Aluminiumlegeringen gebruikt voor brandstoftanks van voertuigen
Met de trend naar lichtere bedrijfsvoertuigen worden aluminiumlegeringen steeds vaker toegepast in carrosseriestructuren, deuren en brandstoftanks om het voertuiggewicht te verminderen. Aluminium heeft een lage dichtheid, een hoge sterkte-tot-gewichtsverhouding en een sterke corrosieweerstand, waardoor het een praktisch materiaal is voor brandstoftanks voor auto's en ook het laadvermogen en de brandstofefficiëntie verhoogt. De brandstoftankplaat moet bovendien voldoen aan de gespecificeerde treksterkte, rek- en corrosieweerstand om de veiligheid en levensduur te garanderen.
Aluminiumplaat voor brandstoftanks wordt over het algemeen geproduceerd uit legeringen uit de 5000-serie, zoals 5005, 5052, 5083, 5454, 5754 en 5182. Deze kwaliteiten bieden een hogere sterkte dan de legeringen uit de 1000- en 3000-serie en combineren gemiddelde- tot- hoge sterkte met uitstekende vervormbaarheid, corrosieweerstand, oppervlaktebehandelingsvermogen en lasbaarheid.
Blad 5052 en 5083 vergeleken voor tankservice
5052 is een niet-warmte-behandelbare aluminium-magnesiumlegering met gemiddelde- tot-hoge sterkte en chroom. Het biedt uitstekende vervormbaarheid, lasbaarheid, treksterkte, weerstand tegen vermoeiing en corrosie, zodat het geschikt is voor brandstoftanks en componenten die worden blootgesteld aan zware omstandigheden.
5083 bevat 4,0-4,9 procent magnesium met mangaan en chroom, wat een hogere sterkte en betere corrosieweerstand oplevert dan 5052, terwijl de uitstekende lasbaarheid en verwerkbaarheid behouden blijven. Het wordt gebruikt voor brandstoftanks voor auto's, drukvaten en tankuitrusting waar de mechanische belasting hoger is.
5454 bevat 2,4-3,0 procent magnesium met 0,50-1,0 procent mangaan en is geselecteerd voor gebruik bij hoge- temperaturen, zoals aluminium-magnesium tankervaten, waar het beter bestand is tegen sensibilisatie dan hogere magnesiumsoorten. 5182, met 4,0-5,0 procent magnesium, wat een hoge treksterkte en rek biedt voor tankwagens die zijn gebouwd voor het vervoer van gevaarlijke goederen regels. 5754 en 5005 zijn verdere opties waarbij matige sterkte met zeer goede corrosieweerstand en vormgedrag vereist zijn.
Chemische samenstelling van het brandstoftankblad
Samenstellingslimieten vormen de basis voor inkomende inspectie en volgen ASTM B209 en EN 573-3 voor de 5xxx-familie.
| Legering | Si | Fe | Cu | Mn | mgr | Cr | Zn | Ti | Al |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5005 | Maximaal 0,30 | Maximaal 0,70 | Maximaal 0,20 | Maximaal 0,20 | 0.50-1.10 | Maximaal 0,10 | Maximaal 0,25 | Maximaal 0,15 | Rest |
| 5052 | Maximaal 0,25 | Maximaal 0,40 | Maximaal 0,10 | Maximaal 0,10 | 2.20-2.80 | 0.15-0.35 | Maximaal 0,10 | Maximaal 0,10 | Rest |
| 5083 | Maximaal 0,40 | Maximaal 0,40 | Maximaal 0,10 | 0.40-1.0 | 4.0-4.9 | 0.05-0.25 | Maximaal 0,25 | Maximaal 0,15 | Rest |
| 5754 | Maximaal 0,40 | Maximaal 0,40 | Maximaal 0,10 | maximaal 0,50 | 2.6-3.6 | Maximaal 0,30 | Maximaal 0,20 | Maximaal 0,15 | Rest |
Voor alle vier de klassen zijn de niet-gespecificeerde elementen beperkt tot maximaal 0,05 procent per stuk en maximaal 0,15 procent in totaal. Het magnesiumgehalte is de belangrijkste onderscheidende factor: het hogere magnesiumgehalte van 5083 zorgt voor verhoogde sterkte en corrosieweerstand voor veeleisende toepassingen, terwijl 5052 afhankelijk is van chroom en een gematigd magnesiumgehalte om vervormbaarheid in evenwicht te brengen met sterkte.
Specificaties en mechanische vereisten
Tankzeil wordt normaal gesproken geleverd op rol of op-op-lengte gesneden. Een typisch specificatiebereik is dikte 1,95-2,5 mm, breedte 700-2600 mm en lengte op bestelling, in O-, H24-, H32-, H34- en H111-temperaturen, afhankelijk van de ernst van de vorming van de tankmantel en het schotontwerp.
| Graad en humeur | Treksterkte | Opbrengststerkte | Verlenging |
|---|---|---|---|
| 5052 O | 170-215 MPa | 65 MPa min | 19 procent min |
| 5052 H32 | 215-265 MPa | 160 MPa min | 7 procent min |
| 5052 H34 | 235-285 MPa | 180 MPa min | 6 procent min |
| 5083 O | 275-350 MPa | 125 MPa min | 16 procent min |
Grenzen aan mechanische eigenschappen zijn opgelegd aan ASTM B209 of EN 485-2, waarbij GB/T 3880.2 wordt gebruikt voor binnenlandse Chinese levering. Wanneer tanks worden gemonteerd op voertuigen die gevaarlijke goederen vervoeren, moet het ontwerp ook voldoen aan de toepasselijke transportvoorschriften en de veiligheidseisen voor het brandstofsysteem van voertuigen van ECE R34.
Voordelen en levenscyclusoverwegingen-
Lichtgewicht: vermindert het gewicht van de tank en het voertuig, waardoor het brandstofverbruik en het laadvermogen worden verbeterd.
Corrosiebestendigheid: natuurlijk bestand tegen roest, waardoor de levensduur in natte en zoute omstandigheden wordt verlengd.
Sterkte: de hoge sterkte-tot-gewichtsverhouding ondersteunt de structurele integriteit van de tankwand en schotten.
Vervormbaarheid: gemakkelijk te vormen tot complexe tankgeometrieën, eindkappen en verzonken putten.
Recyclebaarheid: aluminiumschroot heeft een gevestigde waarde en een goed-ontwikkelde recyclingroute.
Warmtegeleiding: helpt de warmte van de brandstof af te voeren en verlaagt het risico op oververhitting.
Oppervlaktekwaliteit: kan worden afgewerkt voor een glad, schoon uiterlijk.
Aluminium kost per kilogram meer dan staal, maar door de lagere dichtheid kunnen er meer tanks per ton materiaal worden geproduceerd, en de corrosieweerstand en langere levensduur verlagen de onderhouds- en vervangingskosten. In Europa werd de eerste aluminium brandstoftank geproduceerd in 1980 en in 2004 waren er ongeveer 400.000 exemplaren geproduceerd, sommige met een capaciteit van meer dan 1.100 liter; Europese fabrikanten van zware vrachtwagens specificeren nu aluminium tanks als standaarduitrusting. Tanks van aluminiumlegeringen domineren ook de tankmarkt voor zware vrachtwagens, bussen en multifunctionele voertuigen, en ze presteren beter dan staal en kunststoffen wat betreft corrosieweerstand, schokgedrag, levensduur en recycleerbaarheid.
Veelgestelde vragen
Vraag: Welke aluminiumlegering is het beste voor brandstoftanks?
5052 is de meest voorkomende kwaliteit voor brandstoftanks-, terwijl 5083 wordt geselecteerd wanneer een hogere sterkte en corrosieweerstand vereist zijn. 5005, 5754, 5454 en 5182 worden gebruikt voor specifieke tankontwerpen en tankerservice.
Vraag: Waarom wordt 5083 gekozen voor zware- tanks?
5083 bevat 4,0-4,9 procent magnesium, wat een hogere sterkte en betere corrosieweerstand oplevert dan 5052, terwijl de uitstekende lasbaarheid behouden blijft, wat geschikt is voor hogedrukbeheersing en veeleisende gebruiksomstandigheden.
Vraag: Welke dikte wordt gebruikt voor aluminiumplaat in de brandstoftank?
Tankplaten worden doorgaans geleverd tussen 1,95 mm en 2,5 mm in breedtes van 700 mm tot 2600 mm, waarbij het eindprofiel wordt geselecteerd uit de berekening van de schaalspanning en de vormvereisten.
Vraag: Kunnen aluminium brandstoftanks worden gelast?
Ja. 5xxx legeringen kunnen gemakkelijk worden gelast met MIG- en TIG-processen met behulp van 5356 of 5183 lasdraad, en lasverbindingen behouden een groot deel van de sterkte van het moedermetaal.
Vraag: Hoe verhouden aluminium brandstoftanks zich tot staal?
Aluminium tanks zijn veel lichter, zijn bestand tegen corrosie zonder coating en kunnen volledig worden gerecycled. De hogere materiaalprijs per kilogram wordt gecompenseerd door een lager voertuiggewicht, een lager brandstofverbruik en minder onderhoud gedurende de levensduur van het voertuig.
Vraag: Welke temperaturen worden gebruikt voor aluminium brandstoftankplaten?
O-, H24-, H32-, H34- en H111-buien komen vaak voor. Zachtere temperaturen worden gebruikt waar diepvervormen nodig is, terwijl H32- en H34-temperaturen een hogere sterkte bieden voor platte paneelontwerpen.
