Automobilový průmysl se rychle vyvíjí. Auta už nejsou jen o výkonu a naleštěném laku. Dnes je to efektivita, udržitelnost a inteligentní technika. Právě v tomto bodě se do popředí dostávají hliníkové slitiny pro výrobu automobilů.

Proč hliník nahrazuje tradiční materiály

Steel měl dobrou, o tom není pochyb. Ale hliník je pracovitý jako nový atlet, který je lehčí, rychlejší a úžasně silný. Výrobci automobilů se uchýlili k tlaku na vývoj, aby byla vozidla lehčí, úspornější a aby se vyvinuly limity pro vysoké emise. hliníkové slitiny pro výrobu automobilů mají ve všech těchto kolonkách vyšší skóre než latino.

Vývoj používání hliníku ve vozidlech

Dříve byl hliník určen výhradně pro luxusní/výkonné vozy. Dnes se vydejte kamkoli a s úžasem zjistíte, že hliník najdete všude, v dílech karoserie, blocích motorů atd. Hliníkové slitiny pro výrobu automobilů nikdy nebyly levnější a univerzálnější díky moderním metodám výrobního průmyslu.

Co jsou slitiny hliníku?

Zjednodušme si to. Hliníkové slitiny obsahují směs hliníku s dalšími prvky za účelem zvýšení určitých vlastností.

Čistý hliník vs. slitiny hliníku

Čistý hliník je lehký, odolný proti korozi a měkký. Nehodí se pro vozidla, která jsou vystavena neustálému namáhání, teplu a nárazům. Výrobci vyrábějí pevnější, tvrdší a odolnější slitiny přidáním dalších složek, jako je hořčík, křemík, měď nebo zinek.

Úloha legujících prvků

Zohlednění prvků, jako je legování, jako koření v receptu. Hořčík, křemík a zinek byly přidávány ve špetkách pevnosti, slévatelnosti a tvrdosti. Všechny kombinace mají v automobilovém průmyslu různé využití.

Proč je výroba automobilů závislá na hliníkových slitinách

Výhoda nízké hmotnosti

Jedním z klíčových cílů současného designu automobilů je snížit hmotnost vozidla a díky použití hliníkových slitin je toho možné dosáhnout, protože je o 30-50 nižší než hmotnost oceli. Takové snížení kromě zvýšení spotřeby paliva zlepšuje akceleraci, ovladatelnost, brzdění a celou jízdní dynamiku.

Úspora paliva a snižování emisí

Menší automobily potřebují ke svému pohybu méně energie, což má přímý vliv na zvýšení spotřeby paliva a snížení míry emisí skleníkových plynů. V případě elektromobilů takové snížení hmotnosti nejen prodlužuje dojezd baterie, ale také zvyšuje výkon vozidla a vede k lepší udržitelnosti, což činí hliníkové slitiny v moderních ekologických automobilech nezbytností.

Bezpečnost a výkonnost konstrukce 

Hliníkové slitiny jsou pevnější, než se zdá; jsou lehké. Účinně pohlcují a rozptylují nárazy, a proto se hodí do deformačních zón, rámů a dalších konstrukčních částí, kde poskytují bezpečnost, aniž by snižovaly hmotnost a výkon automobilů.

Klasifikace hliníkových slitin pro výrobu automobilů

Kované slitiny hliníku

Slitiny tepaného hliníku je žádoucí vyhlazovat buď válcováním, vytlačováním, nebo kováním, což jsou procesy, které zlepšují jejich zrnitou strukturu a zvyšují jejich pevnost. Jsou vhodné v konstrukcích automobilových karoserií, součástí podvozků, rámů, jakož i dalších konstrukčních dílů, které mají nosnost.

Slitiny litého hliníku

Slitiny hliníku se vyrábějí tavením kovu a jeho naléváním do forem, z nichž se vykreslují složité tvary. Je možné mít komplikované konstrukce a vysoké tolerance, a proto jsou lité slitiny ideální, pokud jde o blok motoru, hlavy válců, skříně převodovek a další složité díly automobilového průmyslu.

Pochopení řady hliníkových slitin

Řada 1xxx

Model 1xxx je vyroben z téměř čistého hliníku s dobrou odolností proti korozi a nízkou hmotností. Má však nízkou pevnost a nelze jej použít konstrukčně; proto se používá především v nenosných částech automobilového průmyslu.

Řada 2xxx

Slitiny řady 2xxx jsou slitiny na bázi mědi, které jsou pevné a mají vysoké mechanické vlastnosti. Jsou však méně odolné vůči korozi, a proto se selektivně používají ve vysoce výkonných nebo konstrukčních automobilových součástech.

Řada 3xxx

Řada 3xxx jsou hliníkové slitiny, které byly zesíleny použitím manganu a které mají výjimečnou tvářitelnost a průměrnou pevnost. Používají se hlavně v automobilových výměnících tepla, panelech karoserie a dalších automobilových dílech, kde je zapotřebí odolnost proti korozi a schopnost snadného tváření.

Řada 5xxx

Hliníkové slitiny řady 5xxx jsou na bázi hořčíku a nabízejí silnou směs antikorozních vlastností a odolnosti, proto jsou vhodné a velmi oblíbené pro panely automobilových karoserií.

Řada 6xxx

Tato řada je díky křemíku a hořčíku opravdu všestranná. V současnosti tvoří základ automobilového hliníku.

Řada 7xxx

Řada 7xxx je založena na slitině hliníku a má vysokou pevnost, pokud jde o zinek, a nejlépe se používá jako součást sportovních vozů nebo automobilů, které vyžadují největší strukturální integritu a pevnost.

Nejúčinnější hliníkové slitiny pro výrobu automobilů

Slitiny hliníku řady 5xxx

Slitiny řady 5xxx mají velmi dobrou odolnost proti korozi a pevnost a měly by se používat tam, kde jsou velké části automobilu, jako například exteriér, vystaveny vlhkosti, silniční soli a měnícím se podmínkám prostředí.

Aplikace v automobilových panelech 

Díly karoserie, kapoty a dveře automobilů jsou vyrobeny ze slitin řady 5xxx, protože jsou lehké, mají dobrou tvarovatelnost a odolnost a při manipulaci si zachovávají kvalitu povrchu.

Slitiny hliníku řady 6xxx

Slitiny hliníku řady 6xxx jsou nejužitečnější v automobilovém průmyslu, protože poskytují vynikající pevnost, odolnost proti korozi a výrobě, a proto se široce používají v konstrukčních a vnějších částech vozidla.

Vyváženost pevnosti a tvarovatelnosti 

Tyto slitiny jsou dokonalou kombinací pevnosti a pružnosti. Jsou tepelně zpracovatelné a snadno se lisují, což znamená, že se dobře osvědčily v rámech, konstrukcích karoserií a systémech řízení nárazů, kde je důležitá spolehlivost a přesnost.

Slitiny hliníku řady 7xxx

Důvodem je skutečnost, že hliníkové slitiny řady 7xxx jsou v automobilové výrobě těžkým hitem, neboť jejich mimořádně vysoká pevnost a dobré mechanické vlastnosti přispívají k jejich vhodnosti pro výrobu výrobků, které vyžadují velkou údržbu, a aplikací, které zahrnují nízkou hmotnost a výkon.

Výkonná a sportovní vozidla 

U vysoce výkonných a sportovních vozů se tyto slitiny používají ve velké míře, protože je nutná maximální pevnost. Zpevňují systémy zavěšení, části podvozku a další části s vysokou únosností namáhání v konstrukci, aby zajistily nejlepší jízdní vlastnosti, stabilitu a bezpečnost v extrémních jízdních situacích.

Odlévané slitiny hliníku a křemíku 

Slitiny hliníku a křemíku s přídavkem křemíku jsou lité slitiny hliníku a křemíku, které mají zvýšenou schopnost odlévání, menší smrštění a zvýšenou odolnost proti opotřebení. Díky těmto vlastnostem jsou ideální pro výrobu sofistikovaných automobilových výrobků, jejichž tvary jsou přesné a jejich trvanlivost zůstává stabilní.

Součásti motoru a hnacího ústrojí 

Slitiny hliníku a křemíku mají vysokou závislost na dílech motorů a hnacích ústrojí, jako jsou bloky motorů, hlavy válců a skříně převodovek. Jsou účinné, výkonné a spolehlivé díky své nízké hmotnosti v kombinaci s odolností proti teplu a opotřebení.

Hliníkové slitiny vs. ocel ve výrobě automobilů

Srovnání hmotnosti

Hliník je mnohem lehčí než ocel, což znamená, že automobily nemusí přidávat hmotnost, aby se zvýšila celková hmotnost vozidla. Lehké vozy lépe akcelerují, brzdí, mají lepší jízdní vlastnosti, jsou úspornější a zvyšují dojezd, zejména u elektrických a hybridních vozů.

Úvahy o nákladech a výrobě 

Navzdory nižším počátečním materiálovým nákladům nabízí hliník dlouhodobou finanční návratnost v podobě nízkých nákladů na palivo, nižších sankcí za emise a vysoké recyklovatelnosti. V průběhu životnosti vozidla může být hliník nákladově efektivnějším podnikem mezi výrobci a spotřebiteli.

Výkonnostní kompromisy

V některých případech použití s velmi vysokou pevností, zejména pokud je třeba dosáhnout vysoké odolnosti proti zatížení, se ocel osvědčuje i nadále. Nicméně nové slitiny hliníku se také vyvíjejí vysokým tempem, které nabízejí podobnou pevnost při nižší hmotnosti, a proto se stávají poměrně konkurenceschopnými v oblasti automobilových konstrukčních a bezpečnostních prvků.

Výrobní procesy pro slitiny hliníku

Casting

Roztavený kov lze lít do přesně definovaných forem a vytvářet tak složité struktury s pevnými tvary a velmi malými tolerancemi součástí automobilového průmyslu, což z odlévání činí nejlepší metodu. Tento proces se obvykle používá u bloků motorů, skříní převodovek a konstrukčních dílů.

Vytlačování

Při vytlačování se hliník lisuje do lisovací formy a vyrábí se tak na dlouhou vzdálenost tvarované díly s jednotným tvarem. Je ideální pro výrobu automobilových kolejnic, nosníků a rámů, u nichž se vyžaduje konstantní průřez, vysoká pevnost a vysoká rozměrová přesnost.

Válcování a lisování

Zpracování hliníku válcováním a lisováním přeměňuje hliníkové plechy na tenké a tvarované součásti v plochém panelu. Těmito metodami se běžně dokončují panely automobilových karoserií, kapoty, dveře a plechové vržené díly s hladkým povrchem a přesností tvarování.

Udržitelnost a recyklace hliníkových slitin

Přínosy pro životní prostředí

Recyklace hliníku je velmi udržitelná, protože jej lze recyklovat donekonečna, aniž by ztratil svou sílu nebo kvalitu. Při recyklaci hliníku se spotřebuje až o 95 % méně energie ve srovnání se zpracováním nového hliníku a výrazně se snižují emise skleníkových plynů a růst životního prostředí.

Recyklace v uzavřeném cyklu v automobilových závodech 

Automobilky také zavádějí stále užší recyklační cykly, při nichž se hliníkový šrot použitý při výrobě zachycuje, taví a používá v dalších dílech. Tím by se snížilo množství odpadu, snížily by se náklady na materiál a usnadnil by se udržitelný výrobní proces v celém procesu výroby vozidla.

Výzvy spojené s používáním hliníkových slitin ve vozidlech

Problematika spojování a svařování

Hliník je materiál, který nelze snadno svařovat tak jako ocel, což vyžaduje použití nejmodernějších nástrojů, jako je laserové svařování, svařování třením a svařování konstrukčním lepidlem. Tyto operace vyžadují talentované lidské zdroje, přesné strojní vybavení a přísný dohled při výrobě automobilů.

Náklady na opravy a údržbu.

Automobily vyrobené ze slitin hliníku obvykle vyžadují speciální opravárenské vybavení a vyškolený personál. Opravy na karoseriích jsou dražší a časově náročnější než u tradičních konstrukcí vozidel na bázi oceli a karosárny vyžadují školení a vybavení. 

Budoucí trendy v oblasti hliníkových slitin pro výrobu automobilů

Elektromobily a poptávka po hliníku

Akumulátory v elektromobilech mají velkou hmotnost a ta je kompenzována pomocí hliníku, který snižuje hmotnost vozidla. Vzhledem k tomu, že elektromobily jsou mezi světovou populací stále populárnější, výrobci stále více sázejí na hliník, aby zvýšili dojezd, výkon a celkovou energetickou účinnost svých výrobků.

Vyspělé vysokopevnostní hliníkové slitiny 

Vylepšené vysokopevnostní slitiny hliníku jsou navrženy tak, aby dosahovaly působivé lehkosti, trvanlivosti a odolnosti proti nárazům. Tyto materiály umožňují výrobcům nahradit ocelové díly, což zvyšuje bezpečnost, účinnost a flexibilitu konstrukce moderních automobilů.

Závěr

Automobilové slitiny hliníku již nejsou volitelným materiálem, ale jsou nezbytné. Vzhledem k tomu, že mohou podpořit revoluci elektromobilů a zvýšit tak účinnost paliva, určují slitiny hliníku budoucnost mobility. Tyto materiály budou s rozvojem technologií dále pevnější, inteligentnější a ještě udržitelnější. Dálnice je hladká a úsporná a nepochybně i hliníková.

Nejčastější dotazy

Proč tedy nepoužít ocel místo hliníkové slitiny?

Důvodem je snížení hmotnosti vozidel, zvýšení palivové účinnosti a snížení emisí.

Jaká je nejběžnější řada slitin hliníku používaných v automobilech?

Řada 6xxx díky vysoké rovnováze mezi pevností, tvarovatelností a odolností proti korozi.

Jsou vozidla z hliníkové slitiny bezpečná?

Ano, legované hliníkové slitiny účinně absorbují energii nárazu a jsou bezpečné a spolehlivé.

Lze recyklovat hliník používaný v automobilech?

Rozhodně. Hliník lze recyklovat vcelku a zachovat si všechny jeho vlastnosti.

Bude ocel v automobilech zcela nahrazena hliníkem?

Nebude to v plném rozsahu, ale jeho místo v elektromobilech a lehkých konstrukcích se bude jen zvyšovat.

 

Kontaktujte nás