ヨーロッパの自動車産業は、先進性と革新性が高いことで有名です。省エネ・排出削減政策の推進により、燃料消費量や二酸化炭素排出量を削減するために、改良され革新的に設計されたアルミニウム合金が自動車の設計に広く使用されています。統計によると、過去 10 年間で乗用車に使用されるアルミニウムの平均量は 2 倍になり、アルミニウム合金の軽量化は以下の図 1 に示されています。革新的なデザインコンセプトに基づいて、この傾向は今後数年間続くでしょう。
軽量化の開発の過程で、アルミニウム合金は、薄肉設計でも高い強度を維持できる高張力鋼などの他の新素材との激しい競争に直面しています。さらに、マグネシウム、チタン、ガラス、または炭素繊維複合材料があり、後者はすでに航空宇宙分野で広く使用されています。現在では、マルチマテリアルデザインの考え方が自動車の設計に取り入れられ、適切な部品に適切な材料を適用する取り組みが行われています。非常に重要な課題は接続と表面処理の問題であり、エンジンブロックやパワートレインの構成部品、フレーム設計（アウディA2、A8、BMW Z8、ロータスエリーゼ）、薄板構造（ホンダNSX）など、さまざまな解決策が開発されてきました。 、ジャガー、ローバー）、サスペンション（DC-E クラス、ルノー、プジョー）およびその他の構造コンポーネントの設計。図2に自動車に使用されるアルミニウムの成分を示します。
BIW 設計戦略
ホワイトボディは従来の自動車の中で最も重い部分で、車両重量の25～30％を占めます。ホワイトボディのデザインには2つの構造デザインがあります。
1.中小型車向けの「横幅スペースフレーム設計」: アウディ A8 が典型的な例で、白いボディの重量は 277 kg、59 のプロファイル (61 kg)、31 の鋳物 (39 kg)、および 170 の板金 (177 kg) で構成されています。これらは、リベット留め、MIG溶接、レーザー溶接、その他のハイブリッド溶接、接着などによって接合されます。
2. 中・大型自動車向け「型鍛造板金モノコック構造」: たとえば、ジャガー XJ (X350)、2002 年モデル (以下の図 4 を参照)、質量 295 kg の「スタンプ ボディ モノコック構造」のホワイト ボディは、22 のプロファイル (21 kg)、15 の鋳物 (15 kg) で構成されています。 273 個の板金部品 (259 kg)。接続方法には接着、リベット留め、MIG溶接などがあります。
ボディにアルミニウム合金を採用
1. 時効硬化Al-Mg-Si合金
6000 シリーズ合金にはマグネシウムとシリコンが含まれており、現在 A6016、A6111、A6181A として自動車のボディシートに使用されています。欧州では1～1.2mmのEN-6016が成形性、耐食性に優れ、広く使用されています。
2. 非熱処理可能なAl-Mg-Mn合金
Al-Mg-Mn 合金は、その特有の高いひずみ硬化により、優れた成形性と高強度を示し、自動車の熱間圧延および冷間圧延板やハイドロフォーミングチューブに広く使用されています。シャーシやホイールに適用すると、ばね下可動部品の質量がさらに軽減され、運転の快適性がさらに向上し、騒音レベルが低減されるため、さらに効果的です。
3. アルミニウムプロファイル
ヨーロッパでは、アルミニウム合金フレームや複雑な基礎構造など、アルミニウムのプロファイル設計に基づいたまったく新しい自動車コンセプトが提案されました。複雑な設計と機能統合に対する大きな可能性を備えているため、コスト効率の高い連続生産に最適です。押出成形中に焼き入れが必要なため、中強度 6000 および高強度 7000 の時効硬化可能な合金が使用されます。成形性と極限強度は、その後の加熱による時効硬化によって制御されます。アルミニウム合金プロファイルは、主にフレーム設計、クラッシュビーム、その他のクラッシュコンポーネントに使用されます。
4. アルミ鋳物
鋳物は、エンジン ブロック、シリンダー ヘッド、特殊なシャーシ部品など、自動車で最も広く使用されているアルミニウム部品です。欧州で市場シェアを大きく伸ばしているディーゼルエンジンでも、強度と耐久性への要求の高まりからアルミ鋳物への移行が進んでいます。同時に、フレーム設計やシャフト部品、構造部品にもアルミ鋳物が使用され、新しいAlSiMgMnアルミニウム合金の高圧鋳造により、より高い強度と延性を実現しました。
アルミニウムは、その低密度、優れた成形性、優れた耐食性により、シャーシ、ボディ、多くの構造部品などの多くの自動車用途に選ばれる材料です。車体構造設計にアルミニウムを使用することにより、性能要求を満たすことを前提として30％以上の軽量化が可能です。また、現在のカバーのほとんどの部分にアルミニウム合金を適用できます。高強度が必要な場合には、7000 シリーズ合金でも品質上の利点を維持できます。したがって、大量の用途では、アルミニウム合金の軽量化ソリューションが最も経済的な方法となります。
MAT Aluminium の May Jiang が編集
投稿日時: 2023 年 12 月 8 日
