Visokotvrde aluminijske slitine za automobilsku upotrebu: Usporedba

KRATKO

Odabir odgovarajućih čvrstih aluminijskih legura za uporabu u automobilima uključuje ravnotežu između specifičnih zahtjeva za performansama. Serija 7000 nudi najveću čvrstoću, uporedivu s čelikom, ali donosi izazove u zavarivanju i cijeni. Serija 6000 pruža svestranu ravnotežu dobre čvrstoće, oblikovnosti i otpornosti na koroziju, zbog čega je popularan izbor za strukturne komponente. Serija 5000 ističe se otpornošću na koroziju i zavarivosti, što ju čini idealnom za karoserijske ploče i komponente izložene agresivnim uvjetima.

Pregled ključnih serija čvrstih aluminijskih legura

U nastojanju da se automobilski proizvodi olakšaju, aluminijumske legure postale su neophodni materijali. Oni se kategoriziraju u serije na temelju njihovih primarnih legiranih elemenata, koji diktiraju njihova mehanička svojstva i pogodnost za različite primjene. Razumijevanje tih klasifikacija prvi je korak u odabiru optimalnog materijala. Najrelevantnije serije za visokočvrste automobilske primjene su serije 2000, 5000, 6000 i 7000.

sljedeći članak:

S druge strane, u skladu s člankom 3. stavkom 1. Zbog toga je izuzetno čvrst i ima mehanička svojstva koja su uporediva s blagim čelikom. S druge strane, u skladu s člankom 3. stavkom 1. Međutim, ova čvrstoća dolazi s značajnim kompromisom: sadržaj bakra čini ih osjetljivijim na koroziju od drugih serija aluminijuma. Zbog toga često zahtijevaju zaštitni premaz ili se koriste u primjenama gdje nisu izravno izloženi korozivnim elementima. Njihova visoka čvrstoća čini ih pogodnim za strukturne komponente kao što su amortizatori i određeni dijelovi motora.

sljedeći članak:

Prvenstveno legiran magnezijem (Mg), serija 5000 poznata je po izvrsnoj otpornosti na koroziju, osobito u morskim ili slanoj vodi. Sklopi poput 5052 i 5083 nisu toplinski obradljivi, ali se mogu znatno ojačati tvrdom na napona (tvrdnja na rad). Ova serija nudi dobru zavarivost i oblikljivost, što je čini primarnim kandidatom za automobile kao što su vrata, poklopci i unutarnje strukture. 5083 je posebno poznat po svojim iznimnim performansama u ekstremnim uvjetima i najjači je od legura koje se ne mogu toplinski tretirati.

sljedeći članci:

Serija 6000, koja sadrži i magnezij (Mg) i silicijum (Si), predstavlja svestran i široko korištenu klasu legura. Legure poput 6061 i 6082 imaju poželjnu kombinaciju dobre čvrstoće, izvrsne otpornosti na koroziju i dobre oblikljivosti. Ključna prednost je njihova izvrsna ekstrudivost, što im omogućuje oblikovanje složenih oblika za strukturalne primjene kao što su prostorni okvir, pojačanje odbijača i križani članci. Oni se mogu toplinski tretirati, a njihova čvrstoća može se dodatno poboljšati procesom koji se zove tvrđenje pečenja nakon postupka bojenja vozila, što ih čini idealnim za vanjske panele karoserije.

sljedeći članak:

Slagavine serije 7000, s cinkom (Zn) kao primarnim legiranim elementom, najjače su od svih legura aluminija, s razinima čvrstoće koji mogu konkuriirati nekim čelikovima. Legure poput 7075 mogu se toplinski tretirati kako bi se postigla izuzetno visoka čvrstoća na vladanje i umor. Zbog toga su idealni za komponente koji podnosu veliki stres i koji su kritični za sigurnost, kao što su pojačanja odbojnika, udarne grede vrata i komponente za ovježganje. Međutim, njihova visoka čvrstoća uravnotežena je manjom otpornošću na koroziju u usporedbi s serijama 5000 i 6000 te značajnim izazovima u vezi sa zavarivosti, što može ograničiti njihovu primjenu i povećati složenost proizvodnje.

Podrobna usporedba: legure serije 5000 vs. 6000 vs. 7000

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 1225/2009 Komisija je odlučila da se primjenjuje sljedeće: Za inženjere i dizajnere automobila, odluka ovisi o specifičnim zahtjevima komponente, bilo da je riječ o maksimalnoj čvrstoći, izdržljivosti u korozivnim uvjetima ili o lakoći proizvodnje. Sljedeća tabela i analiza razlažu ključne razlike između tih tri vodeće obitelji legura.

Analiza razmjene

Podaci iz tablice naglašavaju jasan obrazac kompromisa. U skladu s člankom serija 7000 , na primjer 7075, je nesporni vođa u snazi. To ga čini izborom za primjene u kojima su performanse i sigurnost pod ekstremnim opterećenjima od najveće važnosti. Međutim, kako su primijetili industrijski izvori i proizvođači, ova čvrstoća dolazi na račun slabe zavarivosti i veće osjetljivosti na pukotine korozije stresom, koje se moraju upravljati pažljivim projektovanjem i toplinskom obradom.

Nasuprot tome, serija 5000 , posebno legura poput 5083, nudi najbolju otpornost na koroziju i zavarivost. To ga čini idealnim za komponente koje je teško proizvesti ili koje će biti izložene elementima bez opsežnog zaštitnog premaza. Iako ne može dostići vrhunsku čvrstoću serije 7000, njegova izdržljivost i lakoća proizvodnje čine ga vrlo vrijednim za karoserije vozila i pomorske primjene.

The 6000 Serija , s legurama kao što je 6082, postiže stratešku ravnotežu. Često se naziva "strukturnom" legurom jer pruža dobru, pouzdanu čvrstoću i vrlo dobru otpornost na koroziju bez teškoća proizvodnje serije 7000. Njegova izvrsna ekstrudivost čini ga savršenim za stvaranje složenih profila potrebnih za osnovni okvir vozila i sigurnosne strukture, što predstavlja praktičan kompromis za širok spektar dijelova automobila.

Primarne automotive primjene i preporučene legure

Primjena tih tehničkih svojstava na komponente iz stvarnog svijeta otkriva kako su različite legure strateški raspoređene u cijeloj automobilu kako bi se optimizirale performanse, sigurnost i učinkovitost proizvodnje. Svaki dio automobila ima svoje jedinstvene zahtjeve, što određuje odabir idealnog materijala.

Structures i okvir tijela (Telo u bijeloj)

Osnovna struktura vozila, poznata kao Body-in-White (BIW), zahtijeva kombinaciju snage, krutosti i otpornosti na sudaru. U skladu s člankom 6000 Serija legure su ovdje vrlo omiljene zbog svoje izvrsne ekstrudljivosti. Legure poput 6005C i SG109 koriste se za stvaranje složenih, šupljih profila za svemirske okvirne i bočne pražnjenje. Za upotrebu ploča unutar BIW-a, kao što su podovi i stubovi, visoka oblikovitost serija 5000 često se koriste legure poput 5182 i GC45.

U slučaju da se ne primjenjuje, to se može upotrebljavati za određivanje vrijednosti.

Vanjske ploče poput kapuca, vrata i krila imaju prednost oblikljivosti, površinske obrade i otpornosti na ugriz. S druge vrste 6000 Serija legure su najbolji izbor jer se lako mogu formirati i zatim ojačati tijekom ciklusa pečenja boje (vlast poznata kao tvrdoća pečenja). To omogućuje izdržljiv, lagan panel koji zadržava svoj oblik. U skladu s člankom serija 5000 u skladu s člankom 3. stavkom 2.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

Komponente namijenjene sigurnosti pri sudaru, kao što su pojačanja odštampača i udarne grede vrata, zahtijevaju najveću moguću čvrstoću kako bi apsorbirale energiju i zaštitile putnike. Ovdje je mjesto gdje serija 7000 ističe se. Legure poput 7003 i ZK55 posebno su dizajnirane za ove primjene. Čvrste 6000 Serija legure također se koriste za branice i druge strukturne ojačanja. Za ove specijalizirane dijelove ključno je nabaviti precizne komponente. Za automobilske projekte koji zahtijevaju takve visokoperformantne dijelove, razmotrite aluminijske ekstrudirate po mjeri od stručnog partnera. Shaoyi Metal Technology nudi sveobuhvatnu uslugu jedinstvenog rješenja , od brzog izrade prototipa do potpune proizvodnje u sklopu strogo certificiranog kvalitetskog sustava prema IATF 16949, pružajući čvrste i lagane dijelove prilagođene točnim specifikacijama.

Komponente za ovjes i pogonski sustav

Poluge za ovjes, spojnice, vratila i kotači zahtijevaju visoku čvrstoću na umor zbog stalnih dinamičkih opterećenja. Kovanke izrađene od 6000 Serija legura poput 6061 i visokootpornih varijanti poput SG10 često su izbor. Legura serija 7000 , zbog svoje izvrsne čvrstoće na umor, koristi se i u visokoperformantnim sustavima za ovjes te u komponentama poput šarnira sigurnosnih pojaseva.

Često postavljana pitanja

1. Koja je najbolja aluminijumska legura za automobile?

Ne postoji jedinstvena „najbolja“ aluminijasta legura za uporabu u automobilskoj industriji, jer optimalan izbor potpuno ovisi o specifičnoj primjeni. Međutim, serija 6000 (kao što su 6061 i 6082) često se smatra najuniverzalnijom i najšire korištenom za strukturne komponente poput okvira i dijelova šasija, zbog izvrsnog balansa čvrstoće, otpornosti na koroziju, obradivosti i cijene. Za karoserijske ploče, legure serije 5000 prednost daju zbog izvrsne otpornosti na koroziju i obradivosti, dok se legure serije 7000 koriste za dijelove izložene visokim opterećenjima i sigurnosno kritične dijelove poput greda za prednje i stražnje udarnike, gdje je maksimalna čvrstoća najviši prioritet.

je li aluminij 5052 jači od 6061?

Ne, aluminij 6061 ima veću konačnu čvrstoću na vlak i čvrstoću pri popuštanju od aluminija 5052, pogotovo nakon toplinske obrade. Međutim, čvrstoća nije jedini faktor. 5052, dio serije 5000, nudi izvrsnu čvrstoću na zamor i znatno bolju otpornost na koroziju, posebno u slanoj vodi ili u visoko korozivnim okruženjima. Stoga, iako je 6061 jači u statičnom smislu, 5052 može biti izdržljiviji izbor za primjene koje uključuju vibracije ili izloženost teškim uvjetima gdje visoka čvrstoća na vlak nije glavni zahtjev.