A indústria automóvel europeia é famosa pela sua tecnologia avançada e altamente inovadora. Com a promoção de políticas de poupança de energia e redução de emissões, a fim de reduzir o consumo de combustível e as emissões de dióxido de carbono, ligas de alumínio melhoradas e com design inovador são amplamente utilizadas no design de automóveis. Segundo as estatísticas, nos últimos dez anos, a quantidade média de alumínio utilizada nos automóveis de passageiros duplicou, e a redução de peso das ligas de alumínio é mostrada na Figura 1 abaixo. Baseada em conceitos de design inovadores, esta tendência continuará nos próximos anos.
No processo de desenvolvimento de peso leve, as ligas de alumínio enfrentam uma competição acirrada com outros novos materiais, como o aço de alta resistência, que ainda pode manter alta resistência após um projeto de paredes finas. Além disso, existem materiais compósitos de magnésio, titânio, vidro ou fibra de carbono, estes últimos já amplamente utilizados na indústria aeroespacial. Agora, o conceito de design multimaterial foi integrado ao design de automóveis e estão sendo feitos esforços para aplicar materiais adequados em peças adequadas. Um desafio muito importante é o problema de conexão e tratamento de superfície, e diversas soluções foram desenvolvidas, como blocos de motor e componentes do trem de força, design de chassi (Audi A2, A8, BMW Z8, Lotus Elise), estrutura de placa fina (Honda NSX , Jaguar, Rover), suspensão (classe DC-E, Renault, Peugeot) e outros projetos de componentes estruturais. A Figura 2 mostra os componentes de alumínio utilizados em automóveis.
Estratégia de Design BIW
A carroceria branca é a parte mais pesada de um carro convencional, respondendo por 25% a 30% do peso do veículo. Existem dois designs estruturais no design da carroceria em branco.
1.”Projeto de estrutura espacial de perfil” para carros pequenos e médios: Audi A8 é um exemplo típico, a carroceria na cor branca pesa 277 kg, é composta por 59 perfis (61 kg), 31 peças fundidas (39 kg) e 170 chapas metálicas (177 kg). Eles são unidos por rebitagem, soldagem MIG, soldagem a laser, outras soldagem híbrida, colagem, etc.
2. “Estrutura monocoque de chapa metálica forjada” para aplicações automotivas de média a grande capacidade: por exemplo, Jaguar XJ (X350), modelo 2002 (conforme mostrado na Figura 4 abaixo), 295 kg de massa “estrutura monocoque de carroceria estampada” carroceria em branco consistia em 22 perfis (21 kg), 15 peças fundidas (15 kg) e 273 peças de chapa metálica (259 kg). Os métodos de conexão incluem colagem, rebitagem e soldagem MIG.
Aplicação de liga de alumínio na carroceria
1. Liga de Al-Mg-Si endurecida por envelhecimento
As ligas da série 6000 contêm magnésio e silício e são atualmente utilizadas em chapas de carrocerias automotivas como A6016, A6111 e A6181A. Na Europa, o EN-6016 de 1-1,2 mm tem excelente conformabilidade e resistência à corrosão e é amplamente utilizado.
2. Liga de Al-Mg-Mn não tratável termicamente
Devido ao seu endurecimento específico de alta deformação, as ligas Al-Mg-Mn apresentam excelente conformabilidade e alta resistência, e são amplamente utilizadas em chapas laminadas a quente e a frio automotivas e em tubos hidroformados. A aplicação no chassis ou nas rodas é ainda mais eficaz porque a redução da massa das peças móveis não suspensas aumenta adicionalmente o conforto de condução e reduz os níveis de ruído.
3. Perfil de alumínio
Na Europa, foram propostos conceitos de automóveis completamente novos com base no design de perfis de alumínio, por exemplo, quadros de liga de alumínio e subestruturas complexas. Seu grande potencial para projetos complexos e integração funcional os torna mais adequados para produção em série econômica. Como a têmpera é necessária durante a extrusão, são utilizadas ligas endurecíveis por envelhecimento de média resistência 6000 e alta resistência 7000. A conformabilidade e a resistência máxima são controladas através do endurecimento por envelhecimento e aquecimento subsequente. Perfis de liga de alumínio são usados principalmente em projetos de estruturas, vigas de impacto e outros componentes de impacto.
4. Fundição de alumínio
As peças fundidas são os componentes de alumínio mais utilizados em automóveis, como blocos de motores, cabeçotes de cilindro e componentes especiais de chassis. Mesmo os motores diesel, que aumentaram significativamente a sua quota de mercado na Europa, estão a migrar para peças fundidas em alumínio devido às crescentes exigências de resistência e durabilidade. Ao mesmo tempo, as peças fundidas de alumínio também estão sendo usadas no projeto de estruturas, peças de eixo e peças estruturais, e a fundição de alta pressão de novas ligas de alumínio AlSiMgMn alcançou maior resistência e ductilidade.
O alumínio é o material preferido para muitas aplicações automotivas, como chassis, carrocerias e muitos componentes estruturais, devido à sua baixa densidade, boa conformabilidade e boa resistência à corrosão. O alumínio usado no projeto da estrutura da carroceria pode atingir pelo menos 30% de redução de peso sob a premissa de atender aos requisitos de desempenho. Além disso, ligas de alumínio podem ser aplicadas na maioria das partes da cobertura atual. Em alguns casos com requisitos de alta resistência, as ligas da série 7000 ainda podem manter vantagens de qualidade. Portanto, para aplicações de alto volume, as soluções de redução de peso em liga de alumínio são o método mais econômico.
Editado por May Jiang da MAT Aluminium
Horário da postagem: 08/12/2023
