Алюминий в автомобиле: экструзионные сплавы

Алюминиевые прессованные профили и алюминиевый прокат – плиты, листы и фольга – это та алюминиевая продукция, которую называют алюминиевыми «полуфабрикатами».

Алюминиевые полуфабрикаты

Алюминиевые полуфабрикаты – это, так сказать, «незаконченные изделия», алюминиевая продукция, из которой получают исходные заготовки для изготовления полностью законченных алюминиевых изделий и деталей. Алюминиевые полуфабрикаты получают методами прессования (экструзии) или прокатки. К ним относятся:

  • прессованные алюминиевые изделия: профили, трубы, прутки и
  • прокатные алюминиевые изделия – алюминиевый прокат: листы, толстые, обычные и тонкие, а также фольга.

Из этих полуфабрикатов, прессованных и катаных, методами механической обработки или методами обработки давлением получают полностью законченные изделия или детали легкового автомобиля, например, элементы рамы и кузова, сидения, двери, бамперы.

Алюминиевые профили в автомобиле

Прессованные профили изготавливают на специальных машинах, которые называют экструзионными прессами путем выдавливания нагретой алюминиевой заготовки через прорезь в матрице. Эта прорезь имеет форму поперечного сечения изготавливаемого профиля. Профили могут быть открытыми и закрытыми, сплошными и полыми, симметричными и асимметричными, с практически неограниченной формой поперечного сечения.

Единственными ограничениями для алюминиевых профилей являются:

  • Максимальный размер поперечного сечения. Это размер выражают как диаметр минимальной окружности, которую можно описать вокруг профиля. Этот размер может достигать 700-800 мм и иногда даже больше, однако большинство прессованных алюминиевых профилей имеют минимальный диаметр описанной окружности не более 300 мм;
  • Толщина стенок и полок, которая обычно не может быть менее 1,0-1,2 мм;
  • Вес на единицу длины профиля – погонный вес (масса), который начинается с нескольких граммов на метр и может достигать несколько десятков килограммов на метр;
  • Длина профиля, которая, при желании, может достигать нескольких десятков метров.

Прессованные алюминиевые профили применяются в автомобилестроении относительно недавно, по сравнению с алюминиевым прокатом, в основном, алюминиевым листом, а также алюминиевыми литыми изделиями – алюминиевыми отливками. Благодаря почти неограниченным возможностям алюминиевых профилей принимать любые формы и широкому выбору экструзионных алюминиевых сплавов, их применение в конструкции алюминия заметно расширяется, особенно в рамных элементах кузова.

Экструзионные алюминиевые сплавы

Большинство автомобильных экструзионных алюминиевых сплавов принадлежат к серии 6ххх (Al-Mg-Si). Базовыми сплавами являются сплавы 6060, 6061 и 6005А, на основе которых производителями разработаны их варианты для оптимизации заданных свойств алюминиевых деталей. Остальные автомобильные экструзионные сплавы принадлежат к сериям 1ххх (Al) и 3ххх (Al-Mn).

Основными экструзионными алюминиевыми сплавами, которые применяют в автомобилестроении и родственных областях являются (обозначение сплава – номинальный химический состав – применение):

  • 1050 – Al99,5 – трубы теплообменников;
  • 3003 – Al-1,2Mn-0,12Cu – радиаторы кондиционеров воздуха;
  • 6005А – Al-0,7Si-0,6Mg-MnCr – рамные элементы кузова, сидения, подвески;
  • 6008 – Al-0,7Si-0,6Mg-Mn – рамные элементы кузова;
  • 6014 – Al-0,45-0,6Mg-Mn – рамные элементы кузова;
  • 6060 – Al-0,5Mg-0,4S – детали, требующие большой пластической деформации при их изготовлении;
  • 6061 – Al-1,0Mg-0,6Si-0,30Cu-0,20Cr – направляющие сидений, бамперы, элементы несущей рамы;
  • 6063 – Al-0,7Mg-0,4Si – рамные элементы кузова и элементы несущей рамы, конструкции для поглощения энергии удара при аварии;
  • 6082 – Al-1Si-0,9Mg-0,7Mn – боковые балки для поглощения энергии при аварии; дверные рамы, рамные элементы кузова и элементы несущей рамы;
  • 6106 – Al-0,45Si-0,6Mg-Mn – рамные элементы кузова и элементы для поглощения энергии удара при аварии;
  • 7003 – Al-6Zn-0,8Mg-Zr – бамперы.

См. подробнее о каждом сплаве здесь:
Экструзионные алюминиевые сплавы в автомобиле 

Химический состав экструзионных сплавов

Таблица – Химический состав автомобильных экструзионных алюминиевых сплавовekstrusionnye-alyuminievye-splavy

Большинство из автомобильных экструзионных алюминиевых сплавов являются традиционными сплавами, которые применяются и в других отраслях промышленности. Однако, некоторые из них, такие как 6008, 6014, 6106, были разработаны в относительно недавно специально для автомобильной промышленности и их характеристики оптимизированы для применения в автомобиле.

Источник: Aluminium@Cars. Design, Technology, Innovation; Edimet, 2005