Вы можете задаться вопросом: «Почему алюминий так распространён в автомобилях?» или «Что в алюминии делает его таким замечательным материалом для кузовов?», не осознавая, что алюминий используется в автомобилестроении с самого начала. Ещё в 1889 году алюминий производился в больших количествах, его отливали, катали и формовали для автомобилей.
Автопроизводители воспользовались возможностью работать с материалом, который легче формуется, чем сталь. В то время существовали только более чистые формы алюминия, которые, как правило, мягче, обладают высокой формуемостью и превосходной коррозионной стойкостью, сохраняющейся с течением времени. Эти факторы побудили автопроизводителей использовать литьё в песчаные формы и формовать обширные кузовные панели, которые затем сваривались и полировались вручную.
К середине XX века некоторые из самых уважаемых автопроизводителей начали использовать алюминий в своих автомобилях. Среди них Bugatti, Ferrari, BMW, Mercedes и Porsche.
Почему выбирают алюминий для автомобилей?
Автомобили — сложные машины, состоящие примерно из 30 000 деталей. Кузов автомобиля, или его скелет, — самая дорогая и критически важная часть автомобильного производства.
Они включают в себя внешние панели, придающие автомобилю форму, и внутренние панели, служащие арматурой. Панели привариваются к стойкам и рейлингам. Кузов автомобиля включает в себя передние и задние двери, балки двигателя, колесные арки, бамперы, капоты, пассажирские отсеки, переднюю часть, крышу и обшивку пола.
Прочность конструкции — важнейшее требование к кузовам автомобилей. Однако кузова также должны быть лёгкими, недорогими в производстве, устойчивыми к ржавчине и обладать привлекательными характеристиками, востребованными потребителями, такими как превосходная отделка поверхности.
Алюминий удовлетворяет ряду этих требований по нескольким причинам:
Универсальность
Алюминий, безусловно, исключительно универсальный материал. Его пластичность и коррозионная стойкость позволяют легко обрабатывать и придавать ему нужную форму.
Он также доступен в различных форматах, таких как алюминиевый лист, алюминиевый рулон, алюминиевая пластина, алюминиевая труба, алюминиевый швеллер, алюминиевая балка, алюминиевый пруток и алюминиевый уголок.
Универсальность позволяет использовать алюминий в качестве материала для целого ряда автомобильных применений, в которых могут потребоваться различные характеристики, будь то размер и форма, предел текучести, характер отделки или стойкость к коррозии.
Простота обработки
Качество и универсальность изделий могут быть улучшены с помощью различных процессов изготовления, таких как закалка в печи, деформационное и дисперсионное упрочнение, волочение, отжиг, литье, формовка и экструзия. Усовершенствованные технологии сварки продолжают упрощать и повышать безопасность соединения алюминия.
Легкий и прочный
Алюминий обладает высоким соотношением прочности к массе, что делает его лёгким и долговечным. Тенденции в области применения алюминия в автомобильной промышленности направлены на снижение веса автомобилей, что является основной целью отрасли для соблюдения более строгих норм выбросов.
Исследование, проведённое компанией Drive Aluminum, подтверждает, что использование алюминия в автомобилях снижает вес транспортного средства, а также повышает топливную экономичность и запас хода электромобилей (ЭМ). Поскольку потребительский спрос и экологические стимулы способствуют росту производства электромобилей, можно ожидать, что использование алюминия в кузовах автомобилей продолжит расти, чтобы компенсировать вес аккумуляторов и снизить выбросы.
Легирующая способность
Тот факт, что алюминий можно легировать различными элементами для улучшения таких качеств, как прочность, электропроводность и коррозионная стойкость, расширяет его применение в автомобилестроении.
Алюминий подразделяется на серии сплавов, определяемые основными легирующими элементами. Серии алюминиевых сплавов 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx и 7xxx включают сплавы, используемые в кузовах автомобилей.
Список марок алюминия для кузовов автомобилей
1100
Алюминий серии 1xxx — самый чистый из доступных. Листы алюминия серии 1100, имеющие чистоту 99%, чрезвычайно пластичны. Они также обладают превосходной коррозионной стойкостью. Это был один из первых сплавов, использованных в автомобилестроении, и он продолжает использоваться и по сей день, в основном для изготовления теплоизоляторов.
2024
Алюминий серии 2xxx легирован медью. Сталь 2024 часто используется при изготовлении поршней, тормозных компонентов, роторов, цилиндров, колес и шестерен, поскольку она обладает высокой прочностью и превосходной усталостной прочностью.
3003, 3004, 3105
Марганцевая серия алюминия 3xxx обладает отличной формуемостью. Чаще всего встречаются марки 3003, 3004 и 3105.
Сталь марки 3003 отличается высокой прочностью, хорошей формуемостью, обрабатываемостью и вытяжкой. Она часто используется для изготовления автомобильных трубопроводов, панелей, а также литья силовых деталей для гибридных автомобилей и электромобилей.
3004 обладает многими характеристиками 3003 и может дополнительно использоваться для панелей решеток капота и радиаторов.
Сталь марки 3105 обладает превосходной коррозионной стойкостью, формуемостью и свариваемостью. Она используется в производстве автомобильного листового проката для изготовления крыльев, дверей и панелей пола.
4032
Алюминий серии 4xxx легирован кремнием. Сталь 4032 будет использоваться для поршней, улиток компрессоров и компонентов двигателей, поскольку она демонстрирует отличную свариваемость и стойкость к истиранию.
5005, 5052, 5083, 5182, 5251
Серия 5xxx — одна из самых популярных для алюминиевых кузовов автомобилей. Её основным легирующим элементом является магний, известный своей прочностью.
5005 присутствует в панелях кузова, топливных баках, рулевых щитках и трубопроводах.
Сплав 5052 считается одним из самых надёжных и поэтому используется во множестве автомобильных деталей. Его можно увидеть в топливных баках, прицепах для грузовиков, подвесных пластинах, панелях дисплеев, кронштейнах, дисковых и барабанных тормозах, а также во многих других некритичных автомобильных деталях.
5083 отлично подходит для сложных автомобильных компонентов, таких как основания двигателей и кузовные панели.
5182 используется в качестве конструктивной основы кузовов автомобилей. Он используется во всём: от кронштейнов до дверей, капотов и торцевых пластин передних крыльев.
5251 можно увидеть в автомобильных панелях.
6016, 6022, 6061, 6082, 6181
Алюминиевые сплавы серии 6xxx легированы магнием и кремнием, обладают одними из лучших характеристик экструзии и литья, а также демонстрируют идеальные характеристики отделки поверхности.
6016 и 6022 предназначены для покрытия кузова автомобиля, дверей, багажников, крыш, крыльев и наружных пластин, где ключевым фактором является устойчивость к вмятинам.
Сталь 6061 отличается превосходными характеристиками обработки поверхности, коррозионной стойкостью и высокой прочностью. Она применяется в поперечинах, тормозах, колёсах, карданных валах, кузовах грузовиков и автобусов, подушках безопасности и ресиверах.
Марка 6082 обладает одной из лучших ударопрочностей. Поэтому её используют для несущих конструкций.
6181 используется в качестве внешней обшивки кузова.
7003, 7046
7xxx — самый мощный и прочный класс сплавов, в состав которого входят цинк и магний.
7003 — это экструзионный сплав, используемый в основном для сварных профилей при изготовлении ударных балок, направляющих сидений, усилителей бамперов, рам мотоциклов и ободов.
7046 обладает способностью к полой экструзии и хорошей свариваемостью. Он применяется в тех же областях, что и 7003.
Будущее алюминия в автомобилях
У нас есть все основания полагать, что принцип, принятый автопроизводителями в конце XIX века, актуален и сегодня: алюминий — превосходный выбор для автомобилей! С момента его появления, сплавы и усовершенствованные технологии производства лишь увеличили использование алюминия в автомобилях. В сочетании с глобальной заботой об устойчивом развитии и воздействии на окружающую среду, ожидается, что алюминий окажет значительное и глубокое влияние на автомобильную промышленность.
Автор: Сара Монтихо
Источник:https://www.kloecknermetals.com/blog/aluminum-in-cars/
(В случае нарушения, пожалуйста, свяжитесь с нами. Удалено.)
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminum
Время публикации: 22 мая 2023 г.
