「自動車にアルミニウムが使われるのはなぜこれほど一般的なのでしょうか?」と自問するかもしれません。 「アルミニウムが自動車のボディ材料として優れているのはなぜですか?」自動車の初期からアルミニウムが自動車製造に使用されてきたとは知りませんでした。 1889 年にはすでにアルミニウムが大量に生産され、鋳造、圧延、成形されて自動車に使用されていました。
自動車メーカーは、鋼鉄よりも成形しやすい材料を扱う機会をつかみました。当時、アルミニウムはより純粋な形状のものしか存在しておらず、その特徴はより柔らかく、優れた成形性と長期にわたって耐えられる優れた耐食性を備えていました。これらの要因により、自動車メーカーは砂型で大規模なボディパネルを形成し、その後手作業で溶接、研磨するようになりました。
20 世紀半ばまでに、最も評価の高い自動車メーカーのいくつかが自動車にアルミニウムを採用していました。これには、ブガッティ、フェラーリ、BMW、メルセデス、ポルシェが含まれます。
車にアルミニウムを選ぶ理由
自動車は約 30,000 個の部品から構成される複雑な機械です。車体、つまり車両の骨格は最も高価であり、車両製造にとって重要です。
車両に形状を与えるアウターパネルと、補強の役割を果たすインナーパネルが含まれます。パネルは柱と手すりに溶接されます。車体には、前後ドア、エンジン ビーム、ホイール アーチ、バンパー、ボンネット、客室、フロント、ルーフ、フロア パネルが含まれます。
車体にとって構造の健全性は最も重要な要件です。しかし、自動車のボディは、軽量で、製造コストが手頃で、錆びに強く、優れた表面仕上げ特性など、消費者が求める魅力的な品質も備えていなければなりません。
アルミニウムは、いくつかの理由により、これらの要件の範囲を満たします。
多用途性
当然のことながら、アルミニウムは非常に多用途な素材です。アルミニウムは成形性と耐食性に優れているため、加工や成形が容易です。
アルミシート、アルミコイル、アルミプレート、アルミチューブ、アルミパイプ、アルミチャンネル、アルミビーム、アルミバー、アルミアングルなど様々な形式もございます。
アルミニウムは多用途性を備えているため、サイズや形状、降伏強度、仕上げ特性、耐食性など、さまざまな特性を必要とするさまざまな自動車用途に最適な材料となります。
作業性の良さ
性能品質と多用途性は、焼付け硬化、加工硬化および析出硬化、絞り、焼きなまし、鋳造、成形、押出などのさまざまな製造プロセスを通じて強化できます。溶接技術の向上により、アルミニウムの接合がより容易になり、より安全な結果が得られます。
軽量かつ耐久性
アルミニウムは強度重量比が高いため、軽くて耐久性があります。自動車のアルミニウムのトレンドは、より厳しい排出目標を達成するための業界の主な目標である車両の軽量化に焦点を当てています。
Drive Aluminium が実施した研究では、自動車のアルミニウムにより車両重量が軽減され、電気自動車 (EV) の燃費と航続距離が向上することが確認されています。消費者の需要と環境へのインセンティブがEVの生産増加につながっているため、バッテリーの重量を相殺して排出ガスを削減する方法として、車体のアルミニウムの使用量が今後も増加すると予想されます。
合金化能力
アルミニウムはさまざまな元素と合金化して、強度、導電性、耐食性などの品質を高めることができるため、自動車製造におけるアルミニウムの使用が増加しています。
アルミニウムは、主な合金元素によって決定される合金シリーズに分類されます。 1xxx、2xxx、3xxx、4xxx、5xxx、6xxx、7xxx のアルミニウム合金シリーズには、すべて自動車のボディに使用される合金が含まれます。
車体用アルミニウムグレード一覧
1100
1xxx シリーズのアルミニウムは、入手可能なアルミニウムの中で最も純粋です。純度 99% の 1100 アルミニウム シートは非常に展性が優れています。耐食性にも優れています。これは車両に使用された最初の合金の 1 つであり、現在でも主に断熱材に使用され続けています。
2024年
2xxx シリーズのアルミニウムは銅と合金化されています。 2024 は高強度と優れた耐疲労性を示すため、ピストン、ブレーキ部品、ローター、シリンダー、ホイール、ギアの製造によく使用されます。
3003、3004、3105
3xxxマンガン系アルミニウムは成形性に優れています。 3003、3004、3105 がよく見られます。
3003は強度が高く、成形性、加工性、絞り性が良好です。自動車の配管やパネル、ハイブリッドやEV用の動力鋳物などに多く利用されています。
3004 は 3003 の特徴の多くを共有しており、さらにカウル グリル パネルやラジエーターにも使用できます。
3105は耐食性、成形性、溶接性に優れています。自動車のボディシート、フェンダー、ドア、フロアパネルに使用されています。
4032
4xxx シリーズのアルミニウムはシリコンと合金化されています。 4032は優れた溶接性と耐摩耗性を発揮するため、ピストン、コンプレッサースクロール、エンジン部品などに使用されます。
5005、5052、5083、5182、5251
5xxxシリーズはアルミ車体の中で最も人気のあるシリーズの一つです。その主な合金元素はマグネシウムであり、強度を高めることが知られています。
5005 は、ボディパネル、燃料タンク、ステアリング プレート、配管に現れています。
5052 は最も実用性の高い合金の 1 つと考えられており、その結果として多数の自動車部品に使用されています。燃料タンク、トラックのトレーラー、サスペンション プレート、ディスプレイ パネル、ブラケット、ディスクとドラムのブレーキ、その他多くの重要ではない自動車部品で目にすることができます。
5083 は、エンジン ベースやボディ パネルなどの複雑な自動車部品に最適です。
5182 は車体の構造上の支柱として登場します。構造ブラケットからドア、ボンネット、フロントウイングのエンドプレートに至るまで、あらゆるもの。
5251 はオートパネルで見ることができます。
6016、6022、6061、6082、6181
6xxx アルミニウム シリーズはマグネシウムとシリコンと合金化されており、最高の押出および鋳造能力を誇り、理想的な表面仕上げ特性を示します。
6016 および 6022 は、耐へこみ性が重要となる自動車のボディカバー、ドア、トランク、屋根、フェンダー、外板に使用されます。
6061 は、優れた表面仕上げ特性、耐食性、高強度を示します。クロスメンバー、ブレーキ、車輪のプロペラシャフト、トラックやバスの車体、エアバッグ、レシーバータンクなどに現れます。
6082 は最高の耐衝撃性を備えています。したがって、耐荷重フレームワークとして使用されます。
6181 は外装ボディパネルとして使用できます。
7003、7046
7xxx は、亜鉛とマグネシウムを合金にした、最も強力で最高強度の合金クラスです。
7003 は、主にインパクト ビーム、シート スライダー、バンパー補強材、バイクのフレーム、リムなどの溶接形状に使用される押出合金です。
7046 は中空押出能力と良好な溶接特性を備えています。 7003 と同様のアプリケーションに表示されます。
自動車におけるアルミニウムの未来
1800 年代後半に自動車メーカーが注目したことは、今日でも真実であると信じる十分な理由があります。それは、アルミニウムが自動車にとって優れた選択肢であるということです。アルミニウムが最初に導入されて以来、合金と製造技術の改良により、自動車でのアルミニウムの使用は増加するばかりです。持続可能性と環境への影響に対する世界的な関心と相まって、アルミニウムは自動車業界にかなりの範囲と深さの影響を与えることが予想されます。
著者: サラ モンティジョ
出典:https://www.kloecknermetals.com/blog/aluminum-in-cars/
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MAT Aluminium の May Jiang が編集
投稿日時: 2023 年 5 月 22 日
