Алюминий в автомобилестроении. Часть 2
В автомобилестроении алюминий используют, преследуя вполне определенные цели: увеличение грузоподъемности, уменьшение массы, а значит и снижение расходов топлива. Кроме экономического, это имеет и немаловажный экологический аспект: cокращение расхода топлива приводит в уменьшению вредных выбросов в атмосферу, ведь именно транспортные выхлопы главный загрязнитель воздуха в крупных городах.
Согласно расчетам, приведенным Ассоциацией автомобилестроителей, каждый килограмм алюминия, использованный при изготовлении автомобиля, ведет к уменьшению его массы на килограмм, а каждый процент экономии веса автомобиля к снижению расхода топлива в среднем на 1,0%. Это значит, что 100кг алюминия в автомобиле экономят более 1000 л бензина на каждые 200 тысяч километров, а это в свою очередь означает, что выбросы углекислого газа становятся меньше на целых 2500кг.
Европейские требования от 2005 года к параметрам автомобиля с бензиновым двигателем ограничивают выбросы углекислого газа уровнем 150г/км, что может быть достигнуто при массе транспортного средства не более 1000кг. В то же время за последние 20 лет среднестатистический легковой автомобиль стал на 150кг тяжелее, что объясняется увеличением его габаритов, а также повышением требований к безопасности и комфорту. Именно поэтому в автомобилестроении все шире применяют алюминий. Сегодня автомобиль, произведенный в Северной Америке содержит в среднем 116кг этого металла, японский и южнокорейский 93кг, западноевропейский 90кг, а отечественный 30-40кг.
Из истории. Автомобиль Pierce-Arrow с кузовом из алюминия 1909г.
Алюминиевые сплавы широко используют для изготовления многих деталей. В легковых автомобилях-это корпуса двигателей, крышки клапанно-распределительного механизма, капоты, трансмиссии, дверные ручки. Помимо головок и блоков цилиндров, на которые приходится преобладающая часть потребления алюминия в автомобилестроении, расширяется его применение в изготовлении колесных дисков, подвесок, шасси и частей трансмиссии. Алюминий обладает еще одним значительным свойством-он гасит удар в полтора, два раза эффективнее, чем сталь. Недаром алюминий-традиционный материал для бамперов. Более 80% деталей автомобиля изготавливают методом литья-это коллекторы, насосы, детали трансмиссии и подвески, диски колес и подрамники. Однако в последние годы увеличилось использование алюминиевых листов и полос. Так, например, современные колесные диски состоят из центральной части, полученной литьем и периферийного ободка, сделанного с помощью штамповки из листа. Ковка придает алюминиевым сплавам лучшие механические свойства, чем литье. Однако кованые детали все еще редко встречаются в конструкции автомобилей массового производства. В среднем лишь 1,3% алюминиевых деталей являются коваными
Автомобиль Audi 100
При выпуске моделей Porsche 928, Chevrolet Corvette, Honda NSX, Mercedes S-Class применяют кованый алюминиевый сплав в подрамнике и в деталях подвески. Кованые диски колес значительно меньше массы, чем литые, но не уступают им в прочности. Примерно четверть от общей массы алюминиевых деталей в автомобиле изготовлена из прокатных листов. Из них штампуют панели кузова, небольшие решетки, профили и тому подобное. Алюминиевые листы стали использовать и для изготовления каркаса кузова
Автомобиль Porsche 928
Здесь первенство принадлежит немецкой компании Audi. которая в 1994 году в германском городе Некарсульме основала фирму «Алюминиумцентрум». Выпускаемая с 1994 года модель Audi A8-это автомобиль с полностью алюминиевым каркасом кузова. Однако он относится к разряду малосерийных: выпускают всего 70 экземпляров в день. Второй автомобиль этой фирмы с цельноалюминиевым кузовом Audi A2-был впервые представлен на Франкфуртском автосалоне 1997 года как AI2. С 1999 года он стал серийной моделью. Замена стального кузова алюминиевым привела к снижению массы на 43%. В результате автомобиль стал весить всего 960кг (его первоначальная масса почти 1700кг)
Автомобиль Audi A8
Что интересно, для алюминиевого кузова требуется чуть ли не в полтора раза меньше деталей, чем для аналогичного стального. Полностью собранный алюминиевый кузов Audi закаливают при 200 градусах по Цельсию в течении 40 минут. Технология производства алюминиевых кузовов принадлежит фирме Audi Space Frame (ASF). Но не только автомобили Audi имеют алюминиевый кузов-это еще и Honda NSX, Jaguar XJ220, Ferrari 512GT, Plymouth Prowler который также сделаны из чистого алюминия
Автомобиль Honda NSX
Ряд фирм выпускают стальные кузова с некоторыми деталями из алюминиевых сплавов. Так в автомобилях Toyota, Ford US, Porsche из сплавов изготовлены двери, капот, крыша, крышки багажника. Компании Ferrari, Aston Martin, Ford US активно включают алюминиевые сплавы для производства всех наружных панелей кузова. Годовой объем продаж автомобилей с такими панелями только в США превышает 1,5 миллиона долларов. Алюминиевым кузовам не страшна коррозия, такие автомобили можно эксплуатировать в любых климатических условиях. Для усилителей бамперов, защитных брусьев в боковых дверях, каркасов сидений, рамок окон, аэродинамического спойлера, маслопровода, гидравлического трубопровода и впускного коллектора прибегают к методу экструзии: изделия формируют путем выдавливания размягченного алюминия через матрицу (форму) с отверстием определенного сечения
Автомобиль BMW Z4
При экструзии алюминиевых сплавов можно добиться максимальной точности размеров. Одна из новозеландских компаний недавно применила экструзию для изготовления деталей внутреннего сгорания. Производство мгновенно стало более дешевым. Такой двигатель весит меньше. Из выдавленного профиля могут быть получены двигатели с различным ходом поршня и числом цилиндров
Другой перспективный метод производства алюминиевых деталей-порошковая металлургия, при которой заготовки прессуются из порошков с последующим спеканием. По этой технологии в Японии изготавливают детали компрессоров, воздушных кондиционеров, поршней двигателей, блоков цилиндров. Многие алюминиевые сплавы настолько пластичны, что при нагревании способны значительно растягиваться. Благодаря этому свойству детали сложной формы можно получить из плоского металлического листа
Итак, использование алюминия в автомобилестроении возрастает, однако есть и сдерживающий фактор-это высокая цена металла. Автомобиль с алюминиевым кузовом сегодня-предмет роскоши. Его стоимость значительно превосходит стоимость автомобиля такого же класса с кузовом из стали
Отремонтировать алюминиевый кузов дороже и сложнее, чем стальной. Небольшую вмятину устранить нетрудно, ведь алюминий достаточно мягок и пластичен, однако при серьезных повреждениях вернуть цельноалюминиевому кузову прежнюю форму очень непросто. Дело в том, что в работе с алюминием может использоваться только специальная сварка в атмосфере инертного газа аргона, а большинство сервисных центров, понятное дело, таковой пока не располагают
Источник: энциклопедия Rusal
Автомобили из алюминия, их не так уж мало
Вчера на форуме по А2 решил поднять тему по поводу автомобилей из алюминия. Выяснилось, что их существует в природе не так уж мало (правда по количеству выпущенных серийных авто все равно А2 будет лидером). К сожалению, в основном алюминий привлекает к себе внимание создателей спорткаров. Итак, перечень, все еще не претендующий на полноту:
Artega GT (кокпит, двери и передняя часть из алюминия, крыша и крепеж двигателя — стальные трубки, части каркаса — полиуретан)
Audi ASF (прототип Audi A8 D2)
Audi A2 (ASF=Audi Space Frame)
Audi A8 (ASF)
Audi R8 (ASF)
Audi TT (частично)
Aston Martin DB9
BMW 5er (E60, частично, GRAV)
BMW 6er (E63, частично, GRAV)
Ferrari 612 Scaglietti
Ferrari 360 Modena
Ferrari F430
Honda NSX
Jaguar XJ
Jaguar XKR
Lamborghini Gallardo (ASF)
Land Rover Defender (производится с 1948 года, рама — оцинкованное железо, навесные панели — алюминий )
Lotus Elise
Melkus RS2000
Mercedes SLS AMG
Morgan Aero 8
Opel Speedster
Spyker C8
Tesla Roadster
VW Lupo 3L (частично)
18 января 2011 Метки: наблюдение
Поделиться:
Audi A2 2003, двигатель бензиновый 1.4 л, 75 л. с., передний привод, механическая коробка передач — наблюдение
Машины в продаже
Audi A2, 2001
Audi A2, 2000
Новосибирск
Audi A2, 2001
Audi A2, 2001
Комментарии 15
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.
Без машины
Можно так же уточнить что Jaguar XJ (X350) уже в 2003-ем году был цельноалюминиевым. Вот пруф: www.european-aluminium.eu…1_aam_body-structures.pdf
И вообще пара пилить базу не гниющих машин:)
Без машины
добавьте BMW Z8 (полностью из сплава алюминия, двигатель от M5 E39)
Современные ленд роверы многие уже целиком имеют алюминиевые кузова.
Почему не указан мой «сарай»?
Целиком из алюминия, включая раму!
Без машины
некоторые модели Range Rover (уточнить)
Без машины
Почтовый фургон UPS (заказная определённая модель уточнить)
Spier P36, полная масса 1680 кг.
Езжу на нем уже 10-ый год, доволен как слон.
Без машины
крутился у вас на страничке, прекрасный автомобиль. Завидую вам по доброму. Я на A8 D3. Задалбывает техническими сложностями но кузов шедеврален.
Спасибо за оценку моего выбора.
При поисках «алюминия» просчитывал все варианты, в том числе и алюминиевый А8. Отпугнули именно технические навороты, ну и хотелось чего попросторнее, поуниверсальнее.
Относительно сложной техники могу только посоветовать всё что можно — упрощать, а то и выкидывать по кускам.
Нержавеющий кузов — главное! А агрегаты можно модифицировать на свой вкус. Подойти с умом, комар носа не подточит. Зато какое поле для творчества и фантазии!
У меня знакомый с помощью одного нашего рукастого технаря выкинул из свежего Гольфа «коммон-рейл» и вживил туда обыкновенный МЕХАНИЧЕСКИЙ ТНВД!
Чуть громче, чуть больше расход, зато никакого головняка и компьютеров. Регулирует отверточкой. Не нарадуется.
Техосмотр проходит без труда, всё под шумоэкранирущей крышкой мотора, ничего не видно. Чтобы дроби показывало при проверке токсичности, в бак бодяжит часть изопропила.
В какие изуверские рамки ныне поставлен владелец авто разными техническими, законодательными и экологическими условностями — считаю, немного лукавства не помешает.
Технарю всегда есть чем ответить! 😉
Какие «битки» из США не стоит брать из-за дорогого кузовного ремонта: список моделей
Все стараются купить машину как можно более современную и полную передовых «наворотов». Но есть некоторые «фишки», которых при покупке подержанного авто желательно избегать. Алюминиевый кузов – в том числе.
Того, кто покупает новый автомобиль премиум-сегмента (или близкий к тому) в автосалоне, вряд ли интересуют методы его ремонта. Кузов из алюминиевого сплава наоборот может быть представлен дилером как дополнительное преимущество модели.
Использование алюминиевых сплавов при изготовлении кузова авто позволяет снизить его массу на четверть, а то и на треть.
Но другое дело – выбор машины после ДТП под восстановление, с американского аукциона. С точки зрения ремонта детали из алюминия оказываются немалой проблемой. Во-первых, крылатый металл рихтуется совсем не так, как сталь. Во-вторых, даже замена легкосплавной детали на новую требует особых технологий: аргонная и лазерная сварка, сварка трением, болты, заклепки, клей и т. д. – всего до четырнадцати видов соединений.
Итак, какие модели из популярных на американских аукционах имеют кузов с алюминиевыми деталями:
Audi A6. Популярное на американских аукционах четвертое поколение седана с индексом С7 (2011 – 2018) имеет из алюминия переднюю и заднюю части лонжеронов, опоры, подвески (литье!), двери, передние крылья, капот, багажник и заднюю полку кузова. Остальное – сталь двух сортов.
Audi A8. Считается, что все четыре поколения седана имеют полностью алюминиевый кузов – в том числе и его силовой каркас. Хотя последняя на сегодня генерация D5 (с 2017) имеет уже 40% стали.
Практически все модели Audi, которые сегодня популярны на американских аукционах, имеют алюминий в конструкции кузова.
Audi Q5. Кроссовер первого поколения (2008 – 2016 гг.) не имеет существенных кузовных деталей из алюминия, кроме капота и двери багажника. А вот вторая генерация Q5 (с 2017 г.) имеет больше таковых: капот, крышку багажника, переднюю часть переднего подрамника и передние опорные чашки подвески.
Audi Q7. В первом поколении (2005 – 2015 гг.) модель имеет легкосплавные двери багажника и поперечный подрамник задней подвески. Второе поколение Q7 (с 2015 г.) в значительной степени сделано из алюминия, в его кузове до 41% этого металла: передние и задние лонжероны, двери, боковины и др. (см фото).
Audi Q8. У этого новичка рынка – в первую очередь американского – тоже большинство компонентов кузова из крылатого металла, спереди, сзади и снизу (см. фото). Причем несколько из них даже литые, что еще больше усложняет ремонт. Собственно, это касается также и других вышеупомянутых моделей немецкой марки.
BMW 5. Передняя часть кузова “пятерки” работы Криса Бэнгла (E60 2003 – 2009 гг.) выполнена из алюминия, остальная – из стали. Под передней частью понимается вся силовая структура – лонжероны, опорные чашки подвески, моторный щит. Следующая генерация F10 (2010 – 2016 гг.) также изрядно “алюминизированная” – почти вся структура крепления передней подвески, капот и четыре двери. Наконец, действующая “пятерка” G30 имеет из этого металла передние и задние лонжероны и опорные силовые элементы обеих подвесок. А также все двери, капот, крышку багажника, крышу и передние крылья.
Передовые автопроизводители кроме алюминия используют в конструкции кузова несколько видов стали и композиты. Есть более десятка способов соединения деталей из различных материалов.
BMW 7. Современная седьмая серия G12 (с 2015 г.) имеет в основе не только алюминий (передняя и задняя силовые части, чашки подвесок), но и сталь, и даже карбон. Двери также алюминиевые.
Chevrolet Corvette. Культовый спорткар Corvette с индексом С7 (2014 – 2019 гг.) построен на алюминиевом каркасе, при том что обвес – карбоновый, что облегчает ремонт.
Porsche Panamera. Первый седан от Porsche (2009 – 2016 гг.) имеет алюминиевые лонжероны передка, капот, крышку багажника и облицовку дверей. Более того – “телевизор” радиатора и рамки дверей сделаны из магниевого сплава, который нельзя варить из-за опасности пожара. В нынешней генерации Panamera (с 2016 г.) кузов почти целиком из алюминия – за исключением боковин и деталей днища.
Большая проблема кузова с деталями из разных материалов – обеспечить одновременно и прочность соединения, и изоляцию деталей друг от друга (для предотвращения коррозии).
Porsche Cayenne/Macan. Второй Cayenne (2010 – 2018 гг.) получил легкосплавный капот и внутренние рамки дверей, а у третьего (с 2018 г.) из стали только моторный щит и несколько силовых деталей на днище. У малыша Macan’а из алюминия только капот и крышка багажника.
Tesla model S. Самая дорогая модель Tesla (с 2012 г.) базируется на алюминиевой раме, из этого же металла отлиты силовые детали, к которым крепится подвеска. Внешние детали кузова также из алюминия. Подобным образом устроены и кузов кроссовера Tesla model X (с 2016 г.).
Tesla model Y. Самая свежая модель Tesla (с 2020) уже поступает в Украину с заокеанских площадок, где продают машины после ДТП. Она не самый плохой вариант для восстановления, так как из алюминия в нее не так уж много деталей: пороги, законцовки передних лонжеронов и огромная литая деталь, которая объединяет задние колесные арки, задние лонжероны и поперечины между ними вместе с полом.
Tesla моделей S и X (первые три фото) имеют алюминиевый кузов и такой же силовой каркас в нижней части. В модели Y (две последние фото) доминирует сталь.
Но несмотря на все сложности с ремонтом, алюминиевые сплавы в конструкции кузова – не приговор. Если у вас есть знакомый мастер, который владеет технологиями правки крылатого металла, то с дополнительной скидкой при торгах алюминиевую машину можно брать. Главное, чтобы мастер перед покупкой подтвердил, что серьезных повреждений нет и он справится с ремонтом.
Напоследок осталось добавить, что некоторые из ведущих автопроизводителей еще несколько лет назад начали понемногу отказываться от алюминия как конструкционного материала. Например, лидер применения крылатого металла Audi уже уменьшает его процент в каркасе кузова – прежде всего, в пользу высокопрочной стали.
Полноценно отремонтировать кузов из различных материалов можно только на официальном СТО, да и там не все виды повреждений признаются пригодными для ремонта.
Но на самых новых – серийных! – моделях вместо стали начали использовать магний и карбон (углепластик). Пройдет немного времени и эти машины станут «битками» и «евробляхами» – поэтому мастера-рихтовщики, готовьтесь.
Рекомендация Авто24
Выбирать подержанный автомобиль с оглядкой на его ремонтопригодность – подход вполне рациональный. Особенно если речь идет о кузове, который является основой всего автомобиля и без восстановления которого невозможно существование последнего. Учтите это, даже если машина покупается без повреждений алюминиевых компонентов – ведь нельзя исключать, что такое случится с ней уже в ваших руках. Тем более, что ремонтировать алюминиевые кузовные детали в условиях неофициального сервиса очень непросто и в любом случае недешево.
Автомобилестроение
Автомобиль – самый распространенный вид транспорта в мире. Главным конструкционным материалом для него является относительно дешевая сталь. Но поскольку основными приоритетами автомобильной отрасли становятся экономия топлива, снижение выбросов СО2 и дизайн автомобиля, все более важную роль в автомобилестроении начинает играть алюминий.
В 2014 году мировая автомобильная индустрия (без учета Китая) потребила 2,87 млн тонн алюминия. Ожидается, что к 2020 году эта цифра вырастет до 4,49 млн тонн. На рост потребления алюминия в автопроме влияют как увеличение производства самих автомобилей, так и рост содержания в них алюминия.
Каждый килограмм алюминия, использованный при изготовлении автомобиля, позволяет снизить общую массу машины на килограмм. Поэтому из алюминия производится все большее количество автомобильных деталей — радиаторы системы охлаждения двигателя, колесные диски, бампера, детали подвески, блоки цилиндров двигателя, корпуса трансмиссий и, наконец, детали кузова – капоты, двери и даже вся рама.
В результате с 1970-х годов доля алюминия в общем весе автомобиля увеличилась с 35 кг до сегодняшних 152 кг. Согласно прогнозам экспертов, к 2025 году среднее содержание алюминия в одном автомобиле достигнет 250 кг.
Основными методами производства автодеталей являются литье и штамповка из прокатанных листов и полос. Но некоторые из них изготавливаются необычным способом горячего прессования мелкого алюминиевого порошка – САП (спеченная алюминиевая пудра). Окисленную алюминиевую пудру помещают в алюминиевую же оболочку и нагревают до температуры чуть меньшей, чем плавление металла, и в горячем виде прессуют. Получившиеся изделия отличаются высокой прочностью и используются там, где нужны детали для работы в условиях высоких температур с низким коэффициентом трения – например, так делаются поршни двигателей.
У алюминия есть замечательное свойство – он отлично «гасит» удар, причем делает это в два раза эффективнее, чем сталь. Поэтому автопроизводители давно используют этот металл для изготовления бамперов. Алюминиевый кузов безопаснее стального еще и потому, что деформации в алюминиевых конструкциях локализуются в компактных зонах, не давая деформироваться другим частям кузова и сохраняя максимальную безопасность той части машины, где находятся пассажиры.
Эксперты утверждают, что в ближайшее десятилетие автопроизводители существенно увеличат использование алюминия в своих моделях. Легкий и прочный металл будет в большом количестве использоваться в деталях кузова либо для изготовления кузова целиком.
При этом многие автомобильные компании сегодня договариваются с производителями алюминия о создании производств замкнутого цикла, когда из идущих на лом алюминиевых деталей утилизируемых автомобилей создаются запчасти для новых машин. Сложно представить себе более экологичный вид промышленного производства.
