Audi A8: Aluminium und Stahl
IM 1994 Jahr begann die Produktion des Autos Audi A8 (D2) - eine viertürige Limousine der Executive-Klasse. Seitdem hat es einen langen Weg zurückgelegt: von einer fast ausschließlich aus Aluminium bestehenden Karosserie zu einer Erhöhung des Stahlanteils in der Karosserie., sowie der Einsatz neuer Materialien – Kohlefaser und Magnesium – im Audi A8 (D5).
Audi A8 D2 – Aluminiumkörper
Raumrahmen
Die Neuheit des Audi A8 war das, dass bei seiner Entwicklung erstmals das Konzept einer räumlich selbsttragenden Karosseriestruktur - ASF (Audi Space Frame) verwendet wurde. Dieses Konzept setzte sich in nachfolgenden Audi-Modellen fort., einschließlich, Aluminiumkarosserie Audi A2.
Bild 1 -Audi A8 (D2)
Bild 2 -Aluminiumkarosserie Audi A8 (D2)
Die Essenz dieses Konzepts ist, um das Körpergewicht so weit wie möglich zu reduzieren, indem die verschiedenen Formen von Aluminiumprodukten im Fahrzeug genutzt werden:
- Aluminiumbleche,
- Aluminiumprofile und
- Aluminiumguss.
In diesem Konzept sind die Rollen der verschiedenen Komponenten einer selbsttragenden Fahrzeugkarosserie klar getrennt:
- Profile - Lasten tragen;
- blätter - sorgen für Steifigkeit;
- Gussteile - dienen als Verbindungselemente.
Aluminiumskelett
Die selbsttragende Karosserie des Audi besteht aus einer Skelettstruktur, aus hohlen Aluminiumprofilen. Diese Aluminiumprofile können gerade oder gebogen sein (2D oder 3D). Verwenden Sie ggf. Aluminiumprofile mit mehreren Kavitäten mit speziell ausgelegtem Querschnitt. In den am stärksten beanspruchten Ecken und anderen Fugen werden Karosserieelemente meist mit komplexen, dünnwandige Aluminiumbaugruppen. Diese Aluminium-Druckgussteile werden im Hochdruck-Vakuum geformt.
Bild 3 - Explosionsansicht
Aluminiumkarosserie Audi A8 (D2)
Aluminiumsorten in der Karosserie
Das Auto Audi A8 (D2) wurde mit 1994 durch 2002 Jahr. Sein Aluminiumkörper hatte ein Gewicht 249 kg (ohne Türen) - ein 200 kg leichter als Stahlkörper. Dieses Aluminiumgehäuse beinhaltet 334 Einzelheiten:
- 47 Aluminiumprofile (14 % Gewicht);
- 50 Gussteile (15 %) und
- 237 Blechstanzteile (71 %).
Im Vergleich zum Vorgänger – Stahl – Karosseriestruktur, die Anzahl der Einzelteile wurde um . reduziert 25 %.
Die ersten selbsttragenden Aluminiumkarosserien von Audi enthielten:
- Gebogene Aluminiumprofile, flach (2D) und räumlich (3D), Legierung 6060
- Äußere Karosseriebleche aus Aluminiumlegierung 6016
- Interne Platten aus Aluminiumlegierungsblechen 6009
- Tragende Platten aus Aluminiumlegierung 5182
- Gussknotenteile aus A356 Aluminiumlegierung
Die Fertigung der Aluminiumkarosserie des ersten A8 (D2) zeichnete sich durch einen geringen Automatisierungsgrad aus.. Die Karosserie wurde für ca. zusammengebaut 75 % manuell. Verbindungen zu gegossenen Knotenteilen, die durch MIG-Schweißen hergestellt wurden, diente zum Ausgleich von Toleranzen.
Körperwärmebehandlung
Ein weiteres Merkmal der D2-Karosserie war die Wärmebehandlung der gesamten Karosserie während 210 ºС während 30 Minuten kurz vor dem Lackieren. Der Zweck dieser Operation war, zur Sicherstellung der notwendigen Festigkeit der Karosserie durch ideale - künstliche - Alterung von Profilen und Blechen aus Legierungen der Reihe 6xxx (AlMgSi).
Spätere Erfahrungen zeigten jedoch, dass keine separate Wärmebehandlung des Körpers erforderlich ist, und es wurde bereits beim nächsten Audi-Modell mit Aluminiumkarosserie abgesagt - Audi A2. Stattdessen wurde die erforderliche Karosseriefestigkeit beim Erhitzen im Ofen während der Karosserielackierung erreicht.. Die Sache ist, dass bei diesem Lackiervorgang der Körper in ein Kataphoresebad getaucht und anschließend ca 20 Minuten bei Temperatur 180 ºS. Diese Erwärmung erwies sich als ausreichend für eine effektive Härtung von Aluminiumlegierungen der Serie 6xxx durch künstliche Alterung..
Chemische Zusammensetzung von Aluminiumlegierungen
Die wichtigsten Legierungselemente sind rot hervorgehoben, Blau – Hilfslegierungselemente und strengere Anforderungen an Verunreinigungen.
Audi A8 D5: Rückkehr zum Stahl
40 % werden
aber, es wurde bekannt [2], dass die Karosserie des neuen Modells Audi A8 D5 Release 2018 enthält mehr als 40 % werden. Dies stellt eine Umkehrung von 180 Grad vom fast ganz aus Aluminium bestehenden Körper, entwickelt für den Audi A8 D2 in 1994 Jahr.
Das Designzentrum der Firma Audi Leichtbauzentrum sagte [3], dass es in Zukunft keine Autos mit Vollaluminium-Karosserie geben wird. Stahl wird bei der Entwicklung von Autos eine besondere Rolle spielen, die in Härtewerkzeugen thermisch gehärtet werden. Diese Stähle werden bei hohen Temperaturen durch Erhitzen in einem Ofen und Heißprägen mit einem gekühlten Werkzeug verarbeitet (Abbildung 4). Hohe Abkühlgeschwindigkeit in der Matrize sorgt für Strukturbildung, was auf 100 % bestehend aus Martensit. Diese Stähle enthalten normalerweise Bor, um die Härtbarkeit zu erhöhen..
Debüt von Magnesium im Audi A8 A
Audi kommt mit Magnesium etwas spät, die andere Hersteller schon so oder so einsetzen. Magnesium ist noch leichter als Aluminium: seine Dichte ist nur 1,74 g / cm3. Der neue Audi A8 enthält bereits ein Magnesiumbauteil in Form eines Distanzstücks zwischen den vorderen Federtellern (Bild 4). Sein Hauptzweck besteht darin, die Torsionssteifigkeit zu erhöhen..
Bild 4 – Audi A8 D5 Aluminiumkarosserie, werden, Kohlefaser und Magnesium
Gewichtszunahme
Die Wende von Aluminium zu Stahl wird durch die Daten zur Veränderung des Gewichtsverhältnisses der Materialien in der Karosseriestruktur des Audi A8 bestätigt (Tabelle 1). Als Ergebnis, z.B, Körpergewicht ist auf ca. . gestiegen 280 kg statt 230 kg vom Vorgängermodell [3].
Tabelle – Veränderungen in der Materialzusammensetzung der Karosserie des Audi A8 [3]
Warum mehr Stahl?
Drei Gründe werden im Audi Design Center [2] genannt:
- Die wichtigste Eigenschaft eines Autos ist seine Crashfestigkeit.. Neue erhöhte Sicherheitsanforderungen, und die Notwendigkeit eines zusätzlichen Schutzes des Lithium-Ionen-Akkus, forderte die Verwendung von hochfestem Warmarbeitsstahl zur Verstärkung der inneren “Zellen” Autoinnenraum.
- Außerdem, die Verwendung von Stahl trägt zu einer Erhöhung der Torsionssteifigkeit der Karosserie bei - um 24 % im Vergleich zum alten Design. Dies verbessert das Fahrzeughandling..
- Schließlich, Stahl hat bessere akustische Eigenschaften, Geräuschreduzierung im Auto.
Aluminium bleibt ein wichtiger Akteur
Aluminium hat noch ca. 58 % Körpergewicht Audi A8 (D5) und wird in drei Haupttypen verwendet: Gussteile, gepresste Profile und Platten. Gusskomponenten bilden wichtige Strukturteile, und sind auch "Knoten", an denen andere Teile befestigt sind. Trotz des höheren Gewichts dieses Modells im Vergleich zu den Vorgängermodellen, neue Version auf 40 % Einfacher, als, wenn es ganz aus stahl wäre.
Quellen:
1. Das Aluminium-Automobilhandbuch, Europäischer Aluminiumverband, 2013
2. https://www.greencarcongress.com/2017/05/20170512-audia8.html
3. https://www.autonews.com/article/20170724/OEM03/170729928/aluminum-pioneer-takes-steel-path
