유럽의 자동차 산업은 첨단 기술과 혁신성이 뛰어난 것으로 유명합니다. 에너지 절약 및 배출 저감 정책이 추진되면서 연료 소비와 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 개선되고 혁신적으로 설계된 알루미늄 합금이 자동차 설계에 널리 사용되고 있습니다. 통계에 따르면, 지난 10년 동안 승용차에 사용되는 알루미늄의 평균 사용량은 2배로 늘어났으며, 알루미늄 합금의 경량화 효과는 아래 그림 1과 같습니다. 혁신적인 디자인 컨셉을 바탕으로 이러한 추세는 향후 몇 년간 계속될 것입니다.
경량화 개발 과정에서 알루미늄 합금은 얇은 벽 설계 후에도 여전히 높은 강도를 유지할 수 있는 고강도 강철과 같은 다른 신소재와의 치열한 경쟁에 직면해 있습니다. 또한 마그네슘, 티타늄, 유리 또는 탄소 섬유 복합 재료가 있으며 후자는 이미 항공 우주 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이제 멀티 머티리얼 디자인의 개념이 자동차 디자인에 접목되었으며, 적합한 소재를 적합한 부품에 적용하려는 노력이 이루어지고 있습니다. 매우 중요한 과제는 연결 및 표면 처리 문제이며, 엔진 블록 및 파워트레인 부품, 프레임 디자인(Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), 박판 구조(Honda NSX) 등 다양한 솔루션이 개발되었습니다. , Jaguar, Rover), 서스펜션(DC-E 클래스, 르노, 푸조) 및 기타 구조 부품 설계. 그림 2는 자동차에 사용되는 알루미늄의 성분을 보여줍니다.
BIW 디자인 전략
바디인화이트는 일반 자동차에서 가장 무거운 부분으로 차량 중량의 25~30%를 차지한다. 바디인화이트 디자인에는 두 가지 구조적 디자인이 있습니다.
1. 중소형차를 위한 “프로파일 스페이스 프레임 디자인”: 아우디 A8이 대표적인 예입니다. 흰색 차체의 무게는 277kg이며 프로파일 59개(61kg), 주물 31개(39kg), 판금 170개(177kg)로 구성됩니다. 리벳팅, MIG 용접, 레이저 용접, 기타 하이브리드 용접, 접착 등을 통해 결합됩니다.
2. 중대형 자동차용 “금단조 판금 모노코크 구조”: 예를 들어 Jaguar XJ(X350), 2002년 모델(아래 그림 4 참조), 295kg 질량의 "스탬프 바디 모노코크 구조" 바디 인 화이트는 프로파일 22개(21kg), 주물 15개(15kg)로 구성됩니다. 273개의 판금 부품(259kg). 연결 방법에는 본딩, 리벳팅 및 MIG 용접이 포함됩니다.
몸체에 알루미늄 합금 적용
1. 시효 경화 Al-Mg-Si 합금
6000 시리즈 합금에는 마그네슘과 실리콘이 포함되어 있으며 현재 자동차 차체 시트에 A6016, A6111 및 A6181A로 사용됩니다. 유럽에서는 1-1.2mm EN-6016이 성형성과 내식성이 뛰어나 널리 사용되고 있다.
2. 비열처리 Al-Mg-Mn 합금
Al-Mg-Mn 합금은 특유의 높은 변형 경화성으로 인해 우수한 성형성과 높은 강도를 나타내며 자동차 열간 압연 및 냉간 압연 시트와 하이드로포밍 튜브에 널리 사용됩니다. 스프링 아래 움직이는 부품의 질량이 감소하여 운전 편의성이 향상되고 소음 수준이 감소하므로 섀시나 휠에 적용하면 더욱 효과적입니다.
3. 알루미늄 프로파일
유럽에서는 알루미늄 합금 프레임, 복잡한 하부 구조 등 알루미늄 프로파일 디자인을 기반으로 완전히 새로운 자동차 컨셉이 제안되었습니다. 복잡한 디자인과 기능 통합에 대한 잠재력이 크므로 비용 효율적인 시리즈 생산에 가장 적합합니다. 압출 중에 담금질이 필요하기 때문에 중간 강도 6000 및 고강도 7000 시효 경화 가능 합금이 사용됩니다. 성형성과 최대 강도는 후속 가열에 의한 시효 경화를 통해 제어됩니다. 알루미늄 합금 프로파일은 주로 프레임 설계, 충돌 빔 및 기타 충돌 구성 요소에 사용됩니다.
4. 알루미늄 주조
주물은 엔진 블록, 실린더 헤드, 특수 섀시 부품 등 자동차에 가장 널리 사용되는 알루미늄 부품입니다. 유럽에서 시장 점유율이 크게 높아진 디젤 엔진도 강도와 내구성에 대한 요구가 높아지면서 알루미늄 주조로 전환하고 있습니다. 동시에 알루미늄 주조는 프레임 설계, 샤프트 부품 및 구조 부품에도 사용되고 있으며 새로운 AlSiMgMn 알루미늄 합금의 고압 주조는 더 높은 강도와 연성을 달성했습니다.
알루미늄은 낮은 밀도, 우수한 성형성 및 우수한 내식성으로 인해 섀시, 차체 및 많은 구조 부품과 같은 다양한 자동차 응용 분야에 선택되는 재료입니다. 차체 구조 설계에 사용되는 알루미늄은 성능 요구 사항 충족을 전제로 최소 30%의 무게 감소를 달성할 수 있습니다. 또한 현재 커버의 대부분의 부분에 알루미늄 합금을 적용할 수 있습니다. 고강도 요구 사항이 있는 경우에 따라 7000 시리즈 합금은 여전히 품질 이점을 유지할 수 있습니다. 따라서 대량 적용 분야의 경우 알루미늄 합금 경량화 솔루션이 가장 경제적인 방법입니다.
MAT Aluminium의 May Jiang이 편집함
게시 시간: 2023년 12월 8일
