Przemysł motoryzacyjny przyjmuje wytłaczanie aluminium w celu zmniejszenia masy

Wyobraź sobie samochody przyszłości, które są bardziej paliwooszczędne, bezpieczniejsze i przyjazne dla środowiska – wszystko to dzięki innowacyjnemu doborowi materiałów. Profile aluminiowe wyłaniają się jako kluczowa „tajna broń”, która urzeczywistni tę wizję.

Profile aluminiowe powstają poprzez przepychanie stopu aluminium przez matrycę w celu uzyskania różnych złożonych kształtów. Ich zastosowania w samochodach są niezwykle zróżnicowane, pojawiają się w elementach konstrukcyjnych, belkach zderzeniowych, chłodnicach, częściach wewnętrznych i niemal w każdym innym obszarze projektowania pojazdów. Co sprawia, że aluminium wytłaczane jest tak wyjątkowe, że producenci samochodów tak entuzjastycznie je przyjmują?

• Mistrz lekkości: Mając zaledwie jedną trzecią gęstości stali, profile aluminiowe znacznie zmniejszają masę pojazdu, poprawiając zużycie paliwa i redukując emisje.
• Opłacalne: Chociaż aluminium może początkowo wydawać się drogie, wytłaczanie pozwala na integrację wielu części w pojedyncze komponenty, zmniejszając liczbę części i etapy montażu, jednocześnie obniżając ogólne koszty.
• Szybki rozwój: Produkcja matryc do wytłaczania zazwyczaj trwa zaledwie dwa tygodnie, co znacznie skraca czas rozwoju pojazdu.
• Zarządzanie termiczne: Doskonała przewodność cieplna aluminium sprawia, że jest ono idealne do wymienników ciepła i systemów chłodzenia akumulatorów.
• Odporność na korozję: Naturalnie odporne na korozję aluminium często nie wymaga dodatkowych powłok ochronnych.
• Przyjazne dla montażu: Łatwe do formowania i obróbki, profile aluminiowe umożliwiają stosowanie różnych metod łączenia, w tym spawania i klejenia.
• Wytrzymałość konstrukcyjna: Zoptymalizowane przekroje poprzeczne zapewniają wyjątkowy stosunek wytrzymałości do masy, spełniając rygorystyczne wymagania bezpieczeństwa motoryzacyjnego.
• Doskonałe uszczelnienie: Jednoczęściowe wytłaczanie eliminuje potencjalne punkty wycieku w połączeniach, co jest szczególnie cenne w przypadku obudów akumulatorów.

Proces wytłaczania umożliwia praktycznie nieograniczone możliwości geometryczne, pozwalając inżynierom optymalizować kształty pod kątem specyficznych wymagań wydajnościowych. Puste przekroje zmniejszają wagę przy jednoczesnej poprawie absorpcji energii, podczas gdy niestandardowe profile zwiększają sztywność na zginanie i skręcanie.

Spośród wielu dostępnych stopów aluminium, w zastosowaniach motoryzacyjnych wykorzystuje się głównie stopy serii 6xxx. Te stopy magnezowo-krzemowe oferują najlepszy kompromis między wytrzymałością, odpornością na korozję i możliwością wytłaczania.

W przypadku unikalnych zastosowań, takich jak mikrowytłaczane rurki, do specjalistycznych komponentów, takich jak rurki wieloportowe i mikro-wymienniki ciepła, mogą być stosowane stopy takie jak 1100 (doskonała plastyczność) i 3003 (wyższa wytrzymałość).

Mikrostruktura wytłoczki – w tym wielkość ziarna, morfologia i charakterystyka warstwy powierzchniowej – krytycznie wpływa na właściwości mechaniczne. Te cechy zależą zarówno od składu stopu, jak i parametrów procesu, takich jak temperatura wytłaczania i szybkość hartowania.

• Ziarna rekrystalizowane: Najczęstsza struktura, o wielkości ziarna zazwyczaj od 25 do 400 mikronów. Kontrolowanie maksymalnej wielkości ziarna zapewnia odpowiednią plastyczność.
• Ziarna włókniste: Występujące w stopach o wyższej wytrzymałości zawierających mangan, chrom lub cyrkon, poprawiają właściwości mechaniczne, ale zmniejszają plastyczność.
• Struktury hybrydowe: Często zawierające rekrystalizowane warstwy powierzchniowe, gdzie grubość warstwy musi być starannie kontrolowana, aby utrzymać optymalne właściwości mechaniczne.

Deklaracje Środowiskowe Produktu (EPD) dostarczają kompleksowych danych o wpływie profili aluminiowych na środowisko, pomagając producentom samochodów w świadomym wyborze materiałów.

• Raportuje wiele wskaźników środowiskowych, w tym potencjał globalnego ocieplenia i wyczerpywanie zasobów
• Zgodność z normami ISO i zasadami kategorii produktów
• Pięcioletni okres ważności certyfikowanych EPD
• Branżowe średnie EPD dostępne od 2016 r. (zaktualizowane w 2022 r.)
• Nowe narzędzia umożliwiają niestandardowe, specyficzne dla lokalizacji raportowanie
• Certyfikowane przez zewnętrznych konsultantów ds. środowiska

Biorąc pod uwagę złożony związek między doborem stopu, parametrami procesu a ostatecznymi właściwościami, ścisła współpraca z doświadczonymi producentami profili jest niezbędna do osiągnięcia optymalnej wydajności i opłacalności.

Profile aluminiowe okazują się nieodzowne w inicjatywach związanych z odchudzaniem pojazdów, bezpieczeństwem i zrównoważonym rozwojem. Dzięki świadomemu doborowi materiałów, kontroli mikrostruktury i świadomości środowiskowej, producenci samochodów mogą w pełni wykorzystać zalety aluminium do tworzenia nowej generacji pojazdów o wysokich osiągach.