아연은 경량화를 약속합니다

알루미늄은 수많은 자동차 경량화 응용 분야에서 널리 사용되는 소재입니다. 그러나 알루미늄 합금에서 아연 합금으로 전환하면 다양한 유형의 자동차 부품의 수명과 지속 가능성이 크게 향상될 수 있습니다.

영국 Cranfield University의 지속 가능한 제조 시스템 센터의 엔지니어들은 최근 알루미늄-A380, 마그네슘-AZ91D 및 아연-ZA8이라는 세 가지 경량 합금의 이점을 연구했습니다.

아연 합금은 특히 금속 추출로 인한 환경 영향과 생산 부품의 품질과 같은 요소를 고려할 때 더욱 지속 가능하고 성능이 뛰어난 옵션임이 입증되었습니다.

그리고 알루미늄 합금이 일반적으로 저렴하다는 사실에도 불구하고 연구에 따르면 아연 합금이 생성하는 부품의 수명이 다른 합금보다 훨씬 길기 때문에 아연 합금이 전반적으로 더 나은 가치를 제공한다는 사실이 밝혀졌습니다.

아연 합금은 낮은 용융 온도, 다용성, 강도 및 내구성으로 인해 주조 재료로 널리 사용됩니다. 전통적으로 경량 소재는 플라스틱 대체품이 필요한 고급 자동차 애플리케이션에 사용되었습니다. 일반적인 예로는 제어 손잡이, 스위치 및 레버와 같은 내부 구성 요소가 있습니다. 아연은 브레이크 부품, 도어록 하우징, 안전벨트 부품, 앞유리 와이퍼에도 사용됩니다.

지속 가능한 제조 시스템 센터(Sustainable Manufacturing Systems Centre)의 책임자인 Konstantinos Salonitis는 "최근 몇 년 동안 알루미늄 합금은 경량 특성과 저렴한 비용으로 자동차 [엔지니어]들로부터 선호를 받아왔습니다."라고 말했습니다. "알루미늄은 최종 제품의 지속 가능성을 충분히 고려하지 못했기 때문에 다른 합금보다 먼저 선택되는 경우가 많습니다."

"아연 합금의 열물리적 특성 덕분에 다이캐스팅 공정을 통해 직접 고품질 마감 처리와 함께 엄격하고 좁은 공차를 사용하여 복잡한 디자인의 자동차 부품을 제조할 수 있습니다."라고 연구원인 Emanele Pagone 박사는 덧붙입니다. Cranfield University의 지속 가능한 제조 모델링. "아연 합금의 또 다른 이점은 알루미늄 및 마그네슘과 같은 다른 일반적인 다이캐스트 재료에 비해 제조 에너지 소비가 적다는 것입니다.

"이러한 낮은 에너지 소비는 녹는점에 도달하는 데 필요한 낮은 용융 온도와 낮은 열 입력의 결과입니다"라고 Pagone은 설명합니다. "온도가 낮을수록 공구 수명이 길어집니다. 게다가 아연 합금은 내식성이 있어 자동차 외장 부품을 생산하는 데 중요한 특성입니다."

Pagone에 따르면 아연은 매우 유동적인 금속입니다. 알루미늄보다 작업하기 쉽고 부품 주조 시 엔지니어에게 더 많은 옵션을 제공합니다. 아연을 사용하면 벽이 더 얇고 복잡한 모양의 부품을 만들 수 있습니다. 이 기능은 알루미늄이 아연보다 무게가 가볍다는 사실을 보완합니다.

그러나 아연은 자동차 산업에서 더 널리 사용되기 전에 해결해야 할 수많은 과제를 제시합니다. 예를 들어, 아연 합금의 중량이 상대적으로 높기 때문에(따라서 연료 소비도 높아짐) 자동차 응용 분야에서는 매력이 떨어집니다. 또한 열가소성 수지를 사용하면 큰 하중을 받지 않는 부품을 보다 경제적으로 대량 생산할 수 있습니다.

Pagone은 "주요 과제는 연비와 차량 승차감을 저하시키는 상대적으로 높은 중량의 아연 합금과 관련이 있습니다."라고 말합니다.

반면, 전기 자동차에서는 회생 제동을 사용하여 무거운 재료의 단점을 줄일 수 있습니다.

"그러나 이러한 감소가 [알루미늄 및 기타] 경량 소재의 현재 지배력에서 크게 벗어나는 데 도움이 될지 예측하기 어렵습니다."라고 Pagone은 말합니다. "재료의 전반적인 에너지 부담을 고려한 잠재적인 미래 법안은 경량 경쟁사보다 아연 합금을 선호할 수 있습니다.

Pagone은 "현재 제조업체들이 고압 다이캐스팅 공정을 통해 점점 더 큰 단일 부품을 생산하려는 노력으로 인해 신뢰할 수 있는 예측을 하는 것도 어렵습니다."라고 덧붙입니다. "예를 들어 Tesla Model Y의 프레임 구성 요소를 생산하는 데 사용되는 대형 주조 기계는 이러한 고려 사항에 영향을 미칠 수 있습니다."