Кузов Ауди А2: алюминиевые сплавы и технологии

Ауди А2 – это первый мини-автомобиль с полностью алюминиевым кузовом, который выпускался в значительных объемах. Его производство началось в 1999 году. Это было второе поколение технологии пространственного самонесущего алюминиевого кузова. Первым поколением был алюминиевый кузов Ауди А8 (D2).

Алюминиевый кузов Ауди А2

audi-a2Рисунок 1 – Ауди А2

Партнером компании Ауди по разработке алюминиевого кузова Ауди А2 была компания Algroup  Alusuisse, которая позднее стала называться Alcan.

Вес алюминиевого кузова Ауди А2 составлял всего 153 килограмма – на 43 % меньше, чем у сравнимого обычного стального кузова. Общий вес автомобиля Ауди А2 версии 1.2 TDI с кованными алюминиевыми колесными дисками и специальными шинами составлял всего 825 килограммов. Это был первый в мире пятидверный «трехлитровый» автомобиль – средний расход топлива составлял 2,99 литров на 100 километров пробега.

aljuminievyj-kuzov-audi-f2Рисунок 2 – Алюминиевая пространственная рама Ауди А2

Самонесущий кузов Ауди А2 включает (по весу):

  • 60 % алюминиевых листовых панелей;
  • 22 % алюминиевых отливок;
  • 18 % алюминиевых прессованных профилей.

По сравнению с более ранней Ауди А8 технология изготовления алюминиевого кузова  Ауди А2 претерпела значительные изменения. Так, количество отдельных деталей значительно снизилось: с 334 деталей до 225 деталей:

  • штамповки: 183 (81 %);
  • профили:     22 (10 %);
  • отливки:       20 (9 %).

Это было достигнуто за счет комбинирования различных компонентов в более крупные детали, в основном профилей или многофункциональных отливок.

aljuminievyj-kuzov-audi-a2-komponentyРисунок 3 – Покомпонентное изображение
алюминиевого кузова Ауди А2

Алюминиевые отливки

Литые алюминиевые детали кузова изготавливались путем технологии вакуумного литья под высоким давлением. Жесткий контроль параметров технологии обеспечивал то, что все литые детали можно было должным образом сваривать с листовыми штамповками и прессованными профилями с помощью лазерной сварки и сварки MIG.

Для литых деталей кузова применялся литейный алюминиевый сплав AlSi10MgMnFe.

Термическая обработка алюминиевых отливок была оптимизирована таким образом, чтобы достигать высокой прочности и хорошей пластичности их материала при минимуме коробления их формы в ходе охлаждения при закалке.

aljuminievye-otlivki-audi-a2Рисунок 4 – Конструкционный элемент кузова
из трех тонкостенных алюминиевых отливок

Эти тонкостенные и сложные по форме литые детали, которые сварены вместе с применением метода MIG, обеспечивают кузову высокую стойкость к смятию при ударе.

Нижняя часть алюминиевого кузова Ауди А2 выполнена из прямых прессованных профилей, которые соединяются друг с другом с помощью сварки MIG, что позволило исключить часть литых узловых креплений, которые применялись в кузове Ауди А8.

Прессованные алюминиевые профили

Большая часть прессованных алюминиевых компонентов кузова изготавливались методом гидроформинга. Это обеспечивало им жесткие геометрические допуски для прямых и гнутых профилей. Однако технология гидроформинга не только обеспечивает возможность контролированного формования с узким геометрическими допусками. Операция гидроформинга может быть объединена с операциями штамповки, резки в мерные длины и обработки фланцев. На рисунке 5 это показано на примере боковой рамы крыши кузова.

Для всех прессованных профилей применялся сплав 6014.

aljuminievye-profili-audi-a2Рисунок 5 – Боковая рама крыши кузова Ауди А2,
изготовленная методом гидроформинга

Листовой алюминий

Алюминиевый сплав 6016 в состоянии перед искусственным старением PX (the pre-aged state PX) применялся для наружных панелей кузова. Для внутренних и несущих панелей применялся алюминиевый сплав 6181А.

Для сборки пространственной конструкции кузова применялись три технологии соединения алюминиевых материалов друг с другом:

  • «самопрокалывающие» заклепки – 1800 штук,
  • cварка MIG – 20 метров,
  • лазерная сварка – 30 метров.

Алюминиевые сплавы кузова Ауди А2

ximsostav-aljuminievyx-splavov

Считается, что своими конструкторскими решениями Ауди А2 опередила свое время. Однако этот конструкторский и технологический прорыв, к сожалению, не получил должного признания покупателей. Компания Ауди была разочарована уровнем продаж автомобиля Ауди А2: общий объем производства этих машин составил всего около 175 тысяч единиц.

Источник: The Aluminium Automotive Manual, Европейская Алюминиевая Ассоциация, 2013