Автокөлік жасауда қандай қалыңдықтағы алюминий жапырақ қолдану керек?

Автомобиль қолданбаларындағы алюминий жапырақ қалыңдығы: Негізгі өлшеу стандарттары

Автокөлік жасауда өндірушілер көбінесе алюминий жапырақтарды шығару үшін стандартты өлшеу протоколдарына сүйенеді. Мұнда екі негізгі эталон маңызды рөл атқарады: Американдық материалдарды сынау қоғамының ASTM B209 және халықаралық ISO 7599 стандарты. Бұл нұсқаулар көбінесе автомобиль өнеркәсібінің көптеген қолданыстары үшін плюс немесе минус 0,03 миллиметрге дейінгі қабылданатын қалыңдық ауытқуларын белгілейді. Бұл неге маңызды? Осы талаптарға сәйкес болу соққылы станоктар мен пісіру жабдықтарының қатаң шарттарын шыдай алатындай дененің панельдерін берік ұстауға және сонымен бірге өнімге қосымша салмақ қоспай көмектеседі. Мысалы, алдыңғы мотор капоттарын алайық. Көптеген автокөлік өндірушілері осы стандарттарға сай келетін 1,2 мм қалыңдықтағы алюминий жапырақтарды көрсетеді, себебі олар жабындардың шөгіп кетуіне қарсы жақсы қорғаныс қамтамасыз етеді және өндіру кезінде күрделі қисықтарға пішінделуге жеткілікті серпімділікке ие.

Жапырақ металдың калибрі мен қалыңдығы: Жүйелер арасында ауыстыру

Берілген калибр жүйесі солтүстік Америкада кеңінен қолданылады, дегенмен оның сызықтық емес шкаласы жиі қателіктерге әкеп соғады. Калибр санының төмендеуі жаппақтардың қалыңдауын білдіреді, автомобильдік алюминий әдетте 12 калибр (2,5 мм) мен 18 калибр (1,0 мм) аралығында болады. Автомобильдік қалыңдықтардың кең таралған мәндері үшін осы айналдыру кестесін пайдаланыңыз:

Еуропалық өндірушілер глобалдық жеткізу тізбегіндегі айналдыру қателерін болдырмау үшін бірте-бірте тура метрикалық өлшемдерді қолдануда.

Автомобильдік алюминий жаппақтары үшін қалыпты қалыңдық диапазоны (0,6–2,5 мм)

Қазіргі кезде автомобильдер соқтығысуда соққыларды жұтуды қажет ететін бөлшектер үшін 0,6 мм-ден 2,5 мм-ге дейінгі жуандықтағы алюминий жапырақтарын пайдаланып жасалады. Өткен жылы жарияланған зерттеулерге сәйкес, қазіргі уақытта кузов панельдерінің көбі 1,0 – 1,5 мм жуандықтағы алюминийден жасалады. Бұл ұқсас болат бөлшектермен салыстырғанда автомобиль салмағын 18%-дан 24%-ға дейін азайтуға мүмкіндік берді. 2,0 – 2,5 мм жуандықтағы қалың материалдар үшін өндірушілер оларды электромобильдердің аккумулятор қораптарына орнатуды ұсынады. Осындай қалың материалдар аккумуляторларды зақымданудан қорғайды және тыйым салынған бөлмелердің ішінде аккумулятордың жақсы жұмыс істеуі үшін жеткілікті кеңістікті сақтайды.

Жуандықтың өнімділікке әсері: беріктік, салмақ және қауіпсіздік

Алюминий қорытпаларындағы материалдың беріктігі мен пішінделуі: өнімділік талаптарын тепе-теңдікте ұстау

Автокөлік жасауда инженерлер шикізаттың қалыңдығына ерекше көңіл бөледі. Олар бөлшектердің беріктігін сақтай отырып, отынның пайдалы әрекетіне зиян тигізбейтіндей етіп жеңіл болуын қамтамасыз етуге тырысады. Алюминий жапырақтарының қалыңдығы артқан сайын олардың пластикалық деформацияға дейінгі төзімділігі артады, бірақ бұл күрделі пішіндерге иілуін қиындатады. Қазіргі кездегі көптеген зауыттар пайдаланатын AA6111 құймасын мысалға алсақ, ол көбінесе 150-ден 200 МПа-ға дейінгі беріктік қамтамасыз етеді, бұл көптеген автомобиль корпус бөлшектері үшін жарамды. Бұл материалдың жақсы жағы – қаттылығы салыстырмалы түрде жоғары болса да, матрицалау процесі кезінде жақсы иілетіндігі. Өндірушілер өндіру құнын көтермей, жақсы автомобильдер жасауға мүмкіндік беретін осындай тепе-теңдікті қамтамасыз ететін материалдарды табуды ұнатады.

Қалыңдықтың өнімділікке әсері: қаттылық, салмақ және соққыға төзімділік

Алюминий жапырақтарының қалыңдығы панельдің қаттылығын 0,5 мм сайын 30–50% арттырады, бірақ көлік массасына 1,2–1,8 кг/м² қосады. Соқтығысу модельдеулері 1,2 мм алюминийдің 35 миля/сағ жылдамдықпен соқтығысқанда 0,8 мм материалдарға қарағанда 15% артық энергия жұтатынын көрсетеді. Өндірушілер қауіпсіздікті және тиімділікті оптимизациялау үшін 1,5 мм соқтығысу арқаларын 0,9 мм сыртқы панельдермен үйлестіретін басы жіңішке, созылған қалыңдық профилдерін қолданады.

Күрделі дене панельдерінің дизайнындағы алюминий жапырақтарының пішінге келтірілетін қабілеті

Қисық шойын фланецтері сияқты заманауи автомобильдік дизайндар ұзартудың 20–30% мүмкіндігі бар алюминий жапырақтарын талап етеді. Жұқа өлшемдер (0,6–1,0 мм) күрделі элементтер үшін терең созу арқылы пішіндеуге мүмкіндік береді, ал қалың жапырақтар (1,2–1,5 мм) тегіс төбешік панельдерінде өлшемдік тұрақтылықты сақтайды. Дамыған шайқау процестері 6000-шы сериялы қорытпалардың трещинка пайда болмай-ақ 8–12 мм тереңдікке дейін созылуын қамтамасыз етеді.

Алюминий жапырақтарының беріктігі мен болат: панель қалыңдығының айырмашылықтары

Болатпен бірдей құрылымдық беріктік алу үшін алюминий панельдерінің қалыңдығы шамамен 1,5-2 есе артық болуы керек. Мысалы, 1,2 мм қалыңдықтағы алюминий есіктің ішкі панелі 0,7 мм болат панелінің орнына қойылып, салмақты шамамен 40% азайтады. 2024 жылғы Автомобиль материалдары бойынша зерттеу жұмысында мұндай қалыңдау алюминий бөлшектерді қолданса да, толығымен болаттан жасалғанға қарағанда автомобильдердің салмағы 25-30% жеңіл болатыны көрсетілген. Электромобилдер үшін бұл нақты айырмашылық жасайды, себебі жеңіл машиналар бір зарядта одан әрі жүреді және шығарынды стандарттарға әлдеқайда оңай сай келеді. Өндірушілер болашаққа бағытталып жобалау барысында материал қасиеттері мен экологиялық пайданың арасындағы осы ауыстыруды бардан-бар қажетті деп табуда.

Автомобиль өнеркәсібіндегі кең тараған алюминий қорытпалары: 5xxx, 6xxx және 7xxx сериялары

Автомобиль қолданбалары үшін алюминий маркалары: 5xxx, 6xxx және 7xxx серияларына шолу

Автокөлік шығаратын компаниялар жапырақ тәрізді металл қолданымдары үшін үш негізгі алюминий сериясын пайдаланады: 5xxx (магнийге негізделген), 6xxx (магний-кремний) және 7xxx (цинк-магний). Әрбір серия салмаққа қатысты беріктік қатынастарында ерекше артықшылықтарға ие, ал олардың тепе-теңдік қасиеттеріне байланысты 6xxx құймалары заманауи автомобиль алюминий қолданымдарының 68% үлесін құрайды.

5000 Сериялы Құймалар: Жылумен өңделмейтін Құрылымдық Бөлшектерде Қолданылуы

5xxx сериясы коррозияға төзімділігімен ерекшеленеді, сондықтан кузов астындағы экрандар мен құрылымдық күшейтпелер үшін идеалды. 2,2–5,5% магнийден тұратын бұл жылумен өңделмейтін құймалар күрделі пішіндерді оңай пішіндеуге мүмкіндік береді және қатаң орталарда беріктігін сақтайды.

6000 Сериялы Құймалар: Жылумен Өңделетін Кузов Панельдеріндегі Басымдық

6xxx қорытпалары, мысалы 6061 және 6016 автомобиль сыртқы панельдерінің 75% құрайды. Жылумен өңдеуге берілетіндігі салдарынан Т4 түрлі жапырақтар формалау мен бояудан кейін 180–240 МПа дейінгі серпімділік шегіне жетеді, бұл шаңғылар мен есіктерге арналған және сызықталуға төзімді, сонымен қатар жеңіл салмақты дизайн үшін қажет.

Автомобиль бөлшектерінде 6061 Алюминий жапырағын қолдану: Артықшылықтары мен шектеулері

6061 алюминий жапырағы болат баламасынан 30% жеңіл болып, өте жақсы пішінделуіне қарамастан, оның пішінделуінің төмендігі оны жазық панельдерге ғана қолдануға мүмкіндік береді. Соңғы кезде ерекше иілген құралым технологиясының дамуы А-бағаналар мен шатыр рельстеріне дейін қолданылуын кеңейтті.

Жоғары беріктікті қамтамасыз ету үшін автомобиль панельдерінде 7xxx қатарлы алюминийдің пайда болуы

7075 сияқты 7xxx қорытпалары алдыңғы қатарлы болаттарына ұқсас беріктік (550 МПа созылу беріктігі) қамтамасыз етеді және массасын 40% жеңілдетеді. Суық күйде пішіндеу қиын болса да, жаңа жылы пішіндеу әдістері автокөліктердің соқтығысуға төзімділігін талап ететін бампер жүйелері мен электромобильдердің аккумулятор қораптарында қолданылуына мүмкіндік береді.

Құймалар сериясы арасындағы коррозияға төзімділік пен пісірудің айырмашылықтары

5xxx сериясы тұзды су коррозиясына қарсы жоғары төзімділік көрсетеді (7xxx сериясының 0,08 мм/жылға қарсы 0,02 мм/жыл шығыны), ал 6xxx құймалары пісірілген біріктірулердің ең жақсы тиімділігін қамтамасыз етеді (негізгі металл беріктігінің 92%). Цинкпен байытылған 7xxx құймалары пісірілген біріктірулерде ішкі кернеу коррозиясын болдырмау үшін арнайы толтырғыш металдарды талап етеді.

Компонент бойынша ұсынылатын алюминий жапырақ қалыңдығы

Автокөлік корпусының панельдері үшін жиі қолданылатын алюминий жапырақ қалыңдығы (1,0–1,5 мм)

Көбінесе автомобиль өндірушілер сыртқы бөлшектерді жасау кезінде 1,0 - 1,5 мм қалыңдықтағы алюминий табақтарын қолданады, өйткені бұл беріктік пен көліктің жеңілдігін сақтау арасында жақсы тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Бұл қалыңдықта металл қазіргі заманғы көліктерге қажетті күрделі құрылымдарға айналдырылады, бірақ ол бұзылуларға да төтеп береді. Бұл өте маңызды, өйткені адамдардың үштен екісі өткен жылғы J.D. Power зерттеуіне сәйкес сапалық тексеру тізімінің басында есіктің беріктігін қояды. Халықаралық алюминий институтының деректеріне қарағанда тағы бір пайда бар: алюминий панельдерін қолданатын көліктер темірді қолданғандарға қарағанда 12-18% жеңіл болады. Бұл қазіргі нарықта қауіпсіздіктің қаншалықты маңызды екенін ескере отырып, өте әсерлі.

Капот, шатыр және есіктер панельдері: формалау қабілеті мен қаттылығына негізделген қалыңдығын таңдау

Өндірушілер жиі бір панельдердің ішінде біртіндеп қалыңдығын пайдаланадыTesla Cybertruck есіктерінде шаршау нүктелерінде 1,8 мм алюминий қолданылады, терезе сызығында 1,0 мм-ге дейін. Бұл тәсіл салмақ үлестіруді оңтайландырумен қатар, Federal Motor Vehicle Safety Standard 214 жағындық соққы талаптарын орындайды.

Құрылымдық нығайту: соққы аймақтарына арналған қалыңдықтар (1,8-2,5 мм)

Қауіпсіздікке аса маңызды бөлшектер, мысалы бампердің нығайтулары және тіректер, соқтығысу энергиясын тиімді басқару үшін 1,8 - 2,5 мм қалыңдықтағы алюминий табақтары қажет. Мысалы, Porsche Taycan-ын алайық, олар батареяны қорғау үшін 2,3 мм қалыңдықтағы 6xxx сериялы алюминийді пайдаланады. SAE-нің жариялаған зерттеулеріне сәйкес (референция нөмірі 2022-01-0345) бұл құрылғы қалыпты болат конструкцияларға қарағанда шамамен 40 пайызға көп энергияны жұтады. Ал алюминийдің қалың қабаты материалды 200 МПа-дан астам беріктікке ие етіп, апат кезінде деформациядан сақтап қалады. Сонымен қатар, олар салмағын едәуір азайтады, ал егер олардың орнына болат қолданылса, салмағы 28-35% жеңіл болады.