumblech, um die Stoßstangenverstärkungshalterung für Smure-Autos herzustellen, Ford verwendet 7021-Aluminiumblech, um die Stoßstangenverstärkungshalterung für Lincoln Town-Autos herzustellen. Aluminiumlegierungsmaterialien werden auch für Aufhängungsteile von Automobilen verwendet, was die Qualität der entsprechenden Teile wirksam verringert und die Laufruhe und Stabilität des Automobilfahrens verbessert, wie z. B. Scheibenbremsbacken und Kraftübertragungsrahmen aus 6061-Schmiedeteilen. Darüber hinaus werden Aluminiumlegierungen auch häufig in Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge verwendet. Japan verwendet beispielsweise die Aluminiumlegierung 6595 für Autokühler und Kühlschrankkühler.

Die Anwendung neuer Aluminiumlegierungen in Automobilen  

Schnell erstarrende Aluminiumlegierung

Unter der Bedingung einer schnellen Erstarrung (Abkühlrate von 104~109℃/S) führt das Material zu einigen neuen Merkmalen in der Struktur: ultrafeine Mikrostruktur; die Feststofflöslichkeitsgrenze der Legierung erhöhen; die Zusammensetzung ist sehr einheitlich, weniger oder gar nicht entmischt; Bildung neuer metastabiler Äquivalenz. Aufgrund dieser Eigenschaften werden schnell erstarrende Aluminiumlegierungen zwangsläufig in der Automobilindustrie eingesetzt. Die Sumitomo Electric Company verwendet eine schnell erstarrte PM AI-Si-X-Aluminiumlegierung mit hohem Siliziumgehalt anstelle von Sinterstahl, um Rotoren und Schaufeln von Klimaanlagenkompressoren für Kraftfahrzeuge in großen Mengen herzustellen, wodurch das Gewicht des Rotors und des Gesamtgewichts um 60 % reduziert wird Kompressor um 40 %; Yamaha Motor Manufacturing Company Der schnell erstarrte Kolben aus einer Aluminiumlegierung mit hohem Siliziumgehalt wird ebenfalls auf den Markt gebracht. Im Vergleich zu gewöhnlichem Gusseisen hat dieser Kolben eine Gewichtsreduzierung von 20 %, eine Lebensdauer von 30 % und eine deutliche Reduzierung von Lärm und Umweltverschmutzung; Die Mazda Motor Company nutzt die Sprühabscheidung einer Al-Si-Fe-Cu-Mg-Legierung zur Herstellung eines neuen Motorrotortyps, der die Motoreffizienz verbessert und 20 % Kraftstoff einsparen kann.  

Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoff

Keramische Fasern, Whisker, Partikel usw. werden als Verstärkungsmaterialien zur Herstellung von Verbundwerkstoffen auf Aluminiumbasis verwendet. Die spezifische Festigkeit, der spezifische Elastizitätsmodul, die Wärmebeständigkeit, die Verschleißfestigkeit usw. werden erheblich verbessert und sie können als Motorteile, beispielsweise in der Pulvermetallurgie, verwendet werden. Die erfolgreich entwickelten Al-Si-Legierungskolben, verstärkt durch Al2O3- oder SiC-Partikel (Whisker), können die Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit des Kolbens weiter verbessern und gleichzeitig die Vorteile von Al-Si-Legierungskolben beibehalten. Wird in Automotoren verwendet; Darüber hinaus können partikelverstärkte Verbundwerkstoffe auf Aluminiumbasis auch zur Herstellung von Zylinderblöcken, Kolben und Pleueln von Fahrzeugmotoren eingesetzt werden.

Schaumstoff-Aluminiumlegierung  

Aluminiumschaum ist ein poröses Material mit zahlreichen in der Metallmatrix verteilten Blasen. Dieses Material hat ein geringeres Gewicht, ein höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und verfügt über hohe Energieabsorptionseigenschaften, hohe Dämpfungseigenschaften und Vibrationsabsorptionseigenschaften. Die Sandwichplatte, die durch Einfüllen von Aluminiumschaum zwischen zwei hochfesten Außenplatten hergestellt wird, kann bei Verwendung in der Dachplatte der Autokarosserie die Steifigkeit erhöhen, das Gewicht verringern und die Wärmedämmleistung verbessern. Es wird in Stoßfängern, Längsträgern und einigen Säulenteilen verwendet. Es kann die Absorptionskapazität für Aufprallenergie im angehobenen Zustand erhöhen, die Aufprallsicherheit verbessern und gleichzeitig das Gewicht reduzieren.  

Entwicklungsaussichten für Aluminiumlegierungen in Automobilen

Unter den Leichtmetallen ist die Dichte von Magnesiumlegierungen zwar geringer als die von Aluminiumlegierungen, die Kosten für Magnesiumbarren sind jedoch höher und es gibt viele technische Hindernisse im Herstellungsprozess von Teilen, wie beispielsweise das Fehlen von Hochtemperatur-Druckguss Legierungs- und Designdaten, schlechte Oberflächenbehandlungstechnologie und geringer Bindungsgrad. Daher ist die derzeitige Verwendung in Automobilen recht begrenzt; Während in der Luft- und Raumfahrt verwendete Titanlegierungen eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, ist der Herstellungsprozess jedoch schwierig und die Herstellungskosten hoch, was dazu führt, dass Titanlegierungen nicht in großen Mengen in der Automobilproduktion verwendet werden können. Aluminiumlegierungen weisen eine gute Gesamtleistung in Bezug auf Kosten, Herstellungstechnologie, mechanische Eigenschaften, nachhaltige Entwicklung (höchster Aluminiumgehalt in der Erdkruste, 8.1 %) und andere Aspekte auf. Daher ist Aluminiumlegierung jetzt und in Zukunft das bevorzugte Leichtmetallmaterial in der Automobilindustrie.

Jedes 1 kg Aluminium, das in einem Auto verwendet wird, kann das Eigengewicht um 2.25 kg reduzieren, was einem Gewichtsreduzierungseffekt von bis zu 125 % entspricht, und kann die Abgasemissionen während des gesamten Lebenszyklus des Autos um 20 kg reduzieren. Darüber hinaus ist das Recycling von Aluminium, mit Ausnahme von Stahl, einfach. Aus der obigen Tabelle geht hervor, dass jedes 1 kg Aluminium, das in einem Auto verwendet wird, das Eigengewicht um 2.25 kg reduzieren kann, was einem Gewichtsreduzierungseffekt von bis zu 125 % entspricht, und dass die Abgasemissionen während des gesamten Lebenszyklus des Autos reduziert werden können Auto. kg. Darüber hinaus lässt sich Aluminium leicht recyceln und ist mit Ausnahme von Stahl ein Material, das im größtmöglichen Umfang recycelt werden kann. Fast 90 % des in Automobilen verwendeten Aluminiums können recycelt und recycelt werden. Aluminium hat gute physikalische und chemische Eigenschaften. Es kann auf Guss-, Schmiede- und Stanzprozesse in der industriellen Produktion angewendet werden. Es ist einer der wenigen Metallwerkstoffe, aus denen Teile durch verschiedene Gussverfahren hergestellt werden können. Es eignet sich hervorragend für eine Vielzahl von Druckgussverfahren. . Allerdings sind die Kosten für Aluminiumlegierungen immer noch höher als die für Stahlmaterialien. Recycelte Materialien: Fast 90 % des Automobilaluminiums können zurückgewonnen und recycelt werden. Aluminium hat gute physikalische und chemische Eigenschaften. Es kann auf Guss-, Schmiede- und Stanzprozesse in der industriellen Produktion angewendet werden. Es ist einer der wenigen Metallwerkstoffe, aus denen Teile durch verschiedene Gussverfahren hergestellt werden können. Es eignet sich hervorragend für eine Vielzahl von Druckgussverfahren. . Allerdings sind die Kosten für Aluminiumlegierungen immer noch höher als die für Stahlmaterialien. Das Gewicht der Karosserie beträgt etwa 30 % des Gesamtgewichts des Autos, daher spielt das Leichtgewicht der Karosserie eine wichtige Rolle. Auf den Innen- und Außenverkleidungen des Autos

Durch die Verwendung von Aluminiumlegierungsplatten anstelle von Stahlplatten kann das Gewicht des Körpers um etwa 40 bis 50 % reduziert werden. Wenn die Verkleidungsteile aus Aluminiumlegierung verwendet werden, um das Gewicht des gesamten Fahrzeugs um 10–15 % zu reduzieren, zeigt sich, dass der Gewichtsreduzierungseffekt durch die Verwendung von Karosserieplatten aus Aluminiumlegierung sehr erheblich ist. Aluminiumlegierungen bieten eine gute Anwendungsgrundlage und Marktaussichten für Leichtbauanwendungen im Automobilbereich, was zwangsläufig größere Möglichkeiten für die Anwendung von Automobilpaneelen aus Aluminiumlegierungen mit sich bringen wird. Daher ist die Verwendung von Aluminiumlegierungsplatten als Ersatz für Stahlplatten zur Herstellung von Karosserieteilen auch eine unvermeidliche Möglichkeit, das Gewicht von Automobilen zu reduzieren. Die gesamte Karosserie der deutschen Premium-Limousine Audi A8 besteht aus Aluminium, der Rahmen ist eine dreidimensionale Rahmenstruktur und die Abdeckung ist aus Aluminium gestanzt. Im Vergleich zur Stahlkarosserie weist diese Art von Aluminiumkarosserie eine Gewichtsreduzierung von 30–50 % und eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs um 5–8 % auf.

Derzeit liegt das Automobilproduktionsvolumen meines Landes weltweit an vierter Stelle nach den USA, Japan und Deutschland. In Bezug auf die Autoaluminisierungsrate ist die Technologie meines Landes noch relativ rückständig. Derzeit beträgt der Aluminiumverbrauch in Automobilen in Industrieländern 138 kg und die Aluminisierungsrate hat 12 % erreicht. Allerdings liegt die Verwendung von Aluminium in Automobilen in meinem Land weit hinter dem Ausland. Der durchschnittliche Aluminiumverbrauch beträgt nur 60 kg und die Aluminisierungsrate beträgt weniger als 5 %. Daher sind die Entwicklungsaussichten für den Automobilaluminiumlegierungsmarkt meines Landes sehr breit. 

Vier Haupthindernisse für die Anwendung von Aluminiumlegierungen 

Die Ausweitung der Anwendung von Aluminiumlegierungen in Automobilen wird enorme wirtschaftliche und soziale Vorteile mit sich bringen, aber es gibt immer noch die folgenden dringenden Lösungen:   

  1. Die Leistung von Aluminiumlegierungsblechen muss verbessert werden 
  2. Erstellen Sie eine Datenbank für Aluminiumlegierungen für Automobile 
  3. Entwicklung von Entwurfsmethoden, Strukturberechnungsmethoden und Umformverfahren für Aluminiumlegierungsteile
  4. Computersimulation und Schweißprozessmethode 
  5. Untersuchen Sie die Oberflächenmorphologie von Aluminiumlegierungsmaterialien, die Vorbehandlung vor dem Lackieren und die Vorbeugung nach dem Lackieren.
  6. Korrosionseffekte und andere Probleme: Die gesammelten Daten liefern grundlegende Daten für die Formulierung des Prozesses für die Anwendung von Aluminiumlegierungen 
  7. Auf dem Reparaturmarkt mangelt es an Erfahrung und Methoden für die Wiederherstellungs- und Wiederherstellungsprinzipien von Strukturteilen und Verkleidungsteilen aus Aluminiumlegierungen nach Kollisionen sowie für Reparaturschweißungen nach Rissen.

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