自動車のアルミニウム合金部品はどこで使用されていますか？

公開時間： 05 / 14 2021 著者：サイト編集者訪問：12259

現在、自動車にアルミニウム合金を最も多く使用している国は、米国、日本、ドイツです。たとえば、ドイツのフォルクスワーゲンのアウディA8とA2、および日本のNXSは、ボディに80％のアルミニウム合金を使用しています。上海サンタナ、一汽アウディ、ジェッタ（いずれも輸入生産ライン）で使用されているアルミニウム合金を除いて、私の国の自動車には、約80〜100kgの赤旗があります。一部のデータは、従来の鉄骨構造をアルミニウム合金構造に置き換えると、自動車の品質が30％〜40％低下し、製造エンジンが30％低下し、製造ホイールが50％低下する可能性があることを示しています。アルミニウム合金の使用は、自動車が軽量で環境に優しく、省エネで、スピードアップし、輸送効率を高めるための重要な方法のXNUMXつです。そのため、アルミ合金車の研究開発が非常に必要になっています。アルミニウム合金の主な利点は、軽量で優れた熱放散です。エンジン技術の発展に伴い、バルブ構造はエンジンの主流の設計トレンドになっています。

XNUMXバルブエンジンと比較して、シリンダーごとにXNUMXつのバルブを備えたシリンダーヘッドは、シリンダーごとにXNUMXつのバルブを備えたシリンダーヘッドよりも多くの熱を生成します。全アルミニウム合金のシリンダーヘッドを使用するのが最善の解決策です。現在、自動車エンジン部品のピストン、ラジエーター、オイルパン、シリンダーブロックはアルミ合金製であるだけでなく、シリンダーヘッドやクランクシャフトも製造されています。

箱もこの素材を使用しています。現在の状況では、エンジンに鋳鉄の代わりにアルミニウム合金を使用することが主流の傾向になっています。フランス車のアルミシリンダーライナーは100％、アルミシリンダーブロックは45％に達しました。今後数年間で、高強度で高品質のアルミニウム合金材料の開発が成功し、製造プロセスが継続的に改善されるにつれて、アルミニウム合金材料がこのタイプの部品の製造にますます使用されるようになります。自動車用アルミニウム合金は、鋳造アルミニウム合金と変形アルミニウム合金に分けることができます。鋳造アルミニウム合金は自動車で最も使用されており、80％以上を占めており、重力鋳造、低圧鋳造、その他の特殊鋳造部品に分けられます。変形アルミニウム合金には、プレート、ホイル、押し出し材料、鍛造品などが含まれます。世界のさまざまな国で工業用アルミニウム合金材料の種類と組成に一定の違いがありますが、それらは一般的に同じです。その多様な構成：鋳物は約80％を占め、鍛造品は1％から3％を占め、残りは加工材料です。鍛造アルミニウム合金は、米国の自動車産業の大部分を占め、36％に達しています。

鋳造アルミニウム合金の応用

鋳造アルミニウム合金は、優れた鋳造特性を備えています。適切な合金と適切な鋳造方法は、使用目的、部品の形状、寸法精度、数量、品質基準、機械的性能、および経済的利益の要件に応じて選択できます。鋳造アルミニウム合金は、主にエンジンシリンダーブロック、クラッチハウジング、リアアクスルハウジング、ステアリングギアハウジング、トランスミッション、バルブトレイン、オイルポンプ、ウォーターポンプ、ロッカーカバー、ホイール、エンジンフレーム、ブレーキキャリパー、シリンダー、および非エンジンの鋳造に使用されます。ブレーキディスクなどのコンポーネント。

エンジン用アルミ合金

自動車エンジンに使用されているアルミニウム合金は最も軽量で、一般的に30％以上軽量化されています。また、エンジンのシリンダーブロックやシリンダーヘッドには、熱伝導性に優れ、耐食性に優れた素材が求められており、アルミ合金はこれらの面で優れた特性を備えています。そのため、さまざまな自動車メーカーがエンジンアルミニウムの研究開発を行ってきました。現在、多くの外国自動車会社がオールアルミ製エンジンシリンダーブロックとシリンダーヘッドを採用しています。たとえば、米国のゼネラルモーターズは全アルミニウム製シリンダーライナーを採用しています。フランスの自動車会社のアルミニウムシリンダーライナーは100％に達し、アルミニウムシリンダーブロックは45％に達しました。日本の日産VQとトヨタのレクサスIMZ-FEV6は鋳造アルミニウムエンジンオイルを採用しています。ボトムシェル; Chryslerの新しいV6エンジンシリンダーブロックとシリンダーヘッドはアルミニウム合金材料で作られています。

ドイツのフォルクスワーゲンの高度な6.0LW12エンジンは、基本的にアルミニウム-マグネシウム合金で作られています。アウディA8L6.0クワトロセダンはW12エンジンを採用し、他のすべてのモデルよりも軽量な1980kgに軽量化しています。 W12エンジンは450馬力と560Nmの強力な出力を備えているため、その単位馬力は、高性能スポーツカーに匹敵するわずか4.7kgの重量を加速する必要があります。

Polarisシリーズエンジンは、LSエンジンシリーズを除いてGMの最高のエンジンです。これは、米国で最初のオーバーヘッドカムシャフトを備えたV8アルミニウム合金エンジンです。そのシリンダーライナーはすべてアルミニウム合金ダイカストで作られています。キャデラックで現在広く使用されている4.6リッターエンジンの最大出力は320馬力、最大トルクは427Nmです。高性能Vシリーズで使用されている過給モデルは、476馬力/ 606Nmにも達することができます。

ホイールハブ用アルミ合金

アルミホイールは、軽量、放熱性、外観の良さから、徐々にスチールホイールに取って代わっています。過去10年間で、世界のアルミニウム合金自動車ホイールは7.6％の年間成長率で成長しました。分析によると、2010年までに自動車のホイールのアルミ化率は72％から78％に達するでしょう。 A365は鋳造アルミニウム合金であり、優れた鋳造特性と高い総合的な機械的特性を備えています。世界中の鋳造アルミ合金ホイールは、このタイプの合金によって製造されています。私の国の南西アルミニウム加工工場と日本の軽金属株式会社は共同でA6061アルミニウム合金ホイールを開発しました。自動車に広く使用されているアルミホイールは、アルミ合金の自動車への応用例です。ほとんどすべての新しいモデルはアルミ合金ホイールを使用しています。

鍛造アルミニウム合金の用途

変形アルミニウム合金は、主に自動車でドアやトランク、バンパー、エンジンフード、ホイールスポーク、ハブカバー、ホイール外部カバー、ブレーキアセンブリの保護カバー、マフラーカバー、アンチロックブレーキなどのボディパネルの製造に使用されます。ブレーキシステム、熱交換器、ボディフレーム、シート、フロアパネルなどの構造部品、およびダッシュボードなどの装飾部品。

ボディパネル用アルミ合金

自動車のプレートの使用率は上昇を続けています。たとえば、熱処理された6000シリーズ（AI-Mg-Siシリーズ）のアルミニウム合金プレート（T4、T6、T8など）は、自動車のシェルの要件を十分に満たすことができます。ボディフレーム素材を作ります。アウディA8のボディシートメタルパーツは、このシリーズの合金アルミニウム素材を採用しています。また、2000シリーズ（AI-Cu-Mgシリーズ）、5000シリーズ（AI-Mgシリーズ）、7000シリーズ（AI-Mg-Zn-Cuシリーズ）のアルミ合金もボディ材に使用できます。近年、6000シリーズと7000シリーズの高強度アルミニウム合金を使用して、軽量であるだけでなく、「口」、「日」、「目」「田」の形をした薄いプレートと中空プロファイルを開発しています。、強度が高く、耐クラック性に優れています。、そして優れた成形性能は、自動車で広く使用されています。

その他のアルミニウム合金構造部品

アルミニウム合金は、次のような車の他の部分でも広く使用されています。ゼネラルモーターズは7021アルミニウムシートを使用してSmureカーバンパー補強ブラケットを作成し、フォードは7021アルミニウムシートを使用してリンカーンタウンカーバンパー補強ブラケットを作成します。自動車のサスペンション部品にもアルミ合金素材を採用し、ディスクブレーキジョーや6061鍛造品の動力伝達フレームなど、対応部品の品質を効果的に低下させ、自動車走行のスムーズ性と安定性を向上させています。さらに、アルミニウム合金は自動車の空調システムにも広く使用されています。たとえば、日本では自動車用ラジエーターや冷蔵庫用ラジエーターに6595アルミニウム合金を使用しています。

自動車における新しいアルミニウム合金の応用

急速凝固アルミニウム合金

急速凝固（冷却速度104〜109℃/ S）の条件下では、材料は構造にいくつかの新しい特徴を引き起こします。合金の固溶限界を上げる。組成は非常に均一で、分離が少ないか、分離がありません。新しい準安定等価の形成。これらの特性に基づいて、急速凝固アルミニウム合金は必然的に自動車産業で使用されます。住友電器は、焼結鋼の代わりに急速凝固したPM AI-Si-X高ケイ素アルミニウム合金を使用して、自動車用エアコン用コンプレッサーのローターとブレードを大量に製造し、ローターの重量を60％削減し、全体の重量を削減しました。 40％のコンプレッサー; ヤマハモーターマニュファクチャリングカンパニー急速に固化した高シリコンアルミ合金ピストンも発売。通常の鋳鉄と比較して、このピストンは20％の軽量化、30％の寿命を持ち、騒音と汚染を大幅に削減します。マツダはAl-Si-Fe-Cu-Mg合金のスプレー蒸着を採用し、エンジン効率を向上させ、燃料を20％節約できる新しいタイプのエンジンローターを製造しています。

アルミニウムマトリックス複合材

セラミック繊維、ウィスカー、粒子などは、アルミニウムベースの複合材料を製造するための補強材として使用されます。比強度、比弾性率、耐熱性、耐摩耗性などが大幅に向上し、粉末冶金などのエンジン部品として使用できます。 Al2O3またはSiC粒子（ウィスカー）で強化された開発に成功したAl-Si合金ピストンは、Al-Si合金ピストンの利点を維持しながら、ピストンの強度、耐摩耗性、耐熱性、耐疲労性をさらに向上させることができます。自動車エンジンで使用されます。さらに、粒子強化アルミニウムベースの複合材料を使用して、車両エンジンのシリンダーブロック、ピストン、コネクティングロッドを製造することもできます。

発泡アルミニウム合金

アルミニウムフォームは、金属マトリックスに多数の気泡が分布している多孔質材料です。この材料は、軽量で強度対重量比が高く、高いエネルギー吸収特性、高い減衰特性、および振動吸収特性を備えています。 XNUMX枚の高強度アウターパネルの間に発泡アルミニウムを充填したサンドイッチパネルは、車体ルーフパネルに使用した場合、剛性を高め、軽量化し、断熱性能を向上させることができます。バンパー、縦梁、一部の柱部に使用されています。稼働時の衝撃エネルギー吸収能力を高め、軽量化を図りながら衝撃安全性を向上させます。

自動車におけるアルミニウム合金の開発見通し

軽量金属の中で、マグネシウム合金はアルミニウム合金に比べて密度は低いものの、マグネシウムインゴットのコストが高く、高温ダイカストがないなど、部品の製造工程に技術的な障害が多い。合金と設計データ、不十分な表面処理技術、および低レベルの結合したがって、自動車での現在の使用は非常に限られています。一方、航空宇宙で使用されるチタン合金は機械的強度が高いが、製造工程が難しく、製造コストが高いため、自動車の大量生産には使用できない。アルミニウム合金は、コスト、製造技術、機械的特性、持続可能な開発（地球の地殻で最もアルミニウム含有量が多く、8.1％を占める）などの面で優れた包括的な性能を備えています。したがって、アルミニウム合金は、現在および将来の自動車産業で好ましい軽金属材料です。

車に使用されるアルミニウム1kgごとに2.25kgの軽量化が可能で、最大125％の軽量化効果があり、自動車のライフサイクル全体で排気ガスを20kg削減できます。また、アルミのリサイクルは鉄鋼を除いて簡単です。上記の表から、自動車に使用されるアルミニウム1kgごとに2.25kgの軽量化が可能で、最大125％の軽量化効果があり、ライフサイクル全体で排気ガスを削減できることがわかります。車。 kg。また、アルミはリサイクルが容易で、スチールを除いて最大限にリサイクルできる素材です。自動車に使用されているアルミニウムの約90％はリサイクルおよびリサイクルが可能です。アルミニウムは優れた物理的および化学的性質を持っています。工業生産における鋳造、鍛造、パンチングプロセスに適用できます。これは、さまざまな鋳造プロセスで部品を製造するために使用できる数少ない金属材料の90つです。幅広い圧力鋳造プロセスに最適です。。ただし、アルミニウム合金のコストは依然として鋼材のコストよりも高くなっています。リサイクルされた材料、自動車用アルミニウムのほぼ30％が回収され、リサイクルされます。アルミニウムは優れた物理的および化学的性質を持っています。工業生産における鋳造、鍛造、パンチングプロセスに適用できます。これは、さまざまな鋳造プロセスで部品を製造するために使用できる数少ない金属材料のXNUMXつです。幅広い圧力鋳造プロセスに最適です。。しかし、アルミニウム合金のコストは依然として鋼材のコストよりも高くなっています。車体の重量は総重量の約XNUMX％であるため、車体の軽量化が重要な役割を果たします。車のインナーパネルとアウターパネル

鋼板の代わりにアルミ合金板を使用することで、本体の重量を約40％〜50％削減できます。アルミ合金被覆部品を使用して車両全体の重量を10％〜15％削減すると、アルミ合金ボディプレートを使用した場合の軽量化効果が非常に大きいことがわかります。アルミニウム合金は、自動車の軽量用途において優れた用途基盤と市場の見通しを提供します。これにより、アルミニウム合金の自動車パネルの用途に必然的に大きな機会がもたらされます。したがって、車体パネルを製造するために鋼板の代わりにアルミニウム合金板を使用することも、自動車の重量を減らすための必然的な方法です。ドイツのアウディA8プレミアムセダンのボディ全体はアルミニウム製で、フレームは立体的なフレーム構造で、カバーはアルミニウムで刻印されています。スチールボディと比較して、この種のアルミニウムボディは、質量が30〜50％削減され、燃料消費量が5〜8％削減されます。

現在、我が国の自動車生産台数は、米国、日本、ドイツに次ぐ世界第138位です。自動アルミ化率に関しては、私の国の技術はまだ比較的遅れています。現在、先進国の自動車におけるアルミニウムの使用量は12kgに達し、アルミニウム化率は60％に達しています。しかし、私の国の自動車でのアルミニウムの使用は、外国に大きく遅れをとっています。アルミニウムの平均消費量はわずか5kgで、アルミニウム化率はXNUMX％未満です。したがって、私の国の自動車用アルミニウム合金市場の開発見通しは非常に広いです。

アルミニウム合金の適用に対するXNUMXつの主要な障害

自動車へのアルミニウム合金の適用を拡大することは、莫大な経済的および社会的利益を生み出しますが、それでも以下の緊急の解決策があります。

アルミ合金シートの性能を向上させる必要があります
自動車用アルミニウム合金のデータベースを確立する
アルミニウム合金部品の設計方法、構造計算方法、成形プロセスの開発
コンピュータシミュレーションと溶接プロセス法
アルミニウム合金材料の表面形態、塗装前の前処理、塗装後の防止について検討します。
腐食の影響やその他の問題、蓄積されたデータは、アルミニウム合金のアプリケーションのプロセスの定式化のための基本的なデータを提供します
修理市場には、衝突後のアルミニウム合金構造部品と被覆部品の修復と回収の原則、および亀裂後の修理溶接の経験と方法が不足しています。

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