1. Трохи з історії
2. Практика використання на землі
3. Як алюміній програв пластику і стали
4. Алюмінієвий скринька з сюрпризами: вибираємо Audi A8 D3 з пробігом
5. Алюсил не винен: справжні причини ненадійності алюмінієвих моторів
6. Алюміній завдає удару у відповідь
7. Про мінуси і корозію
8. Надій на щасливе майбутнє мало: як правильно купити BMW E60 з пробігом
9. Складнощі зі сталлю, які можуть змінити все
10. Суперкари в деталях: Caparo - Формула-1 для доріг загального користування
11. Що далі?

Електромобіль з автопілотом - приблизно так можна коротко описати типову машину умовного 2030 року. Якщо не станеться якихось глобальних зламів трендів, то так воно і буде. Але з одним застереженням - цей електромобіль, швидше за все, буде ще й алюмінієвим. У цій статті згадаємо всі плюси і мінуси кузовів з крилатого металу і відслідкуємо як він поступово витісняє сталь з автопромисловості.

Трохи з історії

І спользование алюмінію у виробництві кузова здається настільки спокусливою і новою технологією, що забувається, що родом вона з першої половини двадцятого століття. Як конструктивний матеріал для авто його випробували відразу, як тільки почали відмовлятися від дерева і шкіри, причому саме з деревом він виявився настільки добре сумісний, що на автомобілях Morgan подібна технологія використовується до сих пір. Ось тільки більшість компаній, які в тридцяті роки встигли виготовити чимало автомобілів з широким використанням алюмінієвих деталей, в подальшому від легкого металу відмовилися. І причиною став не тільки дефіцит цього матеріалу в роки Другої світової. Планам фантастів-футуристів про широке використання алюмінію в конструкції машин не судилося збутися. У всякому разі, до нинішнього моменту, коли щось почало змінюватися.

Алюміній в металевій формі відомий не так вже давно - його вивели тільки в кінці XIX століття, і він відразу став цінуватися дуже високо. І зовсім не через свою рідкість, просто до відкриття електролітичного методу відновлення виробництво обходилося нечувано дорого, алюміній був дорожчий золота і платини. Недарма ваги, подаровані Менделєєву після відкриття періодичного закону, містили чимало алюмінієвих деталей, на той момент це був справді королівський подарунок. З 1855 по 1890 роки виготовили всього 200 тонн матеріалу за методом Анрі Етьєна Сент-Клер Девіль, що полягає у витісненні алюмінію металевим натрієм.

1/3

На фото: Morgan 4/4 "80th Anniversary" '2016

2/3

На фото: Morgan 4/4 "80th Anniversary" '2016

3/3

На фото: Morgan 4/4 "80th Anniversary" '2016

Вже до 1890 року ціна впала в 30 разів, а до початку Першої світової - більш ніж в сотню. А після тридцятих років постійно зберігала приблизний паритет з цінами на сталевий прокат, будучи дорожче в 3-4 рази. Дефіцит тих чи інших матеріалів періодично змінював це співвідношення на невеликий термін, але тим не менше в середньому тонна алюмінію завжди обходиться мінімум в три рази дорожче звичайної сталі.

«Крилатим» алюміній називають за поєднання малої маси, міцності і доступності. Цей метал помітно легше стали, на кубометр припадає приблизно 2 700 кг проти 7 800 кг для типових сортів стали. Але і міцність нижче, для поширених сортів сталі та алюмінію різниця приблизно в півтора-два рази що по плинності, що по розтягуванню.
Якщо про конкретні цифри, то міцність алюмінієвого сплаву АМг3 - 120/230 Мпа, низьковуглецевої стали марки 2C10 - 175/315, а ось високоміцна сталь HC260BD - це вже 240/450 Мпа.

В результаті конструкції з алюмінію можуть бути помітно легше, мінімум на третину, але в окремих випадках перевагу в масі деталей може бути більше, адже алюмінієві деталі мають більш високу жорсткість і помітно більш технологічні у виготовленні. Для авіації це сущий подарунок, адже міцніші титанові сплави куди дорожче, і масове виробництво просто недоступно, а магнієві сплави відрізняються високою корозійної активністю і підвищеною пожежонебезпекою.

Практика використання на землі

У масовій свідомості алюмінієві кузова в основному асоціюються з машинами марки Audi, хоча перша A8 в кузові D2 з'явилася лише в 1994 році. Це була одна з перших великосерійних цельноалюмініевий машин, хоча неабияка частка крилатого металу була фірмовою «фішкою» таких марок, як Land Rover і Aston Martin протягом десятків років, не кажучи вже про вже згаданому Morgan, з його алюмінієм на дерев'яному каркасі. Все ж реклама творить чудеса.

1/4

На фото: Audi A8 (D2) '+1994

2/4

На фото: Audi A8 (D2) '+1994

3/4

На фото: інтер'єр Audi A8 (D2) '1994

4/4

На фото: Audi A8 (D2) '+1994

В першу чергу в новій технології виготовлення кузова підкреслювалася низька маса і стійкість алюмінієвих кузовів до корозії. Іноді згадувалися і інші переваги алюмінієвих конструкцій: наприклад, особливі акустичні властивості кузовів і пасивна безпека конструкцій з об'ємного штампування і лиття.

Список машин, в яких алюмінієві деталі складають не менше 60% маси кузова (не плутати з повною масою машини), досить великий. В першу чергу відомі моделі Audi, A2, A8, R8 і споріднена R8 Lamborghini Gallardo. Менш очевидні Ferrari F430, F360, 612, останні покоління Jaguar XJ X350-X351, XJR, XF, XE і F-Pace. Цінителі справжніх спортивних машин згадають Lotus Elise, а також соплатформенние Opel Speedster і Tesla Roadster. Особливо допитливі читачі пригадають Honda NSX, Spyker і навіть Mercedes SLS.

На фото: алюмінієва просторова рама Audi A2

Часто помилково до числа алюмінієвих відносять сучасні Land Rover, Range Rover, BMW останніх серій і деякі інші преміум-моделі, але там загальна частка алюмінієвих деталей не так вже й велика, а каркас кузова як і раніше з сталей - звичайних і високої міцності. Цельноалюмініевий машин трохи, і велика частина з них - це порівняно малосерійне конструкції.

Але як же так? Чому при всіх своїх перевагах алюміній не застосовується максимально широко в будові кузова?

Здавалося б, можна виграти на масі, а різниця в ціні матеріалів не так вже критична на тлі інших складових вартості дорогої машини. Тонна «крилатого» коштує зараз 1 600 доларів - це не так вже й багато, особливо для преміальної машини. Всьому є пояснення. Правда, для розуміння питання знову доведеться трохи заглибитися в минуле.

Як алюміній програв пластику і стали

Вісімдесяті роки двадцятого століття увійдуть в історію автомобілебудування як час, коли сформувалися основні бренди на світовому ринку і склалося співвідношення сил, яке мало змінилося і до цього дня. Нової крові з тих пір додали автомобільному ринку лише китайські компанії, в іншому ж саме тоді з'явилися основні тренди, класи і тенденції в автомобілебудуванні. Тоді ж намітився перелом у використанні в конструкції машини альтернативних матеріалів, крім сталі і чавуну.

вибір авто

Алюмінієвий скринька з сюрпризами: вибираємо Audi A8 D3 з пробігом

Дебют в представницькому класі Здається неймовірним, але Audi не так вже давно є визнаною преміальної маркою. Ще у вісімдесяті роки спроби Audi реалізувати спадщина престижних предків в особі NSU виглядали ...

20.01.2016

Дякувати за це варто збільшилися очікування по частині довговічності машин, нові норми по витраті палива і пасивної безпеки. Ну і, звичайно, розвиток технологій, які все це дозволили. Боязкі спроби використовувати алюміній в вузлах, що відповідають за пасивну безпеку, швидко закінчилися впровадженням лише найпростіших елементів у вигляді брусів для м'ятих зон і декоративних елементів, які в загальній масі кузова становили кілька відсотків.

А ось бій за конструкції самого кузова було безнадійно програно на той момент. Перемогу однозначно здобули виробники пластика. Проста технологія виготовлення великих деталей з пластику змінила дизайн автомобілів в вісімдесяті. Європейці дивувалися технологічності і «просунутості» Ford Sierra і VW Passat B3 з їх розвиненим пластиковим обвісом. Форми і матеріали радіаторних решіток, бамперів і інших елементів з часом стали відповідати пластиковим деталям - щось подібне просто немислимо виготовити зі сталі або алюмінію.

Тим часом конструкція кузовів машин залишалася традиційно сталевий. Завдання підвищення міцності кузова і зниження маси виконали переходом на більш широке використання сталей високої міцності, їх маса в складі кузова безперервно збільшувалася, з декількох відсотків в кінці сімдесятих років і до впевнених 20-40% до середини дев'яностих у передових конструкцій європейських марок і 10 15% у американських авто.

1/4

На фото: Lamborghini Gallardo

2/4

На фото: Lamborghini Gallardo

3/4

На фото: Lamborghini Gallardo

4/4

На фото: Lamborghini Gallardo

Проблеми з корозією вирішили переходом на оцинкований прокат і нові технології забарвлення, які дозволили збільшити термін гарантії на кузови до 6-10 років. Алюміній ж залишився не при справах, його зміст в масі машини навіть зменшилася в порівнянні з 60-ми роками - зіграв роль нафтова криза, коли дорожче стали енергоносії, а значить і сам метал. Де можливо, його замінив пластик, а де пластик не годився - знову сталь.

Алюміній завдає удару у відповідь

Програвши битву за екстер'єр, через десятиліття алюміній відіграв своє під капотом. У 90-і і 2000-і роки виробники масово переходили на алюмінієві корпусу КПП і блоки циліндрів, а потім і деталі підвіски. Але це був тільки початок.

Падіння цін на алюміній в дев'яності роки вдало збіглося з посиленням вимог до економічності і екологічності машин. Крім уже згаданих великих вузлів, алюміній прописався в безлічі деталей і агрегатів машини, особливо мають відношення до пасивної безпеки - кронштейнах рульового управління, балках-підсилювачах, опорах моторів ... Придалася і його природна крихкість, і широкий діапазон зміни в'язкості, і низька маса.

Далі - більше, алюміній став з'являтися і в конструкції кузова. Про цельноалюмініевий Audi A8 я розказував про все , Але і на більш простих машинах стали з'являтися зовнішні панелі з легкого металу. В першу чергу це навісні панелі, капот, передні крила і двері на авто преміальних марок. Легкосплавними стали підрамники, бризковики і навіть підсилювачі. На сучасних BMW і Audi в передній частині кузовів залишився практично один алюміній і пластик. Єдине, де позиції стали поки непорушні - це силові конструкції.

1/6

Jaguar XF з кузовом з алюмінію і сталі

2/6

Jaguar XF з кузовом з алюмінію і сталі

3/6

Jaguar XF з кузовом з алюмінію і сталі

4/6

Jaguar XF з кузовом з алюмінію і сталі

5/6

Jaguar XF з кузовом з алюмінію і сталі

6/6

Jaguar XF з кузовом з алюмінію і сталі

Про мінуси і корозію

Алюміній - це завжди проблеми зі зварюванням і кріпленням. Для з'єднання зі сталевими елементами підходять тільки клепка, болти і склейка, для з'єднання з іншими алюмінієвими деталями - ще зварювання і шурупи. Мало хто приклади конструкцій з використанням легкосплавних несучих елементів проявили себе досить примхливими в експлуатації і чудово незручними у відновленні.

вибір авто

Надій на щасливе майбутнє мало: як правильно купити BMW E60 з пробігом

Покупцям просто подобається поєднання комфорту і керованості, яке недосяжне для машин класом нижче. Втім, вік вже починає брати своє, і все частіше машини потрапляють до тих, хто купує «БМВ за недороха» і ...

13.10.2015

Так, алюмінієві чашки передньої підвіски на машинах BMW і лонжерони досі мають труднощі з електрохімічної корозією в місцях стиків і проблеми з відновленням з'єднань після пошкоджень кузова.

Що стосується корозії алюмінію, то боротися з нею навіть складніше, ніж з корозією стали. При більш високій хімічній активності його стійкість до окислення пояснюється в основному утворенням захисної плівки окислів на поверхні. А цей спосіб самозахисту в умовах з'єднання деталей з купи різних сплавів виявився непотрібний.

Складнощі зі сталлю, які можуть змінити все

Поки алюміній захоплював нові території, технології виробництва сталевого прокату не стояли на місці. Вартість високоміцних сталей знижувалася, з'явилися масові стали гарячого штампування, антикорозійний захист нехай і з пробуксовками, теж поліпшувалася.

Але алюміній все ж настає, і причини цього зрозумілі всім, хто знайомий з процесом штампування і зварювання сталевих деталей. Так, більш міцні стали дозволяють полегшити кузов машини і зробити його міцніше і жорсткіше. Зворотний бік медалі - підвищення вартості самої сталі, збільшення ціни штампування, зростання ціни зварювання і складності з ремонтом пошкоджених деталей. Нічого не нагадує? Точно, це ті самі проблеми, які властиві алюмінієвим конструкціям від народження. Тільки у високоміцної сталі і традиційні «залізні» складності з корозією нікуди не зникають.

1/5

На фото: BMW M5 (E60)

2/5

На фото: BMW M5 (E60)

3/5

На фото: BMW M5 (E60)

4/5

На фото: BMW M5 (E60)

5/5

На фото: BMW M5 (E60)

Ще один мінус - складності рециклінгу. У добу, коли речі стають одноразовими, про переробку замислюються все частіше і частіше. І високолеговані стали в цьому відношенні - поганий приклад. Ціна алюмінію мало залежить від його марки, зміст в сплаві цінних присадок порівняно невелика, а основні характеристики задаються вмістом кремнію. При переплавки добавки добре витягуються для подальшого використання. До того ж порівняно м'який метал добре переробляється.

Статті / Історія

Суперкари в деталях: Caparo - Формула-1 для доріг загального користування

Компанія Caparo Industries була заснована в Англії в 1968 році Сараджев Полом, майже відразу після переїзду його сім'ї з Індії. Спеціалізацією Caparo стало сталеливарне виробництво. До 1990-х років Пол, успішно ...

22.05.2016

А ось про високоміцної сталі подібного сказати не можна. Пакет дорогих легуючих добавок при переробці неминуче втрачається. Більш того, він забруднює вторинну сировину і вимагає додаткових витрат з його очищення. Ціна на прості марки стали і високоміцні різниться в рази, і при повторному використанні заліза вся ця різниця буде загублена.

Що далі?

Судячи з усього, нас чекає алюмінієве майбутнє. Як ви вже зрозуміли, початкова ціна сировини не грає зараз такої ролі, як технологічність і екологічність. Набирає силу «зелене» лобі здатне впливати на популярність алюмінієвих машин ще безліччю способів, від вдалого піару до зменшеного збору на утилізацію. В результаті імідж преміальних брендів вимагає більш широкого використання алюмінію і популяризації технологій в масах, з максимальною вигодою для себе, зрозуміло.

Сталеві конструкції залишаються долею дешевих виробників, але в міру здешевлення алюмінієвих технологій вони, безсумнівно, теж не встоять перед спокусою, тим більше що теоретичне перевагу алюмінію можна і навіть потрібно реалізувати. Поки автовиробники не намагаються форсувати цей перехід - конструкції кузовів більшості машин містять не більше 10-20% алюмінію.

Тобто «алюмінієве майбутнє» не прийде ні завтра, ні післязавтра.

У традиційного сталевого кузовобудування попереду видніється культуристів тупик, уникнути якого можна, тільки зламавши тренди на всемірне зміцнення і полегшення конструкцій.

Поки прогрес гальмує технологічність процесів зварювання і наявність добре налагоджених виробничих процесів, які поки можна недорого адаптувати до нових марок сталей. Збільшити струм зварювання, ввести точний контроль параметрів, збільшити зусилля стиснення, ввести зварювання в інертних середовищах ... Поки такі методи допомагають, сталь залишиться основним елементом конструкції. Перебудовувати виробництво занадто дорого, глобальні зміни дуже важкі для неповороткого локомотива промисловості.

А що ж вартість володіння автомобілем? Так, вона зростає, і буде рости далі. Як ми вже неодноразово говорили, сучасний автопром розвинених країн заточений під швидке оновлення автопарку і заможного покупця з доступом до дешевих кредитів під 2-3% річних. Про країни з реальною інфляцією 10-15% і зарплатами «середнього класу» в районі 1 000 доларів управлінці корпорацій думають далеко не в першу чергу. Доведеться підлаштовуватися.