एल्यूमीनियम मिश्र धातु के साथ ऑटोमोटिव हल्के रुझान

एल्यूमिनियम मिश्र धातु: हल्के ऑटोमोबाइल के निर्माण के लिए मुख्य बल 1

चित्रा 1. यूरोपीय कारों में प्रयुक्त एल्यूमीनियम की औसत मात्रा में परिवर्तन
आज, "लाइटवेट" शब्द ऑटोमोटिव उद्योग की शब्दावली से मीडिया समाचारों में उच्च-आवृत्ति शब्दावली में विकसित हुआ है। "मेड इन चाइना 2025" में हल्के वजन को भी ऑटोमोबाइल उद्योग के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण दिशा माना गया है। आसान शब्दों में कहें तो लाइट-वेटिंग का मतलब वाहन की मजबूती और सुरक्षा सुनिश्चित करते हुए जितना हो सके वाहन का वजन कम करना है, जिससे वाहन की शक्ति में सुधार होता है, ईंधन की खपत कम होती है और निकास प्रदूषण कम होता है। हाल के वर्षों में, जैसा कि पर्यावरण संरक्षण और ऊर्जा संरक्षण की आवश्यकताएं सख्त हो गई हैं, ऑटोमोबाइल लाइटवेटिंग दुनिया के ऑटोमोबाइल के विकास में एक अजेय प्रवृत्ति बन गई है। यूरोपियन एल्युमीनियम एसोसिएशन के अनुसार, प्रत्येक 100 किग्रा कार की गुणवत्ता प्रति 100 किलोमीटर पर 0.6 लीटर ईंधन बचा सकती है और CO2800-900g कम कर सकती है। एल्यूमीनियम में स्टील का केवल 1/3 घनत्व होता है और इसमें अच्छी प्लास्टिसिटी और रिकवरी होती है। यह ऑटोमोबाइल के लिए एक आदर्श हल्की सामग्री है। 1970 के दशक के पहले तेल संकट के दौरान, तेल की बढ़ती कीमतों के सामने, दुनिया भर के वाहन निर्माताओं ने स्टील रेडिएटर, सिलेंडर हेड और बंपर बनाने के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग करने की कोशिश की। ईंधन दक्षता। तब से, ऑटोमोबाइल में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का अनुपात बढ़ रहा है। प्रसिद्ध कंसल्टिंग फर्म डकर वर्ल्डवाइड द्वारा जारी शोध आंकड़ों के अनुसार, 1990 के बाद से यूरोपीय कारों में एल्यूमीनियम की औसत खपत 50 किलोग्राम से वर्तमान 151 किलोग्राम तक तीन गुना हो गई है, और 2025 में बढ़कर 196 किलोग्राम हो जाएगी।

एल्यूमिनियम मिश्र धातु: हल्के ऑटोमोबाइल के निर्माण के लिए मुख्य बल 2

चित्रा 2. यूरोपीय ऑटोमोटिव एल्यूमीनियम (140 किग्रा) वितरण अनुपात (2012 डेटा)
वर्तमान में, हल्के वाहनों का चलन अधिक से अधिक उग्र होता जा रहा है, और हब, इंजन, रेडिएटर और तेल पाइप में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। शरीर की गुणवत्ता कार के कुल द्रव्यमान का लगभग 40% है। पूरी कार का वजन घटाने के लिए कार की बॉडी का वजन अहम भूमिका निभाता है। 2016 के यूरोपीय निकाय सम्मेलन (यूरोकारबॉडी 2016) के अनुसार, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की आवेदन दर बॉडी-इन-व्हाइट के कुछ उच्च-अंत मॉडल की गुणवत्ता के आधे से अधिक तक पहुंच गई है (अर्थात, शरीर जो वेल्डेड है लेकिन चित्रित नहीं है ) उदाहरण के लिए, एस्टन मार्टिन की डीबी11 एल्यूमीनियम मिश्र धातु आवेदन दर 86.1% जितनी अधिक है, दूसरी पीढ़ी की होंडा NSX (एक्यूरा NSX) 79.0% है, और 5 वीं पीढ़ी की लैंड रोवर डिस्कवरी 62.9% है। हालांकि, सामान्य मॉडलों के शरीर पर एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का अनुप्रयोग अभी भी अपेक्षाकृत छोटा है। जानी-मानी कंसल्टिंग फर्म डकर वर्ल्डवाइड के आंकड़ों के मुताबिक, 2015 में कार बॉडीज में एल्युमिनियम अलॉय पैनल्स की पैठ केवल 4% थी। आज, ऑल-एल्युमिनियम बॉडीवर्क अभी भी पिरामिड के सिरे पर एक तकनीक है, और इसका उपयोग केवल कुछ उच्च अंत मॉडल पर। लाइटवेट बॉडी लाइटवेट निर्माताओं के विकास में एक महत्वपूर्ण शोध विषय है।

एल्यूमिनियम मिश्र धातु: हल्के ऑटोमोबाइल के निर्माण के लिए मुख्य बल 3

चित्रा 3. एस्टन मार्टिन डीबी 11 एल्यूमीनियम मिश्र धातु आवेदन वितरण

2. वाहनों के लिए मुख्य प्रकार के एल्यूमीनियम मिश्र धातु

वर्तमान में, ऑटोमोबाइल के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को मूल रूप से डाई-कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र और विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से मरने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है, जो लगभग 66% के लिए जिम्मेदार है। विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातु को आगे लुढ़का हुआ शीट (18%), एक्सट्रूडेड शीट (11%) और जाली भागों की एक छोटी मात्रा (5%) में विभाजित किया जा सकता है। यह ध्यान देने योग्य है कि हालांकि 2016 में कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातु अभी भी ऑटोमोटिव एल्यूमीनियम मिश्र धातु का मुख्य रूप है, 2012 की तुलना में इसकी हिस्सेदारी में 8 प्रतिशत की गिरावट आई है। इसके विपरीत, हल्के शरीर के विकास के कारण, लुढ़का हुआ हिस्सा शीट 2012 में 13% से बढ़कर 2016 में 18% हो गई। साथ ही, एक्सट्रूडेड प्रोफाइल और फोर्जिंग का हिस्सा ज्यादा नहीं बदलता है।

एल्यूमिनियम मिश्र धातु: हल्के ऑटोमोबाइल के निर्माण के लिए मुख्य बल 4

चित्रा 4. 2016 और 2012 में यूरोपीय ऑटोमोटिव एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना

ए. कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातु

कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातु अधिकांश ऑटोमोबाइल में एल्यूमीनियम मिश्र धातु का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला प्रकार है, और व्यापक रूप से संरचनात्मक भागों जैसे पहियों, इंजन भागों, अंडरफ्रेम, सदमे अवशोषक ब्रैकेट और अंतरिक्ष फ्रेम में उपयोग किया जाता है। ऑटोमोटिव उद्योग में, कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातु के पहिये उच्च एल्युमिनाइजिंग दरों के साथ सबसे तेजी से बढ़ने वाले हिस्से हैं। वर्तमान में, अधिकांश एल्यूमीनियम मिश्र धातु के पहिये A356 मिश्र धातु का उपयोग करके कम दबाव वाले कास्टिंग द्वारा निर्मित होते हैं, और कुछ उच्च श्रेणी के पहिये एक्सट्रूज़न कास्टिंग, डाई फोर्जिंग या कताई द्वारा निर्मित होते हैं। सिलेंडर ब्लॉक और इंजन के सिलेंडर हेड दोनों को अच्छी तापीय चालकता और संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, जो एल्यूमीनियम मिश्र धातु का लाभ है। वर्तमान में, बड़ी संख्या में घरेलू और विदेशी कारों में एल्यूमीनियम सिलेंडर ब्लॉक और सिलेंडर हेड का उपयोग किया जाता है, लेकिन अभी भी कुछ जगहों पर कच्चा लोहा का उपयोग किया जाता है जहां उच्च शक्ति और उच्च प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। हाल के वर्षों में, नए अल-सी-क्यू-एमजी-फे मिश्र धातुओं के विकास और संबंधित कास्टिंग प्रौद्योगिकियों के विकास ने एल्यूमीनियम मिश्र धातु कास्टिंग को उच्च प्रदर्शन प्राप्त करने में सक्षम बनाया है, और डीजल इंजन सहित इंजन घटकों में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के आवेदन को बढ़ावा दिया है। सिलेंडर हेड के लिए कास्टिंग विधियां भी विविध हैं, जैसे गुरुत्वाकर्षण कास्टिंग और कम दबाव कास्टिंग। इसके अलावा, कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का व्यापक रूप से संरचनात्मक भागों जैसे शॉक एब्जॉर्बर ब्रैकेट, इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक और संरचनात्मक अलमारियाँ में उपयोग किया गया है। चूंकि ये घटक ज्यादातर जटिल आकार वाले पतली दीवार वाले सदस्य होते हैं, इसलिए इन्हें अक्सर अल-सी मिश्र धातु का उपयोग करके उच्च दबाव कास्टिंग विधि द्वारा निर्मित किया जाता है।

बी.विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातु

कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की तुलना में, ऑटोमोबाइल में विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का औसत अनुप्रयोग हिस्सा अभी भी छोटा है। डकर वर्ल्डवाइड के एक सर्वेक्षण के अनुसार, विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातु 2016 में ऑटोमोटिव एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के केवल 34% (रोल शीट के लिए 18%, एक्सट्रूडेड प्रोफाइल के लिए 11% और फोर्जिंग के लिए 5%) के लिए जिम्मेदार थे। हालांकि, कुछ उच्च अंत मॉडल में जो एक पूर्ण-एल्यूमीनियम बॉडी का उपयोग करते हैं, विकृत एल्यूमीनियम का हिस्सा कास्ट एल्यूमीनियम की तुलना में बहुत अधिक है। वर्तमान में, उद्योग ने सभी एल्यूमीनियम शरीर प्रौद्योगिकी सहित विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के अनुसंधान और विकास और अनुप्रयोग प्रौद्योगिकी में भारी निवेश किया है, और इसके अनुपात में तेजी से वृद्धि हुई है। डकर वर्ल्डवाइड भविष्यवाणी करता है कि एल्यूमीनियम मिश्र धातु शरीर प्रौद्योगिकी के तेजी से विकास के कारण, ऑटोमोबाइल में विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातु (विशेष रूप से लुढ़का चादरें) का अनुप्रयोग तेजी से विकास में प्रवेश करेगा (जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है)।
ऑटोमोटिव विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातु में मुख्य रूप से एक 5xxx श्रृंखला (Al-Mg प्रकार), एक 6xxx प्रकार (Al-Mg-Si प्रकार), और 2xxx श्रृंखला (Al-Cg प्रकार) और 7xxx प्रकार (Al-Zn-) की एक छोटी मात्रा शामिल है। मिलीग्राम प्रकार)। उनमें से, 5xxx श्रृंखला मिश्र धातु को गर्मी-उपचार और मजबूत नहीं किया जा सकता है, और मोल्डिंग संपत्ति उत्कृष्ट है। हालांकि, बनने के बाद, उपज बिंदु लंबा हो जाता है और सतह झुर्रियों वाली होती है, जो उत्पाद की उपस्थिति गुणवत्ता को प्रभावित करती है, और इसलिए मुख्य रूप से एक जटिल आकार जैसे कि आंतरिक पैनल के लिए उपयोग किया जाता है। 6xxx श्रृंखला मिश्र धातु को Mg और Si के ठोस घोल और Mg2Si चरण की उम्र बढ़ने की वर्षा द्वारा गर्मी-उपचार और मजबूत किया जा सकता है। कोटिंग और सुखाने के बाद ताकत में सुधार हुआ है, और दांत प्रतिरोध अधिक है, जो बाहरी पैनल और शरीर के फ्रेम की आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त है। शक्ति, कठोरता। रोल्ड शीट को छोड़कर, एक्सट्रूडेड प्रोफाइल भी महत्वपूर्ण ऑटोमोटिव विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातु हैं, जो आम तौर पर समान खंड के संरचनात्मक भागों के लिए उपयुक्त होते हैं, जैसे बम्पर, ऊर्जा अवशोषित बॉक्स, फ्रंट अनुदैर्ध्य बीम का फ्रंट सेक्शन, सिल, रियर लॉन्गिट्यूडिनल बीम का रियर सेक्शन। मध्यम शक्ति 6xxx इसकी उच्च एक्सट्रूज़न दर और सतह की गुणवत्ता के साथ-साथ एक्सट्रूज़न के दौरान उम्र सख्त गुणों के कारण एक्सट्रूडेड प्रोफाइल के लिए मुख्य सामग्री है। उच्च शक्ति वाले 7xxx एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग एक्सट्रूडेड प्रोफाइल बनाने के लिए भी किया जाता है जहां उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है। उसी समय, प्रभाव शक्ति में सुधार करने के लिए, प्रोफाइल के प्रोफाइल ज्यादातर "मुंह", "दिन" और "जाल" होते हैं।

एल्यूमिनियम मिश्र धातु: हल्के ऑटोमोबाइल के निर्माण के लिए मुख्य बल 5

चित्रा 5. एक्सट्रूडेड प्रोफाइल के लिए "दिन" प्रकार ऊर्जा अवशोषित बॉक्स (बाईं ओर टक्कर से पहले और दाईं ओर टक्कर के बाद)

3. ऑटोमोटिव एल्यूमीनियम मिश्र धातु की चुनौती और विकास दिशा

कार की लाइटवेट वेव में एल्युमीनियम मिश्र धातु महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, लेकिन उन्हें महत्वपूर्ण चुनौतियों का भी सामना करना पड़ता है। वास्तव में, लाइटवेटिंग केवल वजन कम करने के बारे में नहीं है, बल्कि वाहन के प्रदर्शन, सुरक्षा, लागत और वजन को संतुलित करने के बारे में है। वर्तमान में, ऑटोमोटिव एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का मुख्य प्रतिरोध अभी भी उच्च लागत है, जो सभी-एल्यूमीनियम बॉडी के अनुप्रयोग को केवल उच्च-अंत मॉडल तक सीमित करता है और अस्थायी रूप से बड़ी संख्या में आर्थिक मॉडल तक विस्तार करने में असमर्थ है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का प्रदर्शन सीमा भी एक महत्वपूर्ण कारक है जो इसके विकास को प्रतिबंधित करता है। कुछ हिस्सों में, यह अभी भी स्टील की जगह नहीं ले सकता है। इसी समय, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की कनेक्शन तकनीक, विशेष रूप से कच्चा लोहा-एल्यूमीनियम, स्टील-एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम-एल्यूमीनियम, आदि की बहु-सामग्री में शामिल होने की तकनीक भी ऑटोमोबाइल में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के अनुप्रयोग का एक प्रमुख कारक है। ऑडी के नए A8 D5 ने 20 से अधिक वर्षों से उपयोग में आने वाली सभी-एल्यूमीनियम बॉडी को "त्याग" दिया, और काफी वजन वाले उच्च शक्ति वाले स्टील का उपयोग किया। इससे प्रभावित होकर, D5 मॉडल ने पिछले मॉडल की तुलना में 51KG अधिक प्राप्त किया, लेकिन शरीर की मरोड़ वाली कठोरता में 24% की वृद्धि हुई है, सुरक्षा में बहुत वृद्धि हुई है, और लागत बहुत कम हो गई है।
छठे फ्रेमवर्क कार्यक्रम के तहत, यूरोपीय संघ ने 2004-2009 में नौ देशों और क्षेत्रों में 38 इकाइयों का आयोजन किया ताकि सुपर-लाइट बॉडी संयुक्त अनुसंधान और विकास परियोजना (सुपरलाइट-कार) को लागू किया जा सके। इस परियोजना के अनुभव से पता चलता है कि ऑटोमोटिव एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के आगे के विकास को नए उच्च-प्रदर्शन मिश्र धातुओं और नई उत्पादन प्रौद्योगिकियों के विकास पर ध्यान देना चाहिए। अनुसंधान एवं विकास कार्य में भी संसाधनों को एकीकृत करने की आवश्यकता है। वाहन निर्माता कच्चे माल, पुर्जों के आपूर्तिकर्ताओं और संबंधित वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थानों के साथ संयुक्त रूप से उन्नत हल्की प्रौद्योगिकियों का पता लगाने और एक हल्के औद्योगिक श्रृंखला की स्थापना को बढ़ावा देने का बीड़ा उठाएंगे।
मुख्य संदर्भ सामग्री:
1. हिर्श, जे। (2014)। ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए एल्यूमीनियम में हालिया विकास। चीन की अलौह धातु सोसायटी के लेनदेन, 24(7), 1995-2002।
2. हिर्श, जे। (2011)। अभिनव हल्के वजन वाली कार डिजाइन में एल्युमीनियम। सामग्री लेनदेन, 52(5), 818-824।
3. लाहे, सी., हिर्श, जे., बासन, डी., क्रिकी, बी., सहर, सी., गोएडे, एम., और वोक्सवैगन, एजी (2008)। बहु-भौतिक प्रकाश में एल्युमीनियम का योगदान- सुपरलाइट-कार का भार BIW डिज़ाइन [C]। HIRSCH J, SKROTZKI B, GOTTSTEIN G. एल्युमिनियम अलॉयज पर 11वें अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन की कार्यवाही में। वेनहाइम: विले-वीसीएच वेरलाग जीएमबीएच एंड कंपनी केजीए (पीपी। 2363-2373)।
4. कारों में एल्युमिनियम सामग्री। डकर वर्ल्डवाइड, https://www.ducker.com/
5. कारों में एल्युमिनियम, लाइट-वेटिंग क्षमता को अनलॉक करना। यूरोपीय एल्युमिनियम एसोसिएशन, https://www.european-aluminium.eu/
6. गोएड, एम।, स्टीहलिन, एम।, रैफलेनबेउल, एल।, कोप्प, जी।, और बीह, ई। (2009)। सुपर लाइट कार-हल्के निर्माण एक बहु-सामग्री डिजाइन और फ़ंक्शन एकीकरण के लिए धन्यवाद, यूरोपीय परिवहन अनुसंधान समीक्षा, 1: 5-10।
7.2016 यूरोपीय निकाय सम्मेलन (यूरोकारबॉडी) की जानकारी।

प्रातिक्रिया दे

आपका ईमेल पता प्रकाशित नहीं किया जाएगा. आवश्यक फ़ील्ड चिह्नित हैं *