1. Идеальный баланс между легким весом и высокой прочностью.
Плотность алюминиевого сплава составляет всего 2,7 г/см³, что примерно на одну-треть плотности стали. Но если нагреть его такими методами, как растворное упрочнение и старение, его прочность может достигать 400–700 МПа. Некоторые сверхтвердые алюминиевые сплавы (например, серия 7075) даже прочнее низко-углеродистой стали. Эта особенность «легкости и высокой-прочности» важна при производстве автомобилей:
Головки цилиндров и картеры из алюминиевого сплава являются примерами легких деталей двигателя. Это может сделать двигатель легче, снизить силы инерции и увеличить скорость реакции на мощность. Например, когда в двигателе определенной марки используется корпус цилиндра из алюминиевого сплава, вес снижается на 15%, а экономия топлива увеличивается на 8%.
Структура кузова. Использование экструдированных профилей из алюминиевого сплава в раме кузова позволяет снизить вес автомобиля на 30–40 %, сохраняя при этом прочность конструкции за счет оптимизации топологии. Tesla Model S имеет полностью-алюминиевый каркас кузова, что делает автомобиль на 400 кг легче стандартного стального кузова, но при этом обеспечивает безопасность при столкновении.
Система шасси. Использование поворотных рычагов подвески, поворотных кулаков и других деталей из алюминиевого сплава не только снижает неподрессоренную массу и делает управление более стабильным, но также снижает влияние неподрессоренной массы на систему подвески. Внедорожник от люксового бренда имеет задний нижний рычаг из алюминиевого сплава, что делает работу подвески на 20% быстрее и делает ее значительно комфортнее.
2. Высокая скорость обработки и повышение эффективности.
Алюминиевый сплав обладает явными технологическими преимуществами при обработке на станках с ЧПУ, что делает его отличным выбором для высокоточного-точного и-эффективного производства.
Отличная режущая способность: алюминиевый сплав мягкий и легко режется, его сопротивление резанию составляет от 1/3 до 1/2 от сопротивления стали. Это позволяет скорости шпинделя достигать 10 000–20 000 об/мин, а скорости подачи — 3 000–5 000 мм/мин. Эти возможности высокой-скоростной обработки сокращают время, необходимое для обработки одного изделия, более чем вдвое, а скорость износа инструментов — на 70 %, что значительно снижает общую стоимость производства.
Отличная способность отводить тепло: алюминиевый сплав имеет теплопроводность 180–230 Вт/(м · К), что в три-четыре раза выше, чем у стали. Во время обработки на станке с ЧПУ тепло резки может быстро достигать поверхности заготовки и отводиться смазочно-охлаждающей жидкостью. Это предотвращает термическую деформацию и обеспечивает точность обработки. Конкретный сценарий обработки блока цилиндров двигателя показывает, что использование материала из алюминиевого сплава снижает тепловую деформацию при обработке с 0,15 мм до 0,03 мм, одновременно повышая стабильность размеров на 80%.
Отличное качество поверхности: шероховатость поверхности алюминиевого сплава после резки может составлять всего Ra0,8 мкм. Этого достаточно для поверхностей оптического качества без дополнительной полировки. Это свойство особенно важно для изготовления декоративных элементов салона автомобиля, таких как панели приборов и рычаги переключения передач. Эти детали можно изготовить с помощью метода «формовки с одним разрезом», который придает им зеркальный-подобный вид и сокращает количество этапов, необходимых для их изготовления.
3. Гарантия стабильности материала и устойчивости к коррозии.
Толстая оксидная пленка Al₂O∝, естественным образом образующаяся на поверхности алюминиевого сплава, очень устойчива к коррозии, что особенно важно в суровых условиях эксплуатации автомобилей.
Моторный отсек – суровое место для деталей из алюминиевых сплавов. Они могут выдерживать температуру более 120 градусов и коррозию солевого тумана и не ржавеют даже после многих лет использования в моторном отсеке. Масляный поддон из алюминиевого сплава для определенной марки двигателя прошел 2000-часовое испытание в солевом тумане, в результате чего масляный поддон прослужил в пять раз дольше, чем стальной.
Защита системы шасси: после анодирования твердость поверхности деталей подвески из алюминиевого сплава может достигать 300–400HV, а их устойчивость к износу в три раза выше. Это означает, что они могут лучше противостоять воздействию гравия и дорожных химикатов. Цикл обслуживания ходовой системы определенной модели внедорожника увеличен с 2 до 5 лет после перехода на поворотные кулаки из алюминиевого сплава.
Долговечность внутренних деталей: после покрытия электрофоретической краской поверхность внутренних деталей из алюминиевого сплава выдерживает царапины лучше, чем 5H, и остается блестящей в течение длительного времени. После 100 000 испытаний на открывание и закрывание дверные ручки из алюминиевого сплава автомобилей определенной марки класса люкс не показали никаких признаков износа. Это было в 10 раз дольше, чем пластиковые детали.
4. Совместная работа над новыми идеями для обработки на станках с ЧПУ и алюминиевых сплавов.
Цифровые и интеллектуальные функции технологии обработки с ЧПУ прекрасно сочетаются с качествами алюминиевых сплавов. Это помогает автомобильной промышленности перейти к более точным и сложным структурам.
Пяти-обработка с помощью рычажного механизма. Пяти-осевые станки с ЧПУ позволяют обрабатывать сложные поверхности с высокой точностью. Например, лопатки двигателя, впускные коллекторы и другие детали. Точность профиля определенной лопатки авиационного двигателя теперь составляет ± 0,02 мм, а шероховатость поверхности канала потока составляет Ra0,4 мкм, что значительно повышает эффективность двигателя.
Возможности микрообработки: обработка на станках с ЧПУ позволяет создавать микроотверстия из алюминиевого сплава (диаметром менее или равный 0,1 мм) и микроканавки (шириной менее или равные 0,05 мм) с большой точностью. Это полезно для изготовления таких деталей, как автомобильные электронные модули рассеивания тепла и биполярные пластины топливных элементов. Охлаждающая пластина аккумуляторной батареи нового энергетического автомобиля была изготовлена с использованием микроканальной обработки алюминиевого сплава, что увеличило эффективность рассеивания тепла на 40%.
Технология интегрированного формования. Это когда механическая обработка с ЧПУ и литье под давлением используются вместе для изготовления конструкционных деталей из алюминиевого сплава. После использования подрамника из алюминиевого сплава-литья под давлением для шасси определенного электромобиля количество деталей увеличилось с 12 до 1, а вес снизился на 25 %. Также использовалась обработка на станке с ЧПУ, чтобы обеспечить точность расположения отверстий для установки ключей с точностью до ± 0,05 мм.
