Zastosowanie stopu aluminium w produkcji samochodów

Powodem zastosowania materiału z blachy aluminiowej w produkcji samochodów jest połączenie lekkości i wysokiej wytrzymałości. Wytrzymałość stopu aluminium jest niższa niż stali, ale gęstość stopu aluminium wynosi około 2,7 g/cm³, który mówi o 1/3 tego ze stali (gęstość stali wynosi 7,85 g/cm³). Grubsze specyfikacje mogą zrekompensować brak wytrzymałości .

Zastosowanie stopu aluminium w produkcji samochodów

Materiał z blachy aluminiowej jest zawsze stopem, a stopy aluminium są klasyfikowane według składu stopu, identyfikowany czterocyfrowym numerem (Zobacz poniższą tabelę). Pierwsza liczba w klasyfikacji stopów oznacza grupę (tj. główne pierwiastki stopowe) a inne liczby oznaczają konkretny stop. Po stopie zwykle następuje kod stanu materiału, określające obróbkę termomechaniczną podczas produkcji (O dla materiału hartowanego, H dla materiału utwardzonego przez zgniot, T dla materiału poddanego obróbce cieplnej).

Inną ważną różnicą między stopami aluminium jest ich wrażliwość na obróbkę cieplną. Stopy do obróbki cieplnej zawierają pierwiastki takie jak magnez, krzem, miedź, i cynk, które nie są łatwo rozpuszczalne w aluminium w niższych temperaturach. Kiedy te elementy są wytrącane z matrycy, tworzą cząstki materiału wzmacniającego (Na przykład, Mg2Si w stopach 6xxx), co zwiększa wytrzymałość i odporność na korozję blachy aluminiowej.
Wytrącanie może wystąpić podczas obróbki cieplnej lub w temperaturze pokojowej. To ostatnie nazywa się naturalnym starzeniem. Istnieje optymalna wartość utwardzania wydzieleniowego; jeśli obróbka cieplna trwa zbyt długo, wytrzymałość materiału maleje, a materiał ulega przestarzeniu.
Niektóre stopy, jak 6xxx (AlMgSi) i 7xxx (AlZnMg) wiek twardnieje nieprzerwanie przez długi czas, co ogranicza ich trwałość pod względem formowalności.

1Seria xxx składa się z komercyjnie czystych stopów aluminium. Są wysoce odporne na warunki atmosferyczne i korozję oraz mają dobrą plastyczność (i spawalność), ale ich niska wytrzymałość sprawia, że ​​nie nadają się do zastosowań w nadwoziach i podwoziach. Mogą być stosowane do innych elementów, takich jak reflektory światła.

3Stopy serii xxx są mocniejsze przy zachowaniu wysokiej plastyczności (i spawalność) po niskich kosztach. Ich poziomy wytrzymałości na ogół nie są wystarczające do zastosowań konstrukcyjnych, ale wiele arkuszy 3xxx jest używanych pośrednio w postaci aluminiowych arkuszy lutowniczych (3xxx ubrany 4xxx), blacha aluminiowa do samochodu jest głównym materiałem używanym do produkcji wymienników ciepła do zastosowań motoryzacyjnych.

Stopy z grupy 5xxx są generalnie mocniejsze niż stopy z grupy 3xxx, ponieważ magnez jest skuteczniejszym środkiem wzmacniającym niż mangan (mangan jest również dodawany do stopów 5xxx w celu dalszej poprawy hartowności). Utwardzane stopy 5xxx są bardzo mocne i nadają się do zastosowań konstrukcyjnych.
Wśród blach aluminiowych ze stopu serii 5, 5083, 5754, 5052 arkusz aluminium, itp. są powszechnie stosowane w przemyśle samochodowym.

6Stopy serii xxx można poddać obróbce cieplnej po uformowaniu w celu zwiększenia wytrzymałości poprzez wytrącenie Mg2Si. Wysoka dokładność kształtu i wygląd powierzchni sprawiają, że stopy te nadają się do produkcji profili. Ponieważ ogrzewanie zmniejsza siłę, podczas spawania tych stopów mogą być wymagane specjalne środki ostrożności.

Stopy serii 7xxx można utwardzać wydzieleniowo do bardzo wysokich poziomów wytrzymałości; w rzeczywistości najwyższe poziomy wytrzymałości osiągane w aluminium. Naturalne starzenie powoduje, że stopy te z czasem zwiększają wytrzymałość i zmniejszają plastyczność.

Źródło artykułu: https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/aluminium-sheet