kategória | ||||||||||
|
||||||||||
|
||
Sok éven át a szállítási iparág volt az alumínium legnagyobb végfelhasználói piaca, a felhasználás nagyobb hányada a gépkocsigyártásban volt. A szektoronként megfigyelt európai alumíniumfelhasználást az 1. ábra szemlélteti.
1. ábra. Szektoronkénti alumíniumfelhasználás Európában, 1995-ben |
Jelenleg a gépkocsigyártásnak meg kell felelnie azok 858b16i nak a követelményeknek, amelyeket az élesebb nemzetközi verseny, a szigorúbb környezetvédelmi rendelkezések, a környezetbarát közüzemi szállítás és a közönségnek a nagyobb biztonság és kényelem iránti elvárása támaszt. Ezen kihívásoknak való megfelelés az alumíniumnak a gépkocsigyártásban történő fokozott felhasználásától várható |
Az alumíniumnak a gépkocsiiparban való alkalmazása számos előnnyel jár: az alumínium előnyt jelent az üzemanyagfogyasztás és a káros anyagok kibocsátásnak csökkenésében a jármű kisebb tömege miatt. Az "alumíniumintenzív" kocsik kisebb tömeget eredményeznek fokozott biztonsággal, nagyobb gyorsulással és fékteljesítménnyel, valamint javuló kormányozhatósággal.
Az autógyártási szektorban jelenleg az alumínium 95% -át visszaforgatják. Az alumínium minőségveszteség nélkül visszaforgatható, és az elsődleges alumínium gyártásához szükséges energia 95%-a visszanyerhető. Az alumínium visszakeringtetése a hulladékalumínium nagy ára miatt gazdaságos.
Sok autóalkatrész gyártásához már jelenleg is az alumínium a leggazdaságosabb anyag, így pl. hengerfejekhez és hűtőkhöz. Számos egyéb alkatrészhez, pl. a felfüggesztő karokhoz, a kocsiszekrényhez, felakasztható részekhez mint pl. ajtókhoz és motorháztetőhöz az alumínium a legmegfelelőbb szerkezeti anyag, ha figyelembe vesszük a jármű teljes életciklusát (2. ábra).
Két újonnan kifejlesztett ötvözettípusnak és az alumínium sokoldalúságának köszönhetően - ami megengedi lemez, préstermék és öntvény kombinálását - a gépkocsigyártók most a szerkezet tömegének akár 40.50% -át is megtakaríthatják. Ez számos költségelőnnyel jár:
a beruházasi oldalon, mivel a gépkocsigyártók egyrészt használni tudják meglévő berendezéseik legnagyobb részét, vagy - a szekrény távtartókeret tervezésénél - ugrásszerűen csökkenteni tudják egy új modell beruházási költségeit;
a termelési költség oldaláról, mert az alumínium karosszéria előállításának külön költségei az alakítási és kötési technológiák fejlesztése következtében, olyan pontig csökkentek, ahol ezeket a kocsi egyéb alkatrészeinek (amelyek mérete a kisebb tömegük miatt teljesítményromlás nélkül csökkenthető) változása terén elérhető költségcsökkkentések ellensúlyozzák;
az üzemeltetési költségek oldalán, mert egy tisztán alumíniumból gyártott karosszéria legalább 1 liter/100 km-rel csökkenti az üzemanyagfogyasztást (3. ábra). Jelenleg az átlagos gépkocsiba beépített alumínium tömege 65 kg-ot tesz ki. Már sok kocsiban alumínium van, mint pl. a Renault Safrane 136 kg, a Volvo 960 140 kg alumíniummal, ami több mint a "tisztaalumínium" Audi A8 esetében. Más, még újabb példák - amelyek igazolják az egyéb anyagoknak alumíniummal való helyettesítése terén elért fejlődést, a BMW 5-ös sorozat, a Volkswagen Polo és Seat, valamint a sportkocsik, így a Renault Spider és a Lotus Elise. Mindkettőnek alumínium felépítményszerkezete van, továbbá az alumínium keménytetős Porsche Boxter.
2. ábra. Alumínium a gékocsiban - alumíniumintenzív családi gépkocsi
3. ábra. Alumínium a gépkocsiban - üzemanyagmegtakarítás
1994-ben, ez közel 65 kt alumínium hengerelt- és préstermék és 1 Mt öntvény felhasználását jelentette. Ez az összes európai alumíniumfogyasztás 18% -át tette ki. Várható, hogy 2005-ig az átlagos gépkocsiba beépített alumínium tömege 130-150 kg-ra nő. Ha feltételezzük, hogy a gépkocsigyártás termelési adatai nem változnak, ez évi 2 MT becsült alumíniumfelhasználást jelent. Ha az alumíniumfelhasználás általános növekedését tekintjük ebben a kereskedelmi ágazatban, a hengerelt- és préstermék növekedési hányada nagyobb lesz mint az öntvényeké. De az alumínium nemcsak a szállítás magánszektorában, hanem a közületi szállítási szektorban is számos, gazdaságosság és környezetvédelem szempontjából értékelhető alkalmazási megoldást kínál, így a repülésben, a hajózásban, kompépítésben, az autóbusziparban, villamosoknál és mindenfajta vasúti járműveknél, ide értve a nagy sebességű vonatszerelvények számos gyors növekedését.
Szigorú követelmény, hogy a közepes kategóriájú személygépkocsik mai, mintegy 1200 kg-os tömegét 900 kg alá szorítsák. A globális versenyképesség érdekében a tömegcsökkentésnek 2005-ig az előállítási költségek legalább 20% -os csökkenésével kell párosulnia.
4. ábra. Öntvények az ASF-ben. Az elrendezés szimmetrikus, csak az egyik oldal van megjelölve
Az Audi AG cég terveiben szerepelt az a célkitűzés, hogy a személygépkocsik tömegének csökkentése érdekében 2000-ig meg kell valósítani a karosszéria és az alváz 1 m2-nél nagyobb, felületű integrált szerkezeti elemeinek sorozatgyártását a továbbfejlesztett vákuumos nyomásos öntéssel, pl. a Vacural eljárással. Ezzel az eljárással egyesíthetők a squeeze casting és a tixoöntés előnyei. Tervezik a tető bevonását az öntött konstrukciókba. Ennek eredményeként, a jövőben csak azok a gépkocsigyártók fogják az irányadó karosszériaelképzeléseket befolyásolni, amely vállalatok az öntési folyamatok továbbfejlesztését intenzíven egyeztetik (Audi, BMW, Fiat, Honda, MB, VW).
Kiindulva az Audi A8 személygépkocsi ASF (alumínium-space-frame)-koncepciójából (4. ábra), a külső borítás önthetőségének megvalósításával - új karosszéria-építési módszert tesznek lehetővé a nagy sorozatú gyártásban, ami a könnyűfém öntvények összes tömegének növekedéséhez vezet egy gépkocsiban (5. ábra).
5. ábra. A könnyűfém
öntvények összes |
Különleges figyelmet érdemelnek továbbra is a belső égésű motorok, eutektikus és hipereutektikus sziluminokból öntött dugattyúinak gyártása. Mint ismeretes a 20.25% szilíciummal ötvözött szilumin hőtágulása (17.10-6 mm/mmK) megközelíti az acélét (12.10-6 mm/mmK), 6. ábra, és ugyanakkor ez az összetétel jól önthető és kopásálló. |
|
|
6. ábra. A szilícium hatása a hőtágulási együtthatóra |
7. ábra. Hipereutektikus szilumin szövete |
|
|
A hipereutektikus Al-Si ötvözet szerkezete eutektikumba ágyazott primer szilícium kristályokból áll (7. ábra). Egyensúlyi viszonyok között az olvadékból kiváló kemény, durva kristályok aránya a szövetszerkezetnek legalább 15%-a (8. ábra). A primer szilicíumkristályok méretei az olvadékból történő gyors hűtéssel csökkenthetők. Gyakorlati rész: sziluminok olvasztása és öntése; sziluminok szövetszerkezetének mikroszkópos vizsgálata. |
|
||
8. ábra. Az alumínium-szílicium ötvözetek egyensúlyi, valamint fázis- és szövetdiagramja |
|||
Könyvészet
Krállics Gy.-Ziaja Gy.: Hipereutektikus Al-Si-Ni ötvözetek alakítási szilárdságának meghatározása, Anyagvizsgálók Lapja, 4/1998, pp. 101-104.
Wanke P.-Heck K.: Az öntéstechnológia továbbfejlesztése a nagyobb értékű gépkocsialkatrészek gyártásához, Öntészet, 1/1996, p. 11-13.
Dermer D.: Legújabb fejlődés az európai piacokon, Öntészet, 1/1997, pp. 21-28
Találat: 2649