Anwendung von Aluminiumlegierungen im Automobilbau

Der Grund für die Verwendung von Aluminium-Blechmaterial im Automobilbau ist die Kombination aus geringem Gewicht und hoher Festigkeit. Die Festigkeit von Aluminiumlegierungen ist geringer als die von Stahl, aber die Dichte der Aluminiumlegierung beträgt etwa 2,7 g/cm³, worum es geht 1/3 von der aus Stahl (Die Dichte von Stahl beträgt 7,85 g/cm³). Dickere Spezifikationen können den Mangel an Festigkeit ausgleichen .

Anwendung von Aluminiumlegierungen im Automobilbau

Aluminiumblechmaterial ist immer eine Legierung, und Aluminiumlegierungen werden nach ihrer Legierungszusammensetzung klassifiziert, durch eine vierstellige Zahl gekennzeichnet (Siehe folgende Tabelle). Die erste Zahl in der Legierungsklassifikation bezeichnet die Gruppe (d.h. die wichtigsten Legierungselemente) und andere Zahlen bezeichnen die spezifische Legierung. Auf die Legierung folgt normalerweise ein Materialtemperaturcode, Angabe der thermomechanischen Behandlung während der Produktion (O für gehärtetes Material, H für kaltverfestigtes Material, T für wärmebehandeltes Material).

Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen Aluminiumlegierungen ist ihre Empfindlichkeit gegenüber Wärmebehandlung. Aushärtbare Legierungen enthalten Elemente wie Magnesium, Silizium, Kupfer, und Zink, die bei niedrigeren Temperaturen nicht leicht in Aluminium löslich sind. Wenn diese Elemente aus der Matrix ausgefällt werden, sie bilden Partikel aus Verstärkungsmaterial (Zum Beispiel, Mg2Si in 6xxx-Legierungen), was die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumblechs erhöht.
Ausfällungen können während der Wärmebehandlung oder bei Raumtemperatur auftreten. Letzteres wird als natürliches Altern bezeichnet. Es gibt einen optimalen Wert für die Ausscheidungshärtung; wenn die Wärmebehandlung zu lange dauert, die Festigkeit des Materials nimmt ab und das Material wird überaltert.
Einige Legierungen, wie 6xxx (AlMgSi) und 7xxx (AlZnMg) altern kontinuierlich für eine lange Zeit, was ihre Haltbarkeit in Bezug auf die Formbarkeit einschränkt.

1Die xxx-Serie besteht aus kommerziell reinen Aluminiumlegierungen. Sie sind sehr witterungs- und korrosionsbeständig und haben eine gute Umformbarkeit (und Schweißbarkeit), aber ihre geringe Festigkeit macht sie für Karosserie- und Fahrgestellanwendungen ungeeignet. Sie können für andere Komponenten wie Lichtreflektoren verwendet werden.

3Legierungen der xxx-Serie sind stärker und behalten gleichzeitig eine hohe Formbarkeit bei (und Schweißbarkeit) zu geringen Kosten. Ihre Festigkeitsniveaus sind im Allgemeinen für strukturelle Anwendungen nicht ausreichend, Viele 3xxx-Bleche werden jedoch indirekt in Form von Aluminiumlötblechen verwendet (3xxx gekleidet 4xxx), Aluminiumblech für Auto ist das Hauptmaterial zur Herstellung von Wärmetauschern für Automobilanwendungen.

Legierungen der 5xxx-Gruppe sind im Allgemeinen fester als Legierungen der 3xxx-Gruppe, da Magnesium ein wirksamerer Festigkeitsträger als Mangan ist (den 5xxx-Legierungen wird auch Mangan zugesetzt, um die Kalthärtbarkeit weiter zu verbessern). Kaltverfestigte 5xxx-Legierungen sind sehr stark und für strukturelle Anwendungen geeignet.
Unter den Aluminiumblechen der 5er-Serie, 5083, 5754, 5052 Aluminiumblech, usw. werden häufig im Automobilbau eingesetzt.

6Legierungen der xxx-Serie können nach dem Umformen wärmebehandelt werden, um die Festigkeit durch Ausfällen von Mg2Si zu erhöhen. Aufgrund der hohen Formgenauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit eignen sich diese Legierungen für die Herstellung von Profilen. Weil Erhitzen die Festigkeit verringert, Beim Schweißen dieser Legierungen müssen möglicherweise besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.

Die Legierungen der Serie 7xxx können auf sehr hohe Festigkeitsniveaus ausscheidungsgehärtet werden; in der Tat die höchsten Festigkeitsniveaus, die in Aluminium erreicht werden. Durch die natürliche Alterung nehmen diese Legierungen im Laufe der Zeit an Festigkeit zu und an Duktilität ab.

Artikelquelle: https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/aluminum-sheet