Automobil-Druckguss und Gussaluminiumlegierungen

Aluminiumlegierungen weisen eine Reihe hervorragender Leistungen und hocheffizienter Energieeinsparungs- und Umweltschutzeffekte auf. Die Anwendung von Aluminiumlegierungen in Automobilen und Motorrädern nimmt zu, und auch der Anteil der verwendeten Materialien in der Struktur nimmt von Jahr zu Jahr zu. Die Reduzierung der Masse des Autos ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, seinen Einsatzbereich zu erweitern. Um das Gewicht des Autos erheblich zu reduzieren, ist es notwendig, Aluminiumlegierungsmaterialien zu verwenden, um die Stahlteile wie Karosserie (ca. 30 %), Motor (ca. 18 %), Getriebesystem (ca. 15 %) und Fahrsystem zu ersetzen. ca. 16 % und Räder (ca. 15 %) usw., die einen großen Teil des Fahrzeuggewichts ausmachen.

Unter der Aluminiumlegierungen in Automobilen verwendet, Druckguss Aluminiumlegierungen und andere Aluminiumgusslegierungen machen etwa 80 % aus, verarbeitete Aluminiummaterialien (Platten, Bänder, Folien, Rohre, Stangen, Profile, Drähte, Schmiedeteile, Pulver und Pasten) machen nur etwa 20 % aus, Tendenz steigend Bei der Verwendung von Aluminiumplatten und -streifen für Karosserien wird der Anteil von Aluminiummaterialien von Jahr zu Jahr zunehmen, die Steigerungsrate wird jedoch nicht groß sein. Bei den Gussprodukten mit Aluminiumlegierungen machte die Druckgussproduktion etwa 70 % der Gussproduktproduktion aus, so dass Druckgussaluminiumlegierungen im Automobilaluminium 55 % ausmachten, natürlich in jedem Land bei der Verwendung von Aluminium in diesem Anteil werden unterschiedlich sein, liegen aber im Bereich von 54 % bis 70 %. Der japanische Aluminiumguss- und Druckgussverbrauch von 2003 bis 2008 ist in Tabelle 1 aufgeführt.

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Die Verwendung von Aluminiumlegierungen anstelle der Gusseisenproduktion in Automobilteilen lässt sich bis in die 1940er Jahre zurückverfolgen, als einige europäische Automobilfabriken, wie beispielsweise der italienische Fiat, Ansaugrohre und Zylinderköpfe aus Aluminiumlegierungen entwickelten und mit der Produktion einer kleinen Anzahl davon begannen . In den 1950er Jahren führte Australien das britische Unternehmen ein Niederdruckguss Technologie zur Herstellung von Automobil-Aluminiumgussteilen. Gleichzeitig verbesserte die Bundesrepublik Deutschland die Niederdruckgusstechnologie weiter, um Aluminiumlegierungsteile mit komplexen Strukturen herzustellen. Die Vereinigten Staaten von Amerika General Motors begannen auch mit der Massenproduktion von Aluminiumgussteilen für Autos, wie luftgekühlten Zylinderköpfen, Kurbelgehäusen, Motorabdeckungen usw. Nach den 1960er Jahren wurden aufgrund der Entwicklung der Hochdruck-Druckgusstechnologie Aluminiumlegierungen auf Basis von Aluminiumlegierungen hergestellt Der Einsatz von Leichtmetallen im Automobil nahm stark zu und legte den Grundstein dafür, dass die moderne Automobilindustrie in großem Umfang Aluminiumgussteile verwendet, um das Gewicht des Autos zu reduzieren.

Fast 20 Jahre lang hat die Anwendung von Aluminiumgussteilen in der weltweiten Automobilindustrie laut Statistik die weltweite Gesamtproduktion von Aluminiumgussteilen jedes Jahr um mehr als 3 % der Wachstumsrate und die Gesamtproduktion von Aluminiumgussteilen um 60 % erhöht 70 % der Aluminiumgussteile werden im Automobilbau verwendet, so dass die weltweite Produktion und Anwendung von Aluminiumgussteilen in der Automobilindustrie eine enge Verbindung hergestellt hat. Die Automobilindustrie ist bei der Anwendung von Aluminiumgussteilen und der Entwicklung Japans am bedeutendsten. In den frühen 1970er Jahren erweiterten viele japanische Automobilunternehmen die Anwendung von Aluminiumlegierungen in der Automobilmotorenforschung, begannen, in großem Umfang Aluminiumgussteile anstelle von Gusseisen für die Herstellung von Ansaugrohren und Zylinderköpfen zu verwenden, und begannen mit der Produktion kleinerer Mengen Aluminiummotoren. In den letzten Jahren war Japan bei der Entwicklung von Aluminiumgussteilen und Kunststoffanwendungen weltweit führend. Das japanische Auto war schon immer kompakt, komfortabel, leicht, wirtschaftlich sowie sicher und zuverlässig und nimmt einen gewissen Anteil ein des europäischen und amerikanischen Marktes.

Tabelle 2

Tabelle 2 für Nordamerika, die Europäische Union und Japan in den Jahren 2002, 2006 und 2009, die Produktion wichtiger Aluminiumlegierungsteile für leichte Nutzfahrzeuge; und der Anteil des globalen Aluminiumgehalts von leichten Nutzfahrzeugen ist in Abbildung 1 dargestellt [1].

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1 Der Anteil verschiedener Automobilaluminiummaterialien

Im modernen Automobilbau werden alle Arten von Aluminium verwendet, vor allem Druckguss und Guss. Die am weitesten verbreiteten Aluminiumlegierungen werden am häufigsten verwendet, insbesondere die größte Menge an recycelten Aluminiumlegierungen. Die weltweite jährliche Produktion von Gussaluminiumlegierungen beträgt etwa 80 % und wird bei der Herstellung von Automobilen verwendet Druckguss und andere Gussteile. 2003 ~ 2008 Die Nachfrage der japanischen Automobilindustrie nach Aluminium und verschiedenen Aluminiumsorten machte den Anteil in Tabelle 3 aus. 2003 ~ 2008 in 6 Jahren, Druckguss und Guss von Aluminiumlegierungen sowie der Anteil von Aluminium in der Automobilindustrie. Von 2003 bis 2008 betrug der durchschnittliche Anteil von Druckguss und Guss in 79.1 Jahren 6 %, mit der Zeit ging der Anteil von Druckguss und Gusseinsatz jedoch leicht zurück, beispielsweise betrug dieser Anteil 1983 88.4 %, 1993 Sie fiel auf 81.9 %, und im Jahr 2003 wurde sie auf 79.1 % gesenkt. Bis 2008 bleibt sie nahezu unverändert, und danach wird der Rückgang noch etwas größer ausfallen.

Tabelle 3

Die Lieferungen von Aluminiumgusslegierungen in die USA für den Zeitraum 2000 bis 2008 sind in Tabelle 4 aufgeführt. Abbildung 2 zeigt den Anteil der verschiedenen Arten von Aluminiumgussteilen, die in den USA im Jahr 2008 versandt wurden. Aus diesen Daten geht hervor, dass der Anteil des Aluminiumlegierungsdruckgusses in den Vereinigten Staaten mit etwa 25 Prozentpunkten oder mehr viel geringer ist als in Japan, aber immer noch einen Aufwärtstrend zeigt, wobei der Anteil in den zweiten Jahren des neuen Jahrhunderts höher ist als in den ersten Jahren Jahre des Anteils einiger höher.

Tabelle 4
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Die Lieferungen der nordamerikanischen Aluminiumindustrie (USA und Kanada) an die Automobilindustrie im Zeitraum 2000 bis 2008 sind in Tabelle 5 aufgeführt.

Tabelle 5

2 Guss- und Druckgusslegierungen aus Aluminium

Unter dem in Automobilen verwendeten Aluminium machen Gussprodukte (Druckguss und Guss) 74 % bis 80 % aus, wobei Japan am höchsten ist, Deutschland am niedrigsten ist und China sowie andere Länder und Regionen dazwischen liegen, während Druckguss darin liegt Gussprodukte machen 53 % bis 70 % aus, wobei Japan mit 70 % am höchsten und schwach ist, die Vereinigten Staaten mit 55 % am niedrigsten sind und China sowie andere Länder und Regionen im Mittelfeld liegen.

  1. 1 Chinas Zusammensetzung der Aluminiumdruckgusslegierung

Gemäß der Norm GB/T 15115-2009 ist die chemische Zusammensetzung der chinesischen Druckguss-Aluminiumlegierung in Tabelle 6 dargestellt.

Tabelle 6

2.1.2 Leistung und andere Eigenschaften

Die Bewertung der Leistung und anderer Eigenschaften jeder Druckguss-Aluminiumlegierung in der Norm GB/T 15115-2009 ist in Tabelle 7 dargestellt, in der die Legierungen YL101, YL104, YL112 und YL113 insgesamt eine bessere Leistung aufweisen, während dies bei den anderen Legierungen der Fall ist schlechtere Leistung.

Tabelle 7

2.1.3 Eigenschaften und Anwendungen von Aluminiumdruckgusslegierungen

GB/T 15115-2009 in Form eines informativen Anhangs zu den Eigenschaften jeder Druckguss-Aluminiumlegierung mit einer kurzen Beschreibung und Beispielen ihrer typischen praktischen Anwendungen (Tabelle 8), Dutzenden von Automobil- und Motorradteilen, wie z. B. Rädern, Getrieben Zylinderköpfe, Motorteile, Riemenscheiben, Kolben, Ölpumpengehäuse usw. werden mit dieser Art von Legierung druckgegossen (Abbildung 3, Abbildung 4).

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2.2 Japanische Aluminiumdruckgusslegierungen

Die chemische Zusammensetzung japanischer Aluminiumdruckgusslegierungen ist in Tabelle 9 (JIS H-2118) aufgeführt, und die wichtigsten Bezeichnungen für Aluminiumdruckgusslegierungen für mehrere Länder sind in Tabelle 10 aufgeführt.

Tabelle 9
Tabelle 10
  1. 3 Gießen von Aluminiumlegierungen in China

Gemäß der Norm GB/T 1173-1995 besteht der Code für die Gussaluminiumlegierung aus den Buchstaben „Z“ und „L“ (sie sind „Guss“ und „Aluminium“ im ersten chinesischen Pinyin). Der Code für die Gussaluminiumlegierung besteht bestehend aus den Buchstaben „Z“, „L“ (das sind die Anfangsbuchstaben von „cast“ bzw. „aluminum“ im chinesischen Pinyin) und den drei darauffolgenden arabischen Ziffern. Die erste Zahl nach ZL gibt die Legierungsreihe an, wobei 1, 2, 3 und 4 jeweils die Legierungen der Al-Si-, Al-Cu-, Al-Mg- und Al-Zn-Reihen angeben, und die zweite und die dritte Zahl Geben Sie nach ZL die Sequenznummer an.

Die zweite und dritte Zahl nach ZL geben die Sequenznummer an. Bei hochwertigen Legierungen ist den Zahlen der Buchstabe „A“ angehängt.
Legierungsgussverfahren, metamorpher Behandlungscode für.
S – Sandguss
J – Metallformguss
R – Feinguss
K – Muschelguss
B – Metamorphische Behandlung.
Die Legierungszustandsbezeichnungen sind.
F – im Gusszustand; T1 – künstliches Altern; T2 – künstliches Altern; T3 – künstliches Altern
T1 – künstliche Alterung; T2 – Glühen; T3 – Glühen; T4 – Glühen
T2 – geglüht; T4 – Behandlung mit fester Lösung plus natürliche Alterung; T5 – Behandlung mit fester Lösung plus natürliche Alterung
T4 – Behandlung mit fester Lösung und natürlicher Alterung
T5 – Behandlung mit fester Lösung plus unvollständige künstliche Alterung; T6 – Behandlung mit fester Lösung plus künstliche Alterung
T6 – Behandlung mit fester Lösung plus vollständige künstliche Alterung; T7 – Behandlung mit fester Lösung plus künstliche Alterung; T8 – Glühen; T9 – Glühen
T7 – Behandlung mit fester Lösung plus Stabilisierung; T8 – Behandlung mit fester Lösung plus künstliche Alterung; T9 – Behandlung mit fester Lösung plus künstliche Alterung
T8 – Behandlung mit fester Lösung plus Erweichungsbehandlung.

  1. 3. 1 Chemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung der Aluminiumgusslegierung ist in GB/T1173-1995 und der zulässige Gehalt an Verunreinigungen ist in GB/T1173-1995 dargestellt.

Al-Si-Legierungen, die verdichtet werden müssen, werden mit Natrium (das Natriumsalz enthält) behandelt, und andere Verdichtungsmittel oder Verdichtungsmethoden sind zulässig, ohne die Leistung der Legierungen zu beeinträchtigen. Bei Verwendung in der Meeresumwelt beträgt w(Cu) in der ZL101-Legierung ≤0.1 %. Der Siliziumgehalt der ZL203-Legierung darf beim Gießen mit einer Metallform w(Si) = 3.0 % betragen.

Für die ZL105-Legierung w(Fe) > 0.4 ​​% sollte der Massenanteil von Mangan mehr als die Hälfte des Eisens betragen. Wenn ZL201- und ZL201A-Legierungen für Teile verwendet werden, die bei hohen Temperaturen betrieben werden, sollte w(Zr) = 0.05 % bis 0.20 % hinzugefügt werden.

Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften dürfen ZL101- und ZL102-Legierungen Yttrium w (Y) = 0.08 % ~ 0.20 % enthalten; ZL203-Legierungen dürfen w (Ti) = 0.08 % ~ 0.20 % haben. In diesem Fall beträgt ihr Eisengehalt w(Fe) ≤ 0.3 %.

Aluminiumlegierungen im Kontakt mit Lebensmitteln: Beryllium ist nicht zulässig; w(As) ≤0.015 %; w(Zn) ≤0.3 %; w(Pb) ≤0.15 %.

Wenn die Summe der Verunreinigungen zur Angabe des Verunreinigungsgehalts verwendet wird, sollte der Massenanteil jedes nicht aufgeführten Elements nicht mehr als 0.05 % betragen, sofern nicht anders angegeben.

  1. 3. 2 Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften von Gussaluminiumlegierungen sind in der Norm GB/T1173-1995 dargestellt. Die mechanischen Eigenschaften werden anhand einzelner Gussproben getestet. Der Durchmesser der Probe beträgt (12 ± 0.25) mm und der Markierungsabstand beträgt das Fünffache des Durchmessers Die Probe kann getestet werden, indem 1-3 Grundproben aus demselben Ofengussstück geschnitten werden.

  1. 3. 3 Lösungsglühen von Aluminiumgusslegierungen

Die Spezifikationen für die Behandlung mit einer festen Lösung aus Aluminiumgusslegierungen sind in Tabelle 11 aufgeführt.

Tabelle 11

Bei der Behandlung mit fester Lösung liegt die Beladungstemperatur im Allgemeinen unter 300 °C und die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs (auf die Temperatur der festen Lösung) beträgt 100 °C/h. Wenn während der Behandlung mit fester Lösung ein Halten der Phase erforderlich ist, sollte die Temperatur auf einem konstanten Niveau gehalten werden. Die Behandlung mit fester Lösung, wie z. B. die Notwendigkeit einer Stufenisolierung, zwischen den beiden Stufen darf nicht kühl bleiben und muss direkt die Temperatur der zweiten Stufe erreichen. Nach der Mischkristallbehandlung wird die Abschreckungsübertragungszeit auf 8 s bis 30 s (abhängig von der Art der Legierung und der Teile) gesteuert, die Temperatur des Abschreckmediums wird vom Hersteller entsprechend der Legierung und der Art der Teile angegeben und die Alterung ist abgeschlossen. Kühlmedium für den Raum Temperatur Luft.

  1. 3. 4 Die chemische Zusammensetzung japanischer und deutscher Aluminiumgusslegierungen ist in Tabelle 12 (JISH5202) aufgeführt.
  2. 4 Hochfeste Aluminiumgusslegierung für die Automobilindustrie
Tabelle 12

Der Leichtbau im Automobilbereich ist ein wichtiges Thema bei der Entwicklung moderner Automobile. Seine grundlegenden Anforderungen bestehen darin, sicherzustellen, dass die Qualität und Funktion des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt wird, unter der Prämisse, die Qualität von Teilen und Komponenten zu minimieren, den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Emissionen zu reduzieren Verschmutzung; im Automobil, um die Qualität des reduzierten Kraftstoffverbrauchs zu verringern, gleichzeitig die Emissionen zu reduzieren und eine hohe Ausgangsleistung, ein hohes Ansprechverhalten, geringe Geräuschentwicklung, geringe Vibrationen, gute Manövrierfähigkeit, hohe Zuverlässigkeit und hohen Komfort usw. anzustreben; Gleichzeitig ist es im Automobil-Leichtbau am besten, den Preis zu senken oder auf einem angemessenen Niveau zu bleiben, mit kommerzieller Wettbewerbsfähigkeit, das heißt, die Leichtbautechnologie des Autos muss die Qualität, Leistung und den Preis berücksichtigen.

Die Praxis hat gezeigt, dass die größtmögliche Verwendung von hochfesten Aluminiumlegierungen für die Herstellung von Automobilteilen eine der effektivsten Maßnahmen zur Erzielung von Leichtbau im Automobilbereich ist. Die Eigenschaften hochfester Aluminiumlegierungen für den Automobilguss sind in Tabelle 13 aufgeführt

Tabelle 13

Ein Kommentar

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