Automobilių pramonėje nuolat ieškoma būdų, kaip sumažinti transporto priemonės svorį, neaukojant saugumo ir našumo. Šiame kontekste aliuminio ir kitų lengvųjų lydinių naudojimas kėbulų gamyboje tapo revoliucine koncepcija, iš esmės pakeitusia kėbulų konstravimo principus.
„Audi Space Frame“ (ASF) technologija
„Audi“ bendrovė, pristatydama atnaujintą savo flagmaną A8, vėl bandys atkreipti publikos dėmesį į jau subrendusią, du dešimtmečius tobulintą ir pažangiai evoliucionavusią ASF (Audi Space Frame) technologiją.
ASF kūrimo principai ir evoliucija
Kurdami ASF technologiją, „Audi“ inžinieriai rėmėsi prielaida, jog svarbiausiu elementu ir viso kėbulo standumo bei stabilumo garantu turėtų būti ne tik pats rėmas, bet ir jo „apmušalai“ - dugnas, stogo plokštė, sparnai ir pan. Būdami glaudžiai integruoti, t.y., beveik visiškai įpresuoti į rėmą, šie didelių paviršių elementai tampa iš dalies „nešančiaisiais“, kuriems atitenka dalis apkrovų, kurios įprastos kėbulo konstrukcijos atveju, tenka tik rėmui.
Netrukus po ASF technologijos pristatymo 1993-iaisiais Frankfurto autosalone, „Audi“ pradėjo pirmojo automobilio su ASF kėbulu gamybą. Juo tapo pirmosios kartos „Audi A8“ su visiškai aliumininiu kėbulu. ASF konstrukcijos kėbulo-rėmo kompleksą sudarė sekcijomis ir liejimo mazgais sujungti 336 atskiri komponentai. Tuo metu šio kėbulo gamybos procesas pasižymėjo ypatingu sudėtingumu - net 75% visų darbų buvo atliekami rankiniu būdu.
Per du dešimtmečius ASF technologija nuolat tobulėjo ir vis stipriau įsitvirtino „Audi“ automobilių gamybos procese. Tokio tipo kėbulą turėjo „Audi A2“ (2000 m.), „Audi TT“ (2006 m.), „Audi R8“ (2008 m.) bei dvi „Audi A8“ kartos (2002 m. ir 2010 m. modeliai).
Medžiagų įvairovė ASF technologijoje
Iš pradžių pagrindine ASF technologijos gamybine medžiaga buvo aliuminis. Laikui bėgant, „Audi“ inžinieriams pavyko sukurti įvairių hibridinių konstrukcijų, kai kartu su aliuminio detalėmis į bendrą kėbulo-rėmo sistemą įpresuojami ir kitokių lengvų lydinių elementai. Nuo 1993 metų, naudojant ASF technologiją, pagaminta jau 750 000 automobilių.
Atnaujinto „Audi A8“ kėbulo-rėmo sistema pagaminta iš sumaniai sukomponuoto aliuminio, kitokių lengvų lydinių ir standaus plieno komponentų. Toks kėbulas sveria 231 kg, t.y., 40 kg mažiau, nei vien tik iš plieno pagamintas jo analogas. „Audi A8 3.0 TFSI quattro“ tuščio automobilio masė yra 1830 kg, taigi šis modelis - pats lengviausias visais ratais varomas limuzinas savo kategorijoje.
Ekskursija po geriausią „Audi“ gamyklą, kurioje gaminamas prabangusis „Audi A8“ – gamybos linija
Lengvosios automobilių gamybos plėtra ir vertė
Automobilių plėtros procese medžiagų pakeitimas yra gana dažnas reiškinys. Po „Ford“ surinkimo linijos gamybos, kiekvienas automobilio modulis yra atskirtas, todėl medžiagų pakeitimas yra patogesnis. Jei automobilis nori padidinti jo greitį, originalios energijos sistema nesikeičia, o efektyvesnis būdas sumažinti automobilio svorį.
Lengvų medžiagų pasirinkimas
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 netinka 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 Vokietijos prekės ženklai pasiekė 25%. Jei norite toliau plėsti šį santykį, jums reikia pradėti nuo automobilio rėmo, bet jei aliuminiu pakeisite esamą karkasą, jums reikia aukštesnio techninio standarto.
Lengvosios automobilių gamybos nauda
Lengva 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 lengvesnis automobilis gali nuvažiuoti 0.012 km daugiau su 1 l benzino. Kai energijos suvartojimas yra mažesnis ir tas pats efektas gali būti pasiektas, išmetamųjų teršalų emisija gali būti veiksmingai sumažinta, taip pat bus sumažinta aplinkos tarša.
Atlikus nuolatinius nuodugnius lengvojo svorio tyrimus, naujų medžiagų taikymas pranoks originalių medžiagų stiprumą, o automobilių saugumas taip pat bus žymiai patobulintas.
Aliuminio lydinio pritaikymas automobiliuose
Nuolat tobulėjant automobilių pramonei, daugelis medžiagų buvo išbandytos automobiliuose. Tačiau, iš eksperimentinio požiūrio, aliuminio lydinys nėra geriausia medžiaga. Daugelis metalinių medžiagų ir naujų medžiagų turi geresnius rodiklius nei aliuminio lydinys. Tačiau, atsižvelgiant į visus veiksnius, aliuminio lydinių vertės yra ryškiausios ir ekonomika yra geriausia. Remiantis šiomis sąlygomis, aliuminio lydiniai automobilių pramonėje buvo plačiai naudojami.
Aliuminio lydinio gamybos procesai
Aliuminio lydinio technologijos kūrimo pradžioje buvo įvairių formų. Su nuolatiniu pramonės standartizavimu ir brandumu, dabartinė aliuminio lydinio technologija daugiausia suskirstyta į dvi kategorijas: liejimo formavimo technologiją ir pusiau kietą liejimo technologiją, tarp kurių liejimo formavimo technologija yra plačiausiai naudojama.
Liejimo procesą galima suskirstyti į tikslų liejimo procesą, išspaudimo liejimo procesą, gravitacijos liejimo procesą ir kt. Liejimo procesas pasižymi garantuota kokybe, gali realizuoti surinkimo linijos gamybą ir gali pasiekti aukšto tikslumo operacijas.
Pusiau kieto formavimo proceso vystymasis yra palyginti vėlyvas, 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.
Aliuminio lydinių naudojimo sritys
Su nuolatiniu technologijos proveržiu, bus vis daugiau aliuminio lydinio pritaikymų automobilių pramonėje. Tiek plastiškumas, tiek perdirbamumas yra svarbūs jo pranašumai, ypač aliuminio lydinio rėmo tyrimai ir plėtra bus žymiai patobulinti. Transporto priemonės kokybės sumažinimas taip pat labai pagerins jo stiprumą.
Remiantis „CM Group“ tyrimais, dabartinis aliuminio plokštelių naudojimas automobiliuose yra vidutiniškai 20 kg vienam automobiliui, tai sudaro nuo 10% iki 15% rėmo kokybės, o aliuminio lydinių dalis išsivysčiusiose Europos ir JAV šalyse yra didesnė.
Lietinio aliuminio lydinio pritaikymas
Šiuo metu labiausiai paplitęs aliuminio lydinio medžiagų pritaikymas automobilių srityje yra aliuminio lydinio technologijos liejimas. Lietinio aliuminio lydinio dalys gali būti užpildytos skirtingais liejimo procesais pagal faktinius automobilių poreikius.
Pavyzdžiui, automobilio variklyje yra daugybė lietinių aliuminio lydinio dalių, nes daugeliui variklio dalių reikia didelio atsparumo korozijai, puikaus šilumos laidumo ir aukšto laipsnio suderinamumo 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 neutraliais liejiniais.
Deformuoto aliuminio lydinio pritaikymas
Deformuotas aliuminio lydinys, dar vadinamas preso apdorojamu aliuminio lydiniu, yra lengvesnis nei lietinis aliuminio lydinys, ypač didesnio stiprumo ir gero plastiškumo. Deformuotas aliuminio lydinys gali labai pagerinti 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 ankstesnių produktų, o jos svoris gali būti sumažintas daugiau nei 50%.
Aliuminio lydinio lengvumo kūrimo kryptis 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.
Reikalavimai lengvam aliuminio lydiniams
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. Tačiau 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 pusiausvyrą.
Aliuminio lydinio lengvojo rėmo ir kėbulo medžiagų tyrimai ir plėtra
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 kėbulo 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 kėbulo pusiausvyrą ir saugumą, bet ir pagerins transporto priemonės ištvermę. Tai bus pagrindinė tyrimų kryptis ateityje.
Kaip viena pagrindinių automobilio struktūrų, kėbulas integruoja daugybę funkcijų, todėl yra daugybė komponentų ir jungiamųjų dalių ant kėbulo. 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 kėbulo skydelis, aliuminio lydinio medžiagos gali atitikti visus rodiklius, ir bus puikus lengvasis proveržis.
Šiuolaikinėje automobilių gamyboje kėbulas ne tik turi funkcionalumą, bet ir turi būti atsižvelgiama į estetiką ir aerodinamiką. Atsparumas vėjui turėtų būti sumažintas per kėbulo dizainą, kad būtų galima pasiekti energijos taupymo efektą. Pavyzdžiui, daugelis srautinių elementų, vienoje pusėje, kad būtų galima sumažinti vėjo atsparumą.
tags: #aliumininis #kuzavas #automobiliai