Gépkocsiipar és alumínium

Sok éven át a szállítási iparág volt az alumínium legnagyobb végfelhasználói piaca, a felhasz­nálás nagyobb hányada a gépkocsigyártásban volt. A szektoronként megfigyelt európai alumíniumfelhasználást az 1. ábra szemlélteti.

Az alumíniumnak a gépkocsiiparban való alkalmazása számos előnnyel jár: az alumínium előnyt jelent az üzemanyagfogyasztás és a káros anyagok kibocsátásnak csökkenésében a jármű kisebb tömege miatt. Az "alumíniumintenzív" kocsik kisebb tömeget eredményeznek fokozott biztonsággal, nagyobb gyorsulással és féktelje­sítménnyel, valamint javuló kormányozhatósággal.

Az autógyártási szektorban jelenleg az alumínium 95% -át visszaforgatják. Az alumínium minőség­veszteség nélkül visszaforgatható, és az elsődleges alumínium gyártá­sához szükséges energia 95%-a vis­szanyerhető. Az alumínium visszakeringtetése a hulladékalumínium nagy ára miatt gazdaságos.

Sok autóalkatrész gyártásához már jelenleg is az alumínium a leggazdaságosabb anyag, így pl. hengerfejekhez és hűtőkhöz. Számos egyéb alkatrészhez, pl. a felfüggesztő karokhoz, a kocsiszekrény­hez, felakasztható részekhez mint pl. ajtókhoz és motorháztetőhöz az alumínium a legmegfelelőbb szerkezeti anyag, ha figyelembe vesszük a jármű teljes életciklusát (2. ábra).

Két újonnan kifejlesztett ötvözettípusnak és az alumínium sokoldalúságának köszönhetően - ami megengedi lemez, préstermék és öntvény kombinálását - a gépkocsigyártók most a szerkezet tö­megének akár 40.50% -át is megtakaríthatják. Ez számos költségelőnnyel jár:

a beruházasi oldalon, mivel a gépkocsigyártók egyrészt használni tudják meglévő berendezé­seik legnagyobb részét, vagy - a szekrény távtartókeret tervezésénél - ugrássze­rűen csökkenteni tudják egy új modell beruházási költségeit;

a termelési költség oldaláról, mert az alumínium karosszéria előállításának külön költségei az alakítási és kötési technológiák fejlesztése következtében, olyan pontig csökkentek, ahol ezeket a kocsi egyéb alkatrészeinek (amelyek mérete a kisebb tömegük miatt teljesítmény­romlás nélkül csökkenthető) változása terén elérhető költségcsökkkentések ellensúlyozzák;

az üzemeltetési költségek oldalán, mert egy tisztán alumíniumból gyártott karosszéria leg­alább 1 liter/100 km-rel csökkenti az üzemanyagfogyasztást (3. ábra). Jelenleg az átlagos gépkocsiba beépített alumínium tömege 65 kg-ot tesz ki. Már sok kocsiban alumínium van, mint pl. a Renault Safrane 136 kg, a Volvo 960 140 kg alumíniummal, ami több mint a "tisztaalumínium" Audi A8 esetében. Más, még újabb példák - amelyek igazolják az egyéb anyagoknak alumíniummal való helyettesítése terén elért fejlődést, a BMW 5-ös sorozat, a Volkswagen Polo és Seat, valamint a sportkocsik, így a Renault Spider és a Lotus Elise. Mindkettőnek alumínium felépítményszerkezete van, továbbá az alumínium keménytetős Porsche Boxter.

2. ábra. Alumínium a gékocsiban - alumíniumintenzív családi gépkocsi

3. ábra. Alumínium a gépkocsiban - üzemanyagmegtakarítás

1994-ben, ez közel 65 kt alumínium hengerelt- és préstermék és 1 Mt öntvény felhasználását jelentette. Ez az összes európai alumíniumfogyasztás 18% -át tette ki. Várható, hogy 2005-ig az átlagos gépkocsiba beépített alumínium tömege 130-150 kg-ra nő. Ha feltételezzük, hogy a gépkocsigyártás termelési adatai nem változnak, ez évi 2 MT becsült alumíniumfelhasználást jelent. Ha az alumíniumfelhasználás általános növekedését tekintjük ebben a kereskedelmi ágazatban, a hengerelt- és préstermék növekedési hányada nagyobb lesz mint az öntvényeké. De az alumínium nemcsak a szállí­tás magánszektorában, hanem a közületi szállítási szektorban is számos, gazdaságosság és környezet­védelem szempontjából értékelhető alkalmazási megoldást kínál, így a repülésben, a hajózásban, kompépítésben, az autóbusziparban, villamosoknál és mindenfajta vasúti járműveknél, ide értve a nagy sebességű vonatszerelvények számos gyors növekedését.

Az öntéstechnológia továbbfejlesztése a nagyobb értékű gépkocsialkatrészek gyártásához

Szigorú követelmény, hogy a közepes kategóriájú személygépkocsik mai, mintegy 1200 kg-os tömegét 900 kg alá szorítsák. A globális versenyképesség érdekében a tömegcsökkentésnek 2005-ig az előállítási költségek legalább 20% -os csökkenésével kell párosulnia.

4. ábra. Öntvények az ASF-ben. Az elrendezés szimmetrikus, csak az egyik oldal van megjelölve

Az Audi AG cég terveiben szerepelt az a célkitűzés, hogy a személygépkocsik tömegének csök­kentése érdekében 2000-ig meg kell valósítani a karosszéria és az alváz 1 m²-nél nagyobb, felületű integrált szerkezeti elemeinek sorozatgyártását a továbbfej­lesztett vákuumos nyomásos öntéssel, pl. a Vacural eljá­rással. Ezzel az eljárással egyesíthetők a squeeze casting és a tixoöntés előnyei. Tervezik a tető bevonását az öntött konstrukciókba. Ennek eredményeként, a jövőben csak azok a gépkocsigyártók fogják az irányadó karosszériaelképzeléseket befolyásolni, amely vállalatok az öntési folyamatok továbbfejlesztését intenzíven egyeztetik (Audi, BMW, Fiat, Honda, MB, VW).

Kiindulva az Audi A8 személygépkocsi ASF (alumínium-space-frame)-koncepciójából (4. ábra), a külső borítás önthetőségének megvalósításával - új karosszéria-építési módszert tesznek lehe­tővé a nagy sorozatú gyártásban, ami a könnyűfém öntvények összes tömegének növekedéséhez vezet egy gépkocsiban (5. ábra).

Könyvészet

Krállics Gy.-Ziaja Gy.: Hipereutektikus Al-Si-Ni ötvözetek alakítási szilárdságának megha­tározása, Anyagvizsgálók Lapja, 4/1998, pp. 101-104.

Wanke P.-Heck K.: Az öntéstechnológia továbbfejlesztése a nagyobb értékű gépkocsialkatré­szek gyártásához, Öntészet, 1/1996, p. 11-13.

Dermer D.: Legújabb fejlődés az európai piacokon, Öntészet, 1/1997, pp. 21-28