Hliník - ľahký podmaní automobilový priemysel WOTech Technical Media WOMag WOClean
Olivier Rebuffet
Autor: Olivier Rebuffet, manažér programu pre automobilový priemysel v technologickom centre C-TEC Constellium
Automobilový priemysel stojí pred výzvou vyrábať stále ľahšie vozidlá bez toho, aby sa obetovala bezpečnosť a pohodlie. Pretože znížením hmotnosti je možné znížiť emisie CO 2 z vozidiel. To môže výrazne zvýšiť udržateľnosť a ziskovosť. Trend v priemysle preto smeruje k ľahkej konštrukcii a použitiu ľahších materiálov. Hliník má na to optimálne vlastnosti. Ako alternatíva k vysokopevnostnej oceli ponúkajú moderné zliatiny hliníka ideálne vlastnosti z hľadiska tuhosti, pevnosti a tvárnosti. Vďaka tomu sú vozidlá ľahké, bezpečné a udržateľné.
Ochrana automobilov a udržateľnosť sú v automobilovom priemysle čoraz dôležitejšie. Na dosiahnutie týchto cieľov zohráva hlavnú úlohu optimalizovaná aerodynamika, znížený valivý odpor a inovatívna technológia motorov, ale predovšetkým zníženie hmotnosti vozidiel. Hliník preto čoraz viac nahrádza bežné oceľové riešenia v automobilovej výrobe. Pretože použitím ľahkého kovu je možné dosiahnuť úsporu hmotnosti až 40%. Okrem panelov karosérie sú extrudované profily pre konštrukčné diely čoraz častejšie vyrobené z hliníkových zliatin s veľmi vysokou pevnosťou.
Ľahký konštrukčný potenciál hliníka
Ľahká konštrukcia s hliníkom ponúka v porovnaní s oceľou obrovský potenciál úspor, najmä pokiaľ ide o emisie oxidu uhličitého (CO 2). Emisie oxidu uhličitého vo vozidle možno znížiť v priemere o 8 gramov na kilometer jazdy na každých 100 kilogramov zníženej hmotnosti. V automobile s hmotnosťou 1 800 kilogramov vedie zníženie hmotnosti iba o päť percent k úspore emisií približne jeden a pol tony oxidu uhličitého - vypočítané po celú dobu životnosti vozidla. Nižšia spotreba paliva v dôsledku zníženej hmotnosti je dobrá pre peňaženku vodiča aj pre životné prostredie. Ľahšie autá sú nielen ekonomickejšie a ekologickejšie, sú aj bezpečnejšie. Pretože sa ľahšie ovládajú, umožňujú kratšie brzdné dráhy a zvyšujú tak bezpečnosť v cestnej premávke.
Okrem nižšej hmotnosti a ekvivalentnej pevnosti a stability ponúka hliník v porovnaní s oceľou aj mnoho ďalších výhod. Ľahký kov je veľmi odolný proti korózii, a preto je odolnejší a bezpečnejší ako iné materiály. Navyše sa dá napriek vysokej pevnosti veľmi ľahko formovať. Ďalším ekonomickým plusom je, že ľahké hliníkové zliatiny možno ľahko integrovať do existujúcich výrobných procesov založených na použití ocele. Je preto možné využiť existujúce výrobné kapacity a vyhnúť sa vysokým nákladom na dodatočné vybavenie.
Hliník nahrádza oceľ
V automobilovom priemysle sa v súčasnosti stále používajú ocele rôznej pevnosti pre najrôznejšie požiadavky, ale hliník sa kvôli mnohým výhodám stále považuje za materiál budúcnosti. Podiel ľahkých kovov v automobilovom priemysle preto v posledných rokoch stabilne stúpal. Zatiaľ čo v roku 1990 sa na jeden automobil spotrebovalo iba 50 kilogramov hliníka, v súčasnosti je to už dnes už 151 kilogramov. Trend sa zvyšuje. Podľa odborníkov by sa množstvo malo do roku 2025 zvýšiť na 196 kilogramov.
Medzi rozhodujúce faktory patria priaznivé vlastnosti moderných hliníkových zliatin, pokiaľ ide o špecifickú pevnosť, tuhosť, náraz a tvarovateľnosť. Zliatiny hliníka radu 5000 a 6000 sú zvlášť vhodné pre karosárske aplikácie. Na aplikácie na povrchovú úpravu vozidiel sa používa 6000 zliatin hlavne vďaka vysokej kvalite povrchu a tvárnosti, ako aj vysokej odolnosti proti korózii. Okrem toho sa čoraz viac používa štruktúrne zliatiny vysokej pevnosti 6000, ktoré rozhodne konkurujú vysoko pevnej oceli.
Ultravysoko pevné hliníkové zliatiny v automobilovej výrobe
Aby bol hliníkový priemysel schopný dlhodobo konkurovať oceli a iným materiálom, usiluje sa o neustály vývoj a neustále zdokonaľovanie ľahkého kovu. Napríklad špecialista na hliník Constellium vyvinul rad vysoko výkonných zliatin hliníka, ktoré sú presne šité na mieru požiadavkám automobilového priemyslu. Patrí sem napríklad produktová skupina Ultralex®, obzvlášť sofistikovaná a ultravysoko pevná zliatina hliníka, zinku, horčíka a medi zo série 7000. To znižuje hmotnosť o 25% v porovnaní s oceľou s veľmi vysokou pevnosťou. Poskytuje tiež výhodu v tom, že komponenty vyrobené zo zliatiny 7000 je možné integrovať do existujúcej hliníkovej konštrukcie oveľa jednoduchšie ako diely vozidla vyrobené z ocele s veľmi vysokou pevnosťou.
Rodina vysokopevných zliatin spoločnosti Constellium Strongalex® bola tiež špeciálne vyvinutá pre náročné komponenty výstuže konštrukcie. Vďaka zlepšeným mechanickým vlastnostiam šetrí zliatina série 6000 väčšiu váhu ako porovnateľné výrobky z ocele, a pomáha tak rozvíjať strategickú ľahkú konštrukciu.
B stĺpik (B stĺpik) pre aplikáciu Ultralex ®
Záver
Automobily budúcnosti musia byť ľahké a zároveň bezpečné, ale zároveň udržateľné. Preto sa automobilový priemysel čoraz viac spolieha na ľahké materiály. Vďaka svojim priaznivým vlastnostiam z hľadiska tuhosti, pevnosti, tvárnosti a odolnosti proti korózii ponúka hliník atraktívnu alternatívu k oceli. Použitím nových, inovatívnych riešení z hliníka, ako je Ultralex®, možno štrukturálne komponenty - a teda emisie CO 2 - v porovnaní s oceľou ešte výraznejšie znížiť. Prostredie ďakuje!
Nová integrovaná dokončovacia linka spoločnosti Constellium na výrobu hliníkových plechov pre automobilový priemysel (závod Constellium Neuf-Brisach)