Алюміній та автомобілі - AutoExpert
Алюміній та його сплави є відносно мало використовуваною галуззю в автомобільній промисловості. На додаток до виготовлення ободів та алюмінієвих деталей або вузлів, нові технології також можуть бути використані для виготовлення алюмінієвих корпусів.
Нове обладнання, призначене для підвищення комфорту та безпеки (подушка безпеки, ABS, посилення салону, звукоізоляція, нові ІТ та комунікаційні пристрої) додало багато зайвих кілограмів сучасним автомобілям. Додаткова вага також вимагала збільшення потужності двигуна, що за замовчуванням вимагає збільшення витрати палива. Єдиним життєздатним рішенням для зменшення споживання палива, поряд з більш економічними двигунами, залишається зменшення ваги автомобіля.
Оскільки зменшення маси на 10% може неявно спричинити зниження споживання палива на 6-8%. А зниження ваги на даний момент можна досягти за допомогою алюмінію та пластмас.
Використання алюмінію
Алюміній має деякі якості, які автопрофесіонали не могли пройти безтурботно: низька щільність, хороша корозійна стійкість і висока теплопровідність. Експерти кажуть, що кожна тонна алюмінію, що використовується на автомобілі, зменшує викиди на 20 тонн протягом усього терміну експлуатації автомобіля.
Використання алюмінію також дозволяє зменшити маси деяких компонентів, установок та систем. Використовуючи алюміній у виробництві конструкцій кузова, вважається, що вдасться досягти мети, якої бажають фахівці з усього світу: зменшення споживання палива нижче 3 літрів/100 км.
Серед переваг використання алюмінію слід також зазначити той факт, що це 100% метал, що переробляється, коефіцієнт відновлення алюмінію з металобрухту в даний час перевищує 95% у промислово розвинених країнах. У той же час повторне використання переробленого алюмінію у виробництві автомобілів дозволяє заощадити 90-94% електроенергії. Ми також згадуємо, що заміна сталі алюмінієм означає 90% зменшення забруднення атмосферного повітря CO2 в промислових районах, де виробляється сталь.
Коротка історія
Треба пам’ятати, що використання алюмінію розпочалось у перші роки ХХ століття. Починаючи з 1905 року, але що важливіше з 1920 року, деякі деталі двигуна стали виготовляти з алюмінієвих сплавів, таких як карбюратори, картери, головки циліндрів та поршні двигуна.
Перший французький прототип автомобіля з повністю виготовленим з алюмінію кузовом датується 1934 роком, а другий, який називається Грегуар, з 1942 року. Разом із вдосконаленням технологій виготовлення деталей із литого алюмінію та їх обробки дедалі більше сталеві деталі та вузли на автомобілі замінені на алюмінієві. Особливо в останні роки частка алюмінію в автомобілях зростала приблизно на 6% на рік.
Як приклад, у 1996 році статистика показала, що вона досягла споживання алюмінію на автомобіль 114 кг у США, 90 кг у Японії та 70 кг у Європі. Зараз європейський автомобіль містить понад 100 кг алюмінію при середній загальній вазі 1100 кг. Однак, залежно від моделі автомобіля, вага використовуваного алюмінію сильно варіюється, перевищуючи 270 кг на автомобілі Jaguar, 310 кг на Porche та 384 кг на Audi A8.
Приблизно десять років тому у Франкфурті був запущений Audi A2, перший серійний автомобіль із повністю алюмінієвим кузовом. Цей кузов був розроблений на основі нової технології, вперше застосованої кілька років тому до Audi A8. Він складається з виготовлення алюмінієвих панелей, закріплених у просторовій структурі екструдованих каркасів з того ж металу, що забезпечує необхідну міцність.
За допомогою цих панелей автомобіль Audi A2 має кузов, який на 40% легший, ніж аналогічний з листової сталі, але також більш стійкий. Використання алюмінію дозволило отримати більш аеродинамічний кузов, з коефіцієнтом лише 0,28, серед найкращих у цьому класі. У той же час, Audi A2 має 12-річну гарантію на алюмінієвий корпус, оскільки проблема захисту від корозії цього металу набагато простіша.
В даний час багато деталей автомобілів виготовляються з литого алюмінію. Якщо в 1996 році середня вага литого алюмінію на автомобілі становила 56 кг, з них на картери припадало 35%, на двигун 48%, а на трансмісію та гальма 14%, то в 2005 році кількість литого алюмінію зросла до 95 кг, з них 23% картерів, 36% двигуна та 26% гальм та трансмісії. Збільшення буде набагато вищим для автомобілів, які будуть виготовлятись у майбутньому із повністю алюмінієвими кузовами.
Переваги алюмінію
Користування автомобільним алюмінієм має багато переваг. Зокрема, такі вимоги споживачів, як безпека, продуктивність, економія палива та захист навколишнього середовища, покращуються завдяки:
- Досягнення хорошої активної безпеки. Гальмівний шлях скорочується через зменшення ваги машини. Кілька метрів, отриманих за рахунок зменшення гальмівного шляху, можуть означати уникнення аварії. У той же час прискорення та уповільнення полегшуються на легшому автомобілі, що робить його більш рухливим та легшим у керуванні.
- Підвищення пасивної безпеки. У випадку удару алюмінієві профілі поглинають більшу кількість енергії удару через деформацію.
- Зниження витрати палива. Зменшення ваги автомобіля приблизно на 100 кг визначає економію палива в 0,6 літра/100 км, і зарубіжні фахівці кажуть, що в даний час, завдяки існуючим технологіям виготовлення алюмінієвих сплавів, вага автомобілів може бути зменшена до 300 кг. Це досягнення означало б зменшення витрати пального на 1,5-2 літри/100 км. Економія палива також зменшує викиди. Було підраховано, що зменшення ваги автомобіля на 25% також може призвести до зменшення викидів забруднюючих речовин на 12,5%.
Оскільки дизайнери та дослідники покращують поведінку алюмінієвих сплавів до перевтоми, термічних та механічних ударів та розробляють нові технології лиття та обробки цих деталей, все більше виробників переходить до виготовлення алюмінієвих корпусів автомобілів. Майбутні машини з кожним роком включатимуть все більше алюмінію та все менше заліза.