رویای خودروهای سبکتر با توسعه آلومینیم

در سال ۱۸۰۸ Sir Humphry Davy انگلیسی عنصر آلومینیم را شناخت و آن رابه این اسم نامید. بعد از آن تحولات بسیار زیادی در جهت توسعه تولید و کاربرد آلومینیم اتفاق افتاد؛ اما با این وجود دانشمندان این عنصر را در اول راه دانسته و پیشرفتهای گسترده ای را برای صنعت آلومینیم (تولید، شکلدهی و کاربرد آن) پیش بینی می کنند.
آلیاژهای متفاوتی برای جایگزینی فولاد كه امروزه بخش اعظم بدنه را تشكیل می‌دهد، پیشنهاد شده‌اند از آن جمله منیزیم و آلومینیم اما هنوز فولاد همچنان جایگاه خود را حفظ كرده است. با گران شدن فولاد، صنعتگران جهان مصمم می شوند با برطرف كردن مشكلات تولید آلیاژهای Al یا Mg ، خود را از وابستگی به فولاد برهانند.
باید اذعان کرد که خودروسازی روبه رشدترین مشتری و بزرگترین بازار برای صنعت آلومینیم به حساب می آید. هم اکنون آلومینیم بعد از چدن و فولاد، سومین ماده پر مصرف در صنعت خودروسازی است.
افزایش مصرف آلومینیم در خودروها به سه مزیت بدست آمده مربوط می شود:
۱) محیط زیست،
۲) ایمنی
۳) کارایی خودرو در رانندگی.
کاربرد آلومینیم در بلوک سیلندر، سر سیلندر، چرخها، بدنه سیستم انتقال قدرت، و مبدلهای حرارتی خودروهای سبک و کامیونها در دهه اخیر افرایش یافت.
استفاده از آلومینیم صدا و ارتعاشات را کاهش داده و کنترل خودرو را بهبود می بخشد. پیش بینی می شود ۹۰% بدنه تریلرها از آلومینیم باشد.
به ازای هر نیم كیلوگرم كاهش در وزن خودرو، مصرف سوخت به میزان ۴ لیتر كاهش می یابد.
استفاده از آلیاژهای سبك در صنعت خودروسازی علاوه بر خواصی نظیر استحكام، وزن پایین، قابلیت جذب انرژی ضربه، دارای قابلیت هایی مانند پتانسیل بازیافت بالا، هدایت گرمایشی و الكتریكی، افزایش قابلیت رانندگی، افزایش ضریب ایمنی خودرو و فواید زیست محیطی است: تقریباً ۹۰ درصد قطعات آلومینیمی خودروها بازیافت شده و دوباره در چرخه مصرف قرار می گیرند. (آلومینیم بعد از سیلیکون دومین عنصر با قابلیت جذب حداکثر در پوسته زمین است.)
با كاهش وزن خودرو فاصله توقف بر اثر ترمز كوتاه‌تر و شتاب خودرو هنگام حركت بیشتر می شود كه در نتیجه این عوامل، قابلیت رانندگی با این خودروها را افزایش می دهد.
استفاده از ورق‌های آلومینیمی در ساخت قطعات بدنه خودرو در سال‌های اخیر، مورد توجه قرار گرفته است و شركت‌های خودروسازی، در سراسر دنیا از مزایای متعدد استفاده از آلومینیم، برخوردارند.
جرم حجمی آلومینیوم ، یک سوم فولاد است ، علاوه بر این دوام و مقاومت به خوردگی در قطعات ماشین اهمیت دارد و آلومینیوم حتی بدون رنگ و پوشش در مقابل خوردگی مقاوم است و ویژگیهای متنوع آن افزایش قابلیت رانندگی ، افزایش ضریب ایمنی خودرو و فواید زیست محیطی بسیاری را به دنبال دارد.
طراحی قطعات آلومینیومی می تواند به صورتی باشد که هنگام تصادف ، در جهت مشخصی جمع شود و با جذب انرژی ایجاد شده ، سرنشینان خودرو را از خطرات موجود محافظت کند؛ بنابراین با استفاده از آلیاژهای سبک در ساخت قطعاتی مانند اتاق ، شاسی و بدنه علاوه بر ایمنی مسافران ، ایمنی عابران پیاده نیز در برخوردها و تصادفات بیشتر می شود.
برای تولید آلومینیوم در مقایسه با فولاد انرژی بیشتری لازم است و هزینه استفاده از آلومینیوم در خودروسازی حدود ۲ برابر فولاد است ، ولی این هزینه ها در مرحله استفاده از خودرو و بازیافت جبران خواهد شد و در مجموع استفاده از آلیاژهای آلومینیوم مقرون به صرفه است.
برخی از ویژگیهای مطلوب و جالب توجه آلیاژهای Al عبارتند از:
▪ جذب لرزش (دمپینگ)،
▪ وزن نسبتاً كم،
▪ قابلیت انعطاف،
▪ استحكام دینامیكی خوب،
▪ استمرار استحكام،
▪ قابلیت تغییر شكل بالا،
▪ مقاومت در برابر ترك،
▪ عدم شكنندگی در درجه حرارتهای خیلی پایین،
▪ مقاومت سایشی مطلوب،
▪ پایداری شكل،
▪ توزیع تنش مطلوب،
▪ هدایت حرارتی بالا،
▪ غیر قابل اشتعال بودن،
▪ هدایت الكتریكی قابل قبول،
▪ مقاومت در برابر اتصال كوتاه،
▪ ظرفیت حرارتی زیاد،
▪ مقاومت در برابر آب دریا وخوردگی،
▪ داشتن سطح تزیینی و براق،
▪ غیر سمی بودن،
▪ قابلیت انعكاس بالا،
▪ كیفیت فرزكاری مطلوب،
▪ و بازیابی آسان.
تحقیقات اخیر انجمن آلومنیم آمریکا نشان می دهد که آسیبها و جراحات ناشی از تصادفات خودروهای شاسی بلند SUV تا ۲۶ درصد کاهش می یابد، اگر: در طراحی خودرو از آلومینیم و دیگر مواد استحکام بالا و سبک استفاده شده و قطعات جاذب انرژی بیشتری بکار رود. این تحقیقات نشان داد که چگونه قدرت جذب انرژی در هنگام تصادف بهبود می یابد اگر خودرو سبکتر شود اما اندازه اش تغییر نکند یا آنکه وزن ان بدون تغییر ثابت بماند اما اندازه آن بزرگتر شود. با این حربه نه تنها سرنشینان خودروهای SUV آسیبی نخواهند دید بلکه به خودروی کوچک تر مقابل هم آسیب کمتری وارد می شود. و به گفته تام گانون رییس گروه خودروی انجمن آلومینیم آمریکا "به این ترتیب اینجا همه برنده هستند" . تلاش خودروسازان برای رسیدن به بهترین خودروها از نظر امنیت و صرفه جویی در مصرف سوخت، به خودروهایی با آلومینیم بیشتر رسیده است مثل خودروی آئودی A۸ با ۵ ستاره امنیت، و خودروی بازنگری شده :جگوار XJ .
اطلاعات مربوط به برخی از خودروهای محصول سال ۲۰۰۶ که وزن قطعات آلومینیمی آنها بیش از ۴۰۰ پوند بوده است در ذیل آمده است:
▪ BMW ۷-Series: قطعات آلومینیمی این محصول سال ۲۰۰۶ شرکت بی.ام و در بخشهای زیر بکار رفته اند:
سپرها، closure panels، cradles و سیستم تعلیق.
▪ Honda Insight: بخشهایی که در "هوندا اینسایت" سال ۲۰۰۶ از جنس آلومینیم هستند عبارتند از: شاسی، موتور، cradles و سیستم تعلیق.
▪ Mazda RX-۸ : سپر مزدا RX-۸ از جنس آلومینیم است.
▪ نیسان ماکسیما: اجزائی که از قطعات آلومینیمی بهره برده اند شامل موتور و closure panels می شوند.
▪ رنو Espace: در این خودرو، آلومینیم در closure panels استفاده شده است.
▪ ولوو V-۷۰ : اجزائی که در سال ۲۰۰۶ آلومینیمی بوده اند، عبارتند از: سپرها، موتور، کالیپر ترمز، و cradles .
▪ مرسدس بنز SL roadster : موتور، کالیپر ترمز و closure panels آلومینیمی بوده اند.
▪ BMW Z۴: موتور، سیستم تعلیق وclosure panels از قطعات آلومینیمی بهره برده اند.
▪ BMW ۵-Series: قطعات آلومینیمی بی.ام.و سری ۵، در اجزاء زیر بکار رفته است:
ـ شاسی،
ـ سپرها،
ـ موتور،
ـ سیستم تعلیق،
ـ cradles .
بطور کلی، خودروهایی که در موتور و کالیپر ترمز آنها از قطعات آلومینیمی استفاده شده است، عبارتند از:
ـ کرایسلر ۳۰۰/۳۰۰c؛
ـ مرسدس بنزهای CLK, S-class, SLroadster،
ـ جگوار XJ۳۵۰؛ ولووهای S۶۰,V۷۰ ؛
ـ پورشه های ۹۱۱,BOXTER, cayenne ؛
ـ هوندا legend.

منبع : خودرو نیوز