Кузов из крылатого металла
E551MM › Блог › Оцинкованный кузов. Алюминиевый кузов. Какой угодно типа “нержавеющий” кузов.
Во первых… кто вам сказал, что цинк не ржавеет ?
Вернее нет… во первых, что такое ржавение / коррозия металла? Это процесс образования оксида металла из чистого металла.
Коррозия цинка может проходить как с водородной, так и кислородной деполяризацией.
Коррозия цинка в воде наблюдается при температуре выше 55 °C. С повышением температуры скорость коррозии увеличивается, максимум наблюдается при температуре 70 °C. После этого разрушение металла проходит очень медленно. Это связано с образованием в воде на поверхности цинка продуктов коррозии. При температурах до 55 °C и выше 90 – 95 °C продукты коррозии обладают достаточно высокими защитными свойствами, образуя на поверхности плотную сплошную пленку. Максимальная скорость коррозии цинка объясняется образованием рыхлой пленки, состоящей с Zn(OH)2, которая не имеет хороших защитных свойств, т.к. легко отслаивается.
В нейтральных растворах коррозия цинка проходит с кислородной деполяризацией.
При контакте цинка с металлом, имеющим более электроположительный потенциал, скорость коррозии цинка значительно возрастает. (Железо более электроположительный металл.)
Хотя цинк и является достаточно коррозионностойким металлом – он не нашел применения в пищевой промышленности, т.к. при контакте с кислыми пищевыми продуктами образует токсичные соли. (т.е. опять же офигенно ржавеет! Что не мешает китайцам и вьетнамцам засовывать ананасы в банки с оцинковкой изнутри)
Зарубите себе на носу… НЕ РЖАВЫЙ металл выглядит вот так:
У металла есть металлический БЛЕСК!
Он отражает свет! Вспомните зеркало! Это слой чистого серебра!
Золотую монету видели? Она какая? Украшения у жены какие ?
Что не блестит — то не металл! (обратное — не верно. Но если что-то не имеет блеска — вы смотрите не на металл, а уже на его оксид, сульфид итд. но не на сам металл.)
Далее, процитируем сайт. Autogener.ru
Забегая вперед — ох оценочные суждения не совсем верные.
1. Горячая оцинковка
Лучший вид цинкования. Данная термическая технология наиболее устойчива к коррозии в процессе эксплуатации машины с такой оцинковкой.
Заранее подготовленный и сухой кузов опускают в ванну с расплавом цинка температура которого от 500 до 4000 градусов С.
Гарантия производителя на кузов машины с таким видом обработки начинается от 15 лет и выше.
Да… хороший метод… мокнуть кузов в расплавленный цинк. А потом напильником сдирать все потёки и капли.
Слой цинка выйдет конечно адский. Можно действительно не менее 15 лет гарантировать.
НО! никто так не делает сейчас. Это дорого и не технологично. Проще сделать сразу из алюминия кузов.
У мерседеса гарантия на кузов — 12 лет. делайте вывод сами.
Короче забыли про этот метод… даже не мечтайте в 21м веке про него.
2. Гальваническая оцинковка
Кузов купают в ванне с цинксодержащим электролитом, где под воздействием электрического тока цинк осаждается на поверхности металла.
Такая обработка менее устойчива к коррозии, но обеспечивает равномерность покрытия, блестящий, декоративный характер поверхности с неизменными размерами.
Гальваническое цинкование обеспечивает толщину цинкового покрытия в пределах 5-20 мкм. Гарантия производителя на кузов машины такой обработки начинается от 10 лет.
Равномерность покрытия — имеется ввиду, что ваш кузов из тоненького листового металла не поведёт от встречи с расплавом цинка. И после застывания он не окажется разноразмерный.
А вот с равномерностью цинкового слоя как раз проблемы. Равномерного осаждения цинка не достичь, особенно за то короткое время пока кузов находится в ванне. кузов имеет сложную форму отсюда и проблемы.
Так будут цинковать дорогие малотиражные машины… Мерседесы S класса например.
3. Холодная оцинковка
В последние годы этот метод получил широкое распространение среди недорогих марок. Цинкование происходит путем окраски кузова грунтами с высоким содержанием высокодисперсного цинкового порошка (содержание цинка в готовом покрытии 89-93%).
Холодное цинкование является смесью цинкования с нанесением лакокрасочного покрытия. При эксплуатации такого кузова отмечается низкая устойчивость к коррозии.
Зачастую производитель — лукавит, называя кузов такой машины оцинкованным, что активно используется в рекламных целях.
Однако здесь есть один несомненный плюс.
В виде равномерности покрытия по всему кузову.
И вот эта якобы низкая устойчивость к коррозии которая отмечается авторами сайта возникает из-за мнения людей, которые считают, что если машина типа оцинкована — она вообще не должна ржаветь. Это не так…
Даже цинковое ведро ржавеет.
4. Цинкрометалл
Метод заключается в покрытии стали, грунтом состоящим из подслоя оксидов содержащих цинковые частицы и богатый цинком органический верхний слой.
Из такого метала без проблем можно изготовить кузов. Материал хорошо поддается сварке, формовке, покраске и совместим с обычно используемыми клеями. Покрытие при этом не теряет свои защитные свойства.
Цинкрометалл хорош там где нет высокой влажности, но при эксплуатации его на машинах отмечается также слабая защита от коррозии, особенно в местах повреждения.
Данный тип цинкования распространен лишь среди немногих недорогих марок.
Ну вообще то как бы здесь как и в предыдущей технологии грунтуется весь кузов
При покупке подержанного автомобиля, доказать или опровергнуть наличие так называемой оцинковки можно только с помощью дорогостоящих испытаний и специального оборудования.
Это они имеют ввиду то, что… А кто сказал, что этот автомобиль не был уже отремонтирован при помощи самых дешёвых кузовных деталей, не имеющих никакого покрытия ? Либо же в процессе ремонта этому покрытию пришёл трендец. (Рихтовка с помощью споттера итп)
Вот миф про ржавые тазы опирается на двух Китов. 1. Владельцы которые болт клали на свою машину, считая что цитата “Таз должен ржаветь” и 2. Дешман ремонт.
У автоваза(нормального ещё, не реношного) был документ по ремонтной окраске кузовов. Там чё то около 180 страниц с описанием операций которые нужно проделать при кузовном ремонте. Вы думаете кто то читал и соблюдает?))))
Каждый автомаляр/рихтовщик знает, что никому не интересно особо как и чё он там делал. Вот оно сейчас ровное? Блестит? Ну и всё… Более от него не потребуют. И всё что более определяется уже его совестью.
Но делать как надо всё равно никто не будет. Некоторые даже не знают как надо. А кто знает — всё равно так делать не будет… ибо это будет стоить столько денег, что клиент всё равно откажется. А может вообще уйдёт в другое место, где его обманут, что сделают ему всё как надо, но за меньшие деньги.
Вот поэтому даже отдавая в покраску за деньги страховки свою битую 7 лет назад машину… я половину операций сделал сам. Короче ладно, мы же тут не ремонт машин обсуждаем, а их производство.
На самом деле основным защитным слоем является никакой не цинк, а краска. Краска изготавливается на полимерной основе и служит барьером между металлами и окружающей средой наполненной всякими нехорошими веществами, вызывающими окисление металлов. Так уж вышло, что растения понаделали вам много кислорода, которым вы дышите… и этот кислород окисляет всё, что найдёт.
Так что РУБИТЕ ДЕРЕВЬЯ НЕЩАДНО! Спасите свою машину от коррозии! (шучу ясен пень, с вам всего можно ожидать)
Однако! У краски и у металла как минимум разные коэффициенты расширения. И своими циклами расширения и сжатия — он попросту рвёт краску. В микротрещины попадает вода… замерзая расширяет их… и… машина ржавеет…
Именно поэтому в тёплых краях машины ржавет не так быстро. именно поэтому ваше импортное из Японии и Европы выглядит лучше, чем местное того же возраста. А вовсе не потому, что оно импортное (вспоминаем кто экспортирует металл в Евросоюз)
Так вот… ржавение по “американскому типу”
ржавение по “Россискому” типу
Цинк является лишь ингибитором коррозии…
Он не может отсановить процесс окисления. он может только его замедлить.
Вот вам цинковое ведро :
Пардон, не та фотография… тут два цинковых ведра ой пардон.
Вот новое цинковое ведро и его эволюция в “не ржавении”
Кузов из крылатого металла
Автор: Михаил Алдошин
Изготовление кузовов – пожалуй, один из самых сложных процессов в создании автомобилей. Завод (или цех) по производству кузовов занимает площадь около 400000 м кв. и стоит около миллиарда долларов. Для кузова нужно изготовить более сотни отдельных частей, а затем соединить их в одну конструкцию, которая будет готова принять в себя всю начинку современного автомобиля. Конструкторам все время приходится идти на компромиссы, искать новые материалы и технологии изготовления, чтобы кузов был легким, прочным, безопасным и дешевым. Рассмотрим преимущества и недостатки основных современных кузовных материалов.
Наиболее распространенными материалами в кузовостроении являются сталь, алюминий и различные виды пластмасс.
Сталь в качестве материала для изготовления кузовов используется очень давно. Свойства стального листа позволяют штамповать детали разнообразной формы, а различные способы сварки дают возможность соединять детали в цельную конструкцию. Разработаны новые сорта стали (упрочняющиеся при термической обработке, легированные), позволяющие упростить изготовление и получить заданные свойства кузова, соответствующие современным требованиям безопасности. Автомобиль проектируется в виде прочной капсулы, окруженной податливыми зонами деформации.
Видов стали в одном только произвольно взятом Ford Focus около десятка. Это и привычный холоднокатаный лист толщиной от 0,4 до 1,5 мм, из которого отпрессованы внешние панели и элементы пола, и разнообразные высокопрочные сплавы, для которых нашлось место в дверных проемах, лонжеронах и всевозможных усилителях. Это и относительно мягкий металл, из которого делаются легко сминаемые зоны прогнозируемой деформации. Такие детали обычно несложно заменить, а используют их, как правило, для крепления бамперов.
А самыми прочными частями кузова, конечно, являются передние стойки крыши, поскольку именно им больше всего достается в деле сохранения жизненного пространства салона при лобовом столкновении. По этой причине большинство современных автомобилей получило весьма толстые, пусть и затрудняющие обзор, но отлично противостоящие нагрузкам передние стойки крыши. А вот сделать их изящнее и менее массивными как раз и позволяют специальные высокопрочные сплавы.
Кузов изготавливается в несколько этапов. Сначала из стальных листов различной толщины штампуются отдельные детали. Затем они свариваются в крупные узлы и при помощи сварки собираются в единое целое. Практически на всех современных заводах сварку ведут роботы, но иногда применяются и ручные виды сварки: полуавтоматами в среде защитного газа или контактная.
Обеспечение пассивной безопасности потребовало разработки новых технологий получения заданных свойств стальных кузовов. Одна из них – технология Tailored blanks: сваренные встык по шаблону стальные листы разной толщины из различных сортов стали образуют заготовку для штамповки. В результате отдельные участки изготовленной детали обладают заданной прочностью и пластичностью.
Чтобы добиться определенных параметров, многие конструкторы проектируют кузова, сочетающие детали из разных материалов. Это позволяет использовать их положительные качества и обходить присущие им недостатки. Примером такой гибридной конструкции может быть кузов автомобиля Mercedes-Benz CL, при изготовлении которого применяется сталь, алюминий, магний и пластик. Сталь идет на каркас моторного отсека и днище багажного отделения, а также на отдельные элементы каркаса. Из алюминия изготавливают ряд наружных панелей и деталей каркаса. Из магниевого сплава делают каркас дверей. Передние крылья, крышка багажника выполняются из пластика. Как вариант возможна конструкция кузова, в которой каркас изготовлен из стали и алюминия.
Такова, к примеру, 7 я серия BMW, чей дюралевый нос в прямом смысле приклеен к стальному каркасу салонной части кузова. Подобное решение продиктовано прежде всего улучшением развесовки по осям машины. Тяжесть расположенного впереди двигателя компенсирует меньший вес самого передка.
Еще один пример – Land Rover Defender. Стальной каркас этого внедорожника обтянут внешними алюминиевыми панелями. К такому решению английские инженеры прибегли из-за банальной нехватки стального проката в суровое послевоенное время. До недавнего времени такими же были кузова Range Rover и Discovery. Это позволяло значительно снизить вес автомобиля.
В настоящее время и другие автопроизводители частично используют «крылатый металл» в производстве своих моделей: Volvo, Peugeot, Renault, и др. «Крылатым» же его называют потому, что обычно из алюминия изготавливают самолеты.
Особенности алюминиевого кузова
Начальный этап производства в основном такой же, как и при изготовлении стальных кузовов. Детали штампуются из листового алюминия, затем собираются в единую конструкцию. Используется сварка в среде аргона, соединения на заклепках или с применением специального клея, лазерная сварка. Кроме этого, кузовные панели могут крепиться к стальному каркасу, изготовленному из труб различного сечения.
Весной 1991 г. фирма Honda поставила на немецкий рынок партию легковых автомобилей Honda NSX с цельно алюминиевыми кузовами. Впрочем, тогда раскупили не так уж много машин, поскольку речь шла о спортивных моделях с кузовом купе. Тем не менее появление серийных легковых автомобилей с алюминиевым кузовом свидетельствовало о наступлении новой эры в автомобилестроении.
Легким быть непросто
В качестве примеров цельноалюминиевых автомобилей приведем Audi A8 и Jaguar XK. Заманчиво получить, как в случае с A8, автомобиль представительского класса весом, равным весу Audi A6 – седану классом ниже. Но создание кузова из алюминия сродни постройке самолета. Проблем тут гораздо больше, чем может показаться на первый взгляд. Алюминиевые сплавы плохо штампуются, свариваются только в среде инертного газа и гораздо сильнее стальных аналогов передают вибрации. Для их скрепления в одном и том же автомобиле могут быть применены аргоновая сварка, клепка, склейка и даже болтовые соединения. Помимо этого помятое в результате ДТП алюминиевое крыло, часто невозможно отрихтовать, а покраска легкосплавных деталей имеет массу технологических нюансов. В отличие от стальных конструкций в алюминиевых кузовах применяются не только листы, но и всевозможные профили (прямоугольные трубы, уголки), а также широкий ассортимент специальных литых деталей.
Первым в серийном производстве кузова стал применять алюминий концерн Audi. Кузова его моделей A8, а затем и A2 сделаны полностью из алюминиевых сплавов.
Алюминиевый кузов AUDI A8, созданный по технологии Audi Space Frame (ASF), весит всего 231 кг. Детали соединяют 1847 заклепок, 632 винта, 202 точки сварки, 25 метров швов газовой и 6 метров лазерной сварки, а также 44 метра клееных соединений.
Скажем несколько слов о преимуществах «авиационного» металла в автомобилях. Во первых: снижается вес автомобиля. Снижение массы в сравнении со стальным аналогом может достигать 50%. Снижение веса в первую очередь влияет на улучшение разгонной и тормозной динамики. И что немаловажно: повышается топливная экономичность. По своим свойствам алюминиевый сплав лучше сопротивляется скручиванию. Поэтому алюминиевый кузов более «жесткий», а это улучшает управляемость, устойчивость и поведение в повороте. Автомобиль становиться комфортнее.
В плане безопасности алюминиевый кузов тоже имеет преимущества по сравнению со стальным. Алюминиевые сплавы имеют большую, чем у стали способность к поглощению удара. Деформации в алюминиевых конструкциях локализуются в компактных зонах не давая деформироваться другим частям кузова, сохраняя максимальную безопасность каркаса, где находятся пассажиры.
- Кузова легче стальных при равной прочности
- Возможно изготовление деталей любой формы
- Легче обрабатывается
- Стоимость технологических процессов обработки ниже
- Высокая стойкость к коррозии (подвержен только электрохимической коррозии)
- Проще вторичная переработка
- Требуются дорогостоящие способы соединения деталей и специальное оборудование
- Ниже ремонтопригодность
- Дороже стали, так как энергозатраты при его производстве намного выше
Есть и отрицательная сторона алюминиевых кузовов. На порядок по сравнению со стальным кузовом возрастает трудоемкость при ремонте алюминиевого кузова или деталей из алюминия. Выдвигаются особые требования к ремонтной зоне, инструменту, оборудованию, материалам. Требуются специалисты умеющие работать с алюминием. Работа с ним более сложная.
Ремонт автомобильного кузова из алюминиевого сплава должен производиться на специально оборудованном, и на изолированном от основной ремзоны посту. Обычно это отгороженный шторами участок цеха, оснащенный вытяжкой, сварочным оборудованием и специальным инструментом (включая гаечные ключи), который не должен соприкасаться со стальными деталями. Если нет такого поста, необходимо подготовить соответствующее рабочее место. Перед началом ремонта нужно произвести тщательную уборку в помещении, для устранения стальной пыли и стружки от предыдущих ремонтов. Заменить инструмент на специальный (для алюминия). Дело в том, что при соприкосновении стали и алюминия возникает контактная электрохимическая коррозия, которая неизменно приведет к повреждению алюминиевых деталей. Элементы алюминиевого кузова изготовлены по разным технологиям, и соответственно по разному ремонтируются.
Алюминиевый кузов состоит из следующих типов деталей:
Профили составляют силовой каркас кузова, принимающего всю нагрузку. При деформации литых деталей, их невозможно отремонтировать из-за нарушения структуры металла. Эти элементы, в случае повреждения, заменяют. Для профильных деталей возможен ремонт, но только путем вырезания поврежденного фрагмента и замены его вставкой такого же профиля с установкой усиливающих вкладышей. Штампованные элементы алюминиевого кузова могут быть восстановлены в случае незначительных деформаций, небольших трещин и разрывов. В более сложных случаях детали заменяют.
Свойства алюминия и его сплавов отличаются от свойств сталей, поэтому их сварка имеет целый ряд существенных особенностей и важных правил. Для сварки алюминия используется специальное оборудование. Подробный рассказ о сварке алюминиевых кузовов на авторемонтном предприятии мы расскажем в следующем номере нашего журнала.
Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.
Из чего делают кузова автомобилей
К кузову современной машины предъявляется множество требований. Он должен быть красивым, универсальным, прочным, эргономичным, недорогим, безопасным… Чтобы выполнить все эти подчас противоречивые условия, автопроизводителям помимо всего прочего приходится принимать во внимание особенности различных материалов.
Сейчас кузова автомобилей в основном делают из стали. В зависимости от химического состава она может значительно менять свои свойства. Даже обычная листовая сталь достаточно прочна и при этом весьма пластична. Что и требуется для изготовления внешних штампованных панелей кузова, которые у современных машин подчас весьма сложной формы.
Нередко в несущих конструкциях автомобилей применяется высокопрочная сталь. Как правило, из нее выполняют наиболее, скажем так, ответственные части корпуса, которые принимают на себя нагрузки от двигателя, трансмиссии, ходовой части, а также энергию удара в случае аварии. Высокопрочные стали позволяют без ущерба для надежности сделать эти детали тоньше и легче. Неудивительно, что у некоторых моделей (в частности, у последнего поколения «Мазда 6») на такую сталь приходится до 50% всей массы кузова.
Технология производства стальных кузовов проста и давно отлажена. К тому же их части легко соединяются, например, различными способами сварки. К тому же сталь стоит дешевле других материалов. Поэтому сделанный из нее кузов получается недорогим в изготовлении, да и в эксплуатации тоже. Ведь в случае повреждения стальные детали легко ремонтируются. Наконец, когда автомобиль отслужит свое, такой кузов нетрудно утилизировать. Однако есть у стали и недостатки – она достаточно тяжелая и неважно сопротивляется ржавчине. Поэтому автопроизводители экспериментируют с альтернативными кузовными материалами.
«Крылатый» металл находит все большее применение в изготовлении кузовов (обычно в виде сплава с примесями других элементов). Алюминий существенно легче стали. Полностью сделанный из него кузов весит в среднем в два раза меньше стандартного стального, отнюдь не уступая ему в жесткости и прочности. Помимо этого, алюминий намного долговечнее — ржавчина ему фактически не страшна.
Однако данный материал стоит дороже и для сварки деталей из него нужно спецоборудование. Фактически для изготовления алюминиевых кузовов надо менять всю технологию их сборки, а для обслуживания и ремонта — модернизировать сервисные станции. Вдобавок алюминий сильнее пропускает шум и вибрацию, поэтому звукоизоляцию салона автомобиля приходится дополнительно усиливать. Из-за всего этого цена автомобиля значительно увеличивается. Поэтому производить автомобили с полностью алюминиевым кузовом могут позволить себе лишь немногие производители престижных моделей (характерный пример — представительский седан «А8» от компании «Audi»).
Однако многие фирмы нашли золотую середину: они делают машины, у которых из «крылатого» металла изготовлены лишь отдельные элементы кузова, к примеру, капот или крылья. Эти детали производят отдельно и монтируют на стальной каркас. Порой к нему присоединяют крупные части вроде целого передка, целиком выполненного из алюминия (в частности, так поступили создатели BMW 5-й серии Е60). Правда, при этом приходится обрабатыватъ панели специальным составом, который предотвращает коррозию на стыке алюминиевых и стальных деталей.
Во второй половине ХХ века этот материал считался очень перспективным. Детали из него получались даже легче алюминиевых, что сулило значительное снижение массы кузова. Кроме того, пластику легко придать любую, самую вычурную форму, и вдобавок он не требует лакокрасочного покрытия, поскольку при помощи специальных добавок в его состав можно получить материал практически тобою колера. Наконец, пластик вообще не подвержен коррозии, а значит, очень долговечен. Да и технология производства таких кузовов довольно проста.
Однако данные плюсы перечеркиваются несколькими минусами. На свойства пластика сильно воздействует температура воздуха -некоторые его виды при минусовой температуре становятся очень хрупкими, а в жару чрезмерно мягкими. Производство пластмасс неэкологично, а их переработка требует специальной технологии и оборудования.Также, данный материал не подходит для изготовления деталей, которые должны выдерживать высокие нагрузки. А в случае повреждения пластиковые панели, как правило, нужно менять – их ремонт дорог, а иногда вообще невозможен. Со временем технологам удалось решить некоторые из этих проблем, но лишь отчасти. Поэтому сейчас из пластика делают, главным образом, лишь навесные элементы кузова – бамперы, молдинги, реже – крылья.
Кузов из композитных материалов
Такие материалы имеют в своем составе два или более компонента, соединенных в одно целое. Например, многие композиты получают спеканием отдельных частиц, склеиванием слоев разных материалов или армированием одного элемента волокнами другого. В результате получившийся «гибрид» сочетает в себе наилучшие свойства входящих в него материалов. Характерный пример –стеклопластик. В нем роль «скелета» выполняет стекловолокно, в то время как эпоксидная смола придает детали необходимую форму.Изделия из композитов весьма долговечны, привлекательны внешне (частенько их даже не окрашивают), к тому же из них можно изготавливать крупные неразъемные модули.
Однако, несмотря на невысокую стоимость стеклопластика, в современных автомобилях чаще используется еще более легкое, жесткое и прочное углеволокно. К примеру, основа многих суперкаров – это композитный монокок, воспринимающий все нагрузки. То есть кузов таких машин состоит, по сути, из одной главной детали, к которой крепятся все остальные элементы. Правда, углеволокно обходится достаточно дорого, и кузова из него очень трудоемки в производстве (часто они требуют ручного труда). Кроме того, поврежденные композитные детали иногда не подлежат восстановлению. Поэтому на «гражданских» моделях подобные кузова практически не применяются. Их можно встретить преимущественно на суперкарах вроде знаменитого «Ferrari Enzo», создатели которых борются с каждым лишним граммом веса машины и вдобавок должны обеспечить безопасность пилота в случае аварии на высоких скоростях.
В других моделях из углеволокна выполняются отдельные наиболее значимые панели кузова. Например, у «ВМW МЗ» из этого материала сделана крыша. С одной стороны, композит придает ей необходимую прочность и жесткость, а с другой – значительно облегчает кузов и понижает центр тяжести машины.
Оригинальный подход к созданию кузова также демонстрируют американские конструкторы. К примеру, «скелет» известного суперкара «Corvette» уже белое 50 лет состоит из металлической пространственной рамы с закрепленными на ней панелями из композитных материалов.
Крылатый наступает: почему кузова машин будущего будут алюминиевыми и чем это чревато
Электромобиль с автопилотом – примерно так можно вкратце описать типичную машину условного 2030 года. Если не произойдет каких-то глобальных сломов трендов, то так оно и будет. Но с одной оговоркой – этот электромобиль, скорее всего, будет еще и алюминиевым. В этой статье вспомним все плюсы и минусы кузовов из крылатого металла и отследим, как он постепенно вытесняет сталь из автопромышленности.
Немного из истории
И спользование алюминия в производстве кузова кажется столь соблазнительной и новой технологией, что забывается, что родом она из первой половины двадцатого века. Как конструктивный материал для авто его опробовали сразу, как только начали отказываться от дерева и кожи, причем именно с деревом он оказался настолько хорошо совместим, что на автомобилях Morgan подобная технология используется до сих пор. Вот только большинство компаний, которые в тридцатые годы успели изготовить немало автомобилей с широким использованием алюминиевых деталей, в дальнейшем от легкого металла отказались. И причиной стал не только дефицит этого материала в годы Второй мировой. Планам фантастов-футуристов о широком использовании алюминия в конструкции машин не суждено было сбыться. Во всяком случае, до нынешнего момента, когда что-то стало меняться.
Алюминий в металлической форме известен не так уж давно – его вывели только в конце XIX века, и он сразу стал цениться весьма высоко. И вовсе не из-за своей редкости, просто до открытия электролитического метода восстановления производство обходилось баснословно дорого, алюминий был дороже золота и платины. Недаром весы, подаренные Менделееву после открытия периодического закона, содержали немало алюминиевых деталей, на тот момент это был поистине королевский подарок. С 1855 по 1890 годы изготовили всего 200 тонн материала по методу Анри Этьена Сент-Клер Девиля, заключающемся в вытеснении алюминия металлическим натрием.
Уже к 1890 году цена упала в 30 раз, а к началу Первой мировой – более чем в сотню. А после тридцатых годов постоянно сохраняла примерный паритет с ценами на стальной прокат, будучи дороже в 3-4 раза. Дефицит тех или иных материалов периодически изменял это соотношение на небольшой срок, но тем не менее в среднем тонна алюминия всегда обходится минимум в три раза дороже обычной стали.
«Крылатым» алюминий называют за сочетание малой массы, прочности и доступности. Этот металл заметно легче стали, на кубометр приходится примерно 2 700 кг против 7 800 кг для типичных сортов стали. Но и прочность ниже, для распространенных сортов стали и алюминия разница примерно в полтора-два раза что по текучести, что по растяжению. Если о конкретных цифрах, то прочность алюминиевого сплава АМг3 – 120/230 Мпа, низкоуглеродистой стали марки 2C10 – 175/315, а вот высокопрочная сталь HC260BD – это уже 240/450 Мпа.
В итоге конструкции из алюминия имеют все шансы быть заметно легче, минимум на треть, но в отдельных случаях превосходство в массе деталей может быть больше, ведь алюминиевые детали имеют более высокую жесткость и заметно более технологичны в изготовлении. Для авиации это сущий подарок, ведь более прочные титановые сплавы куда дороже, и массовое производство попросту недоступно, а магниевые сплавы отличаются высокой коррозийной активностью и повышенной пожароопасностью.
Практика использования на земле
В массовом сознании алюминиевые кузова в основном ассоциируются с машинами марки Audi, хотя первая A8 в кузове D2 появилась лишь в 1994 году. Это была одна из первых крупносерийных цельноалюминиевых машин, хотя изрядная доля крылатого металла была фирменной «фишкой» таких марок, как Land Rover и Aston Martin на протяжении десятков лет, не говоря уже о уже упомянутом Morgan, с его алюминием на деревянном каркасе. Все же реклама творит чудеса.
В первую очередь в новой технологии изготовления кузова подчеркивалась низкая масса и стойкость алюминиевых кузовов к коррозии. Иногда упоминались и другие преимущества алюминиевых конструкций: например, особенные акустические свойства кузовов и пассивная безопасность конструкций из объемной штамповки и литья.
Список машин, в которых алюминиевые детали составляют не менее 60% массы кузова (не путать с полной массой машины), довольно велик. В первую очередь известны модели Audi, A2, A8, R8 и родственная R8 Lamborghini Gallardo. Менее очевидны Ferrari F430, F360, 612, последние поколения Jaguar XJ X350-X351, XJR, XF, XE и F-Pace. Ценители настоящих спортивных машин вспомнят Lotus Elise, а также соплатформенные Opel Speedster и Tesla Roadster. Особенно дотошные читатели припомнят Honda NSX, Spyker и даже Mercedes SLS.
На фото: алюминиевая пространственная рама Audi A2
Часто ошибочно к числу алюминиевых относят современные Land Rover, Range Rover, BMW последних серий и некоторые другие премиум-модели, но там общая доля алюминиевых деталей не так уж велика, а каркас кузова по-прежнему из сталей – обычных и высокой прочности. Цельноалюминиевых машин немного, и большая часть из них – это сравнительно малосерийные конструкции.
Но как же так? Почему при всех своих достоинствах алюминий не применяется максимально широко в строении кузова?
Казалось бы, можно выиграть на массе, а разница в цене материалов не так уж критична на фоне других составляющих стоимости дорогой машины. Тонна «крылатого» стоит сейчас 1 600 долларов – это не так уж много, особенно для премиальной машины. Всему есть объяснения. Правда, для понимания вопроса опять придется немного углубиться в прошлое.
Как алюминий проиграл пластику и стали
Восьмидесятые годы двадцатого века войдут в историю автомобилестроения как время, когда сформировались основные бренды на мировом рынке и создалось соотношение сил, которое мало изменилось и по сей день. Новой крови с тех пор добавили автомобильному рынку лишь китайские компании, в остальном же именно тогда появились основные тренды, классы и тенденции в автомобилестроении. Тогда же наметился перелом в использовании в конструкции машины альтернативных материалов, помимо стали и чугуна.
Благодарить за это стоит увеличившиеся ожидания по части долговечности машин, новые нормы по расходу топлива и пассивной безопасности. Ну и, традиционно, развитие технологий, которые все это позволили. Робкие попытки использовать алюминий в узлах, отвечающих за пассивную безопасность, быстро закончились внедрением лишь простейших элементов в виде брусьев для сминаемых зон и декоративных элементов, которые в общей массе кузова составляли несколько процентов.
А вот сражение за конструкции самого кузова было безнадежно проиграно на тот момент. Победу однозначно одержали производители пластика. Простая технология изготовления крупных деталей из пластика изменила дизайн автомобилей в восьмидесятые. Европейцы удивлялись технологичности и «продвинутости» Ford Sierra и VW Passat B3 с их развитым пластиковым обвесом. Формы и материалы радиаторных решеток, бамперов и других элементов со временем стали соответствовать пластиковым деталям – нечто подобное просто немыслимо изготовить из стали или алюминия.
Тем временем конструкция кузовов машин оставалась традиционно стальной. Задачу повышения прочности кузова и снижения массы выполнили переходом на более широкое использование сталей высокой прочности, их масса в составе кузова непрерывно увеличивалась, с нескольких процентов в конце семидесятых годов и до уверенных 20-40% к середине девяностых у передовых конструкций европейских марок и 10-15% у американских авто.
Проблемы с коррозией решили переходом на оцинкованный прокат и новые технологии окраски, которые позволили увеличить срок гарантии на кузов до 6-10 лет. Алюминий же остался не у дел, его содержание в массе машины даже уменьшилось по сравнению с 60-ми годами – сыграл роль нефтяной кризис, когда дороже стали энергоносители, а значит и сам металл. Где возможно, его заменил пластик, а где пластик не годился – снова сталь.
Алюминий наносит ответный удар
Проиграв битву за экстерьер, через десятилетие алюминий отыграл свое под капотом. В 90-е и 2000-е годы производители массово переходили на алюминиевые корпуса КПП и блоки цилиндров, а затем и детали подвески. Но это было только начало.
Падение цен на алюминий в девяностые годы удачно совпало с ужесточением требований к экономичности и экологичности машин. Помимо уже упомянутых крупных узлов, алюминий прописался во множестве деталей и агрегатов машины, особенно имеющих отношение к пассивной безопасности – кронштейнах рулевого управления, балках-усилителях, опорах моторов. Пригодилась и его природная хрупкость, и широкий диапазон изменения вязкости, и низкая масса.
Дальше – больше, алюминий стал появляться и в конструкции кузова. Про цельноалюминиевые Audi A8 я рассказывал подробно, но и на более простых машинах стали появляться внешние панели из легкого металла. В первую очередь это навесные панели, капот, передние крылья и двери на авто премиальных марок. Легкосплавными стали подрамники, брызговики и даже усилители. На современных BMW и Audi в передней части кузовов остался практически один алюминий и пластик. Единственное, где позиции стали пока незыблемы – это силовые конструкции.
Про минусы и коррозию
Алюминий – это всегда сложности со сваркой и крепежом. Для соединения со стальными элементами подходят только клепка, болты и склейка, для соединения с другими алюминиевыми деталями – еще сварка и шурупы. Немногие примеры конструкций с использованием легкосплавных несущих элементов проявили себя весьма капризными в эксплуатации и отменно неудобными в восстановлении.
Так, алюминиевые чашки передней подвески на машинах BMW и лонжероны до сих пор имеют сложности с электрохимической коррозией в местах стыков и проблемы с восстановлением соединений после повреждений кузова.
Что касается коррозии алюминия, то бороться с ней даже сложнее, чем с коррозией стали. При более высокой химической активности его стойкость к окислению объясняется в основном образованием защитной пленки окислов на поверхности. А этот способ самозащиты в условиях соединения деталей из кучи разных сплавов оказался бесполезен.
Сложности со сталью, которые могут изменить все
Пока алюминий захватывал новые территории, технологии производства стального проката не стояли на месте. Стоимость высокопрочных сталей снижалась, появились массовые стали горячей штамповки, антикоррозийная защита пусть и с пробуксовками, тоже улучшалась.
Но алюминий все же наступает, и причины этого понятны всем, кто знаком с процессом штамповки и сварки стальных деталей. Да, более прочные стали позволяют облегчить кузов машины и сделать его крепче и жестче. Обратная сторона медали – повышение стоимости самой стали, увеличение цены штамповки, рост цены сварки и сложности с ремонтом поврежденных деталей. Ничего не напоминает? Точно, это те самые проблемы, которые свойственны алюминиевым конструкциям от рождения. Только у высокопрочной стали и традиционные «железные» сложности с коррозией никуда не исчезают.
Еще один минус – сложности рециклинга. В век, когда вещи становятся одноразовыми, о переработке задумываются все чаще и чаще. И высоколегированные стали в этом отношении – плохой пример. Цена алюминия мало зависит от его марки, содержание в сплаве ценных присадок сравнительно невелико, а основные характеристики задаются содержанием кремния. При переплавке добавки хорошо извлекаются для дальнейшего использования. К тому же сравнительно мягкий металл хорошо перерабатывается.
А вот о высокопрочной стали подобного сказать нельзя. Пакет дорогих легирующих добавок при переработке неизбежно теряется. Более того, он загрязняет вторичное сырье и требует дополнительных расходов по его очистке. Цена на простые марки стали и высокопрочные различается в разы, и при повторном использовании железа вся эта разница будет утеряна.
Что дальше?
Судя по всему, нас ждет алюминиевое будущее. Как вы уже поняли, исходная стоимость сырья не играет сейчас такой роли, как технологичность и экологичность. Набирающее силу «зеленое» лобби способно влиять на популярность алюминиевых машин еще множеством способов, от удачного пиара до уменьшенного сбора на утилизацию. В итоге имидж премиальных брендов требует более широкого использования алюминия и популяризации технологий в массах, с максимальной выгодой для себя, разумеется.
Стальные конструкции остаются уделом дешевых производителей, но по мере удешевления алюминиевых технологий они, несомненно, тоже не устоят перед соблазном, тем более что теоретическое преимущество алюминия можно и даже нужно реализовать. Пока автопроизводители не пытаются форсировать этот переход – конструкции кузовов большинства машин содержат не больше 10-20% алюминия.
То есть «алюминиевое будущее» не придет ни завтра, ни послезавтра.
У традиционного стального кузовостроения впереди виднеется кузовостроительный тупик, избежать которого можно, только переломив тренды на всемерное упрочнение и облегчение конструкций.
Пока прогресс тормозит технологичность процессов сварки и наличие хорошо отлаженных производственных процессов, которые пока можно недорого адаптировать к новым маркам сталей. Увеличить ток сварки, ввести точный контроль параметров, увеличить усилия сжатия, ввести сварку в инертных средах… Пока такие методы помогают, сталь останется основным элементом конструкции. Перестраивать производство слишком дорого, глобальные изменения очень тяжелы для неповоротливого локомотива промышленности.
А что же стоимость владения автомобилем? Да, она растет, и будет расти дальше. Как мы уже неоднократно говорили, современный автопром развитых стран заточен под быстрое обновление автопарка и состоятельного покупателя с доступом к дешевым кредитам под 2-3% годовых. Про страны с реальной инфляцией 10-15% и зарплатами «среднего класса» в районе 1 000 долларов управленцы корпораций думают далеко не в первую очередь. Придется подстраиваться.
Сталь, алюминий или карбон: что лучше для кузова
Технология изготовления кузовов с пространственной рамой ASF (Audi Space Frame) могла быть внедрена еще три десятилетия назад, но технологическая эволюция пошла по иному сценарию. Немцы перепробовали разные схемы, чтобы прийти к общему знаменателю в процессе производства.
Инженеры Audi начали работать над проектом в 1982 году. Идея была столь навязчива, что им потребовалась всего пара лет, чтобы с нуля продумать технологию изготовления силовой структуры кузова из алюминия и адаптировать ее под серийное производство. Основная трудность состояла в том, что модуль упругости крылатого металла втрое меньше, чем у стали: при поглощении энергии удара алюминиевая конструкция деформируется сильнее, что не вписывалось в требования по пассивной безопасности. Застолбив четыре десятка производственных патентов, немцы уже в 1988 году подготовили к серийному производству модель V8 c полностью алюминиевым скелетом. Но рынок не был готов к появлению таких машин — и «восьмерка» пошла в серию с кузовом из стали.
Первая серийная модель с алюминиевым несущим кузовом встала на конвейер шесть лет спустя — в 1994 году появился Audi A8 первого поколения. Кузов весил всего 249 кг (в стальном исполнении он был бы тяжелее на 40%). Уровень пассивной безопасности удовлетворял всем требованиям того времени. Чтобы компенсировать низкий модуль упругости листового алюминия, в силовой структуре рамы использовали многокамерные профили и крупные детали сложной формы с толстыми стенками, изготовленные литьем под давлением. На их долю приходилось 29% из 334 отдельных компонентов. Остальную часть составляли алюминиевые панели, добавлявшие конструкции жесткости. Примерно 75% сборочных операций выполнялось вручную.
Следующим шагом стало упрощение структуры рамы ASF с целью использовать ее для более массовых моделей и повысить уровень автоматизации производства.
В 1999 году идея воплотилась в хэтчбеке Audi A2. Количество деталей кузова сократили до 225. Некоторые из них, к примеру, центральные стойки, изготавливали из единых отливок. Доля листовых элементов была еще высока — 81%. При сборке кузова использовали преимущественно клепку, сварку в среде инертного газа (MIG) и лазерную сварку, а уровень автоматизации вырос до 80%.
Технология ASF полностью удовлетворяла новому тренду снижения массы и одновременного повышения жесткости кузова. Алюминиевый кузов Audi A8 второго поколения (2002 год) стал жестче на 61%, а весил на 29 кг меньше. Доля крупных отливок возросла с 22 до 31%, а число отдельных деталей сократилось на 20%. В сборочный процесс включили новую технологию — гибридную лазерную сварку, которая снизила до минимума деформацию элементов в местах соединений, обеспечила эффективное заполнение зазоров и высокую скорость сборки.
Комбинированную структуру рамы ASF реализовали в Audi TT второго поколения (2006 год); цель — добиться оптимальной развесовки по осям. Передний модуль кузова, средняя часть днища и верхняя часть каркаса были алюминиевыми (доля крылатого металла составила 68%), задняя часть днища и кузова, а также перегородки моторного отсека — стальными. Машина стала легче предшественницы на 90 кг, при этом жесткость кузова на кручение возросла в полтора раза. Однако пара алюминий-сталь оказалась довольно капризной. Чтобы обеспечить необходимую прочность и исключить контактную коррозию, вместо термических применили так называемые холодные методы соединения (заклепки, болты и клей) и изолирующий герметик.
Адаптация концепции ASF для спортивных автомобилей потребовала очередного увеличения жесткости и снижения массы. Усилия инженеров воплотились в купе Audi R8 первой генерации (2007 год). Основу каркаса составили алюминиевые профили (70%), на отливки пришлось 8%, на листовые элементы — 22%. Вдобавок применили сверхлегкие материалы. Магниевая распорка моторного отсека добавила жесткости заднему модулю кузова. Для открытой версии Spyder некоторые несущие элементы, например задние боковины и крышку моторного отсека, изготовили из углепластика.
Ужесточение требований к уровню пассивной безопасности подвигло на новые решения. Силовой каркас кузова сделали из стали, использовав высокопрочные сплавы, которые предпочтительнее алюминия в деле защиты седоков при аварии. Новую концепцию реализовали в Audi A8 третьего поколения (2010 год). Из высокопрочной стали изготовили, например, центральные стойки кузова. Вдобавок использовали алюминий тринадцати различных сортов и вакуумную отливку алюминиевых деталей, которая обеспечивает высокие механические свойства, пластичность и надежность соединений. Прочность деталей повысилась на 35%, а толщина стенок и масса уменьшились на 25%.
В дальнейшем высокопрочные стали постепенно вытесняли алюминий из силовой структуры: они обеспечивают необходимые прочностные характеристики даже при небольшой толщине стенок. Благодаря этому удалось существенно снизить снаряженную массу Audi TT нового поколения (2014 год) и одновременно увеличить жесткость кузова. Еще больше места заняла высокопрочная сталь в «клетке безопасности» Audi Q7 второй генерации (2015 год), а доля алюминия в пространственной раме упала до 41%. Вместо алюминия все чаще применяют углепластик: силовая структура кузова Audi R8 нынешнего поколения на 13% состоит из карбона.
Гибридный подход
В середине лета выйдет А8 четвертого поколения. Его пространственная рама оказалась тяжелее предыдущей — 282 кг против 231. Прирост связан с более жесткими требованиями по пассивной безопасности и изначальной заточкой под альтернативный привод — в частности, гибридный. Зоны для батарей должны иметь высокую жесткость, поэтому в структуре рамы стало больше стальных компонентов. В основном это высокопрочные сплавы, использованные в «клетке безопасности» салона. Доля алюминия снизилась до 58%.
Инженеры стараются использовать нужный материал в определенном месте и в необходимом количестве, черпая вдохновение в творениях живой природы. В раме ASF сочетаются уже четыре различных материала, а в конструкции деталей активно используется бионика («конструктивные» решения, позаимствованные у природы). Природная архитектура хорошо видна в хитросплетениях развитых ребер — эти, казалось бы, хаотично расположенные перегородки на литых алюминиевых элементах повысили жесткость кузова на кручение на 24%.
Помимо привычной стали компанию алюминию составили магний и углепластик. Из магниевого сплава изготовлена распорка опор стоек передней подвески — она на 28% легче аналогичной алюминиевой на предыдущем А8, а жесткость у нее та же.
Из углепластика сделана задняя панель кузова (перегородка за спинкой сидений второго ряда). Она имеет сегменты различной толщины — в них от шести до девятнадцати слоев волокна. Каждый из слоев — это лента шириной 50 мм, которую можно укладывать под любыми углами. Благодаря комплексной ориентации волокон панель поглощает разнонаправленные нагрузки и обеспечивает аж 33% жесткости на кручение всего кузова — яркое проявление новой концепции ASF.
Инженеры Audi уверяют, что производство карбоновых элементов теперь не так уж затратно. Они разработали оригинальный процесс укладки слоев волокна, позволивший отказаться от промежуточных этапов изготовления цельных листов.
Нижняя часть перегородки моторного отсека выполнена из высокопрочной стали и имеет переменную толщину. Она сварена из трех сегментов, центральный — наиболее толстый. Такая схема обеспечивает снижение массы детали на 20% при сохранении необходимой жесткости. Переменную толщину по длине имеют и центральные стойки кузова. Это очень важно при распределении энергии удара в случае бокового столкновения.
Новые технологии алюминиевого литья позволяют получать элементы сложной геометрии, что ранее было возможно только для стали. К примеру, стенка опорной чашки заднего амортизатора благодаря развитому оребрению стала тоньше на 15% и легче на 19%. Новые сплавы также повысили прочность профилей лонжеронов на 31% и снизили их массу на 26%.
Держаться друг за друга
При сборке кузова А8 нового поколения применяют более десятка методов соединения металлов. На «холодные» (склеивание, клепка, болтовые соединения) приходится 80%, остальное — различные типы сварки. Длина клеевых швов составляет почти 100 метров. Среди новых методов — роликовая запрессовка и впервые примененная дистанционная сварка алюминия.
Роликовую запрессовку используют по периметру дверных проемов. В этих местах соединяются листы из высокопрочной и обычной стали, а также алюминия. Благодаря этой технологии ширина фланцев в зоне соединения уменьшилась на 30% — это дает более широкие дверные проемы и менее массивные стойки.
Разработанная Audi технология дистанционной сварки алюминия на 95% сокращает издержки при серийном производстве, минимизируя потребность в дорогостоящих процедурах контроля. За счет точной регулировки подаваемой энергии и положения лазерного луча значительно снижается риск появления высокотемпературных трещин. Это позволяет также уменьшить ширину фланцев на 27% и увеличить скорость сварки на 53%.
На заводе в городе Неккарзульм, где собирают новый А8, трудится около полутысячи роботов, используется 90 систем клеевой сварки, 60 машин для установки болтов, 270 клепальных установок и 90 клещей контактной точечной сварки. Степень автоматизации — 85%. В измерительном центре компьютерные томографы и система ультразвуковой визуализации следят за качеством соединений элементов. Лазерные измерительные станции проверяют каждый кузов по двум тысячам точек, а некоторые — по шести тысячам.
Обратная сторона медали
Разрабатывая и модернизируя концепцию ASF, немцы думали и о ремонтных процессах. На сертифицированных СТО есть всё необходимое оборудование для восстановления кузова после аварии, а цены на ремонт алюминиевых конструкций вполне приемлемые — это подтверждают низкие страховые ставки. Однако работа с алюминием требует особых навыков и квалификации. А когда дело доходит до соединений со сталью, количество подводных камней резко возрастает.
Забудешь, например, про изолирующий слой в соединении деталей из стали и алюминия — и контактная коррозия быстро сожрет весь узел.
Фирма Audi планирует внедрять технологии ASF и в более массовые модели. Как это изменит нашу жизнь и насколько усложнит возможный ремонт? Ответа на этот вопрос пока нет. Поживем — увидим.
Применение алюминия
Алюминий навсегда вошел в историю как металл, позволивший человеку летать. Легкий, прочный и пластичный, он оказался идеальным материалом для создания управляемых летательных аппаратов. Не даром второе имя алюминия – «крылатый металл».
Сегодня на алюминий приходится около 75-80% общей массы современного самолета. А первое его применение в авиации за фиксировано еще до изобретения самих самолетов. Например, граф Фердинанд Цеппелин делал из алюминиевого сплава каркасы для своих знаменитых дирижаблей.
Прорыв, положивший начало современной авиации, произошел в 1903 году, когда братья Райт впервые в истории человечества совершили полет на управляемом летательном аппарате «Флайер-1». Автомобильные двигатели того времени весили слишком много, обладали низкой мощностью и были неспособны поднять аппарат в воздух. Специально для этой цели был разработан новый двигатель, детали которого, в том числе блок цилиндров, были отлиты из алюминия.
С тех пор алюминий получил статус ключевого конструкционного материала в авиации, и держит эту марку по сей день. Состав авиационных сплавов меняется, самолеты совершенствуются, но главная задача авиаконструкторов остается неизменной: создание легкой машины с максимальной вместимостью, использующей минимальное количество топлива и не поддающееся коррозии со временем. Именно алюминий позволяет инженерам добиваться выполнения всех необходимых условий. В современных самолетах алюминий применяется буквально повсюду: в фюзеляже, закрылках, конструкциях крыла и хвостовой части, крепежных системах, конструкциях выхлопных отверстий, блоков питания, заправочных штангов, дверей и полов, каркасов пилотных и пассажирских сидений, топливных разъемах, гидравлических системах, кабинных стойках, подшипниках, приборах в кабине пилотов, турбинах двигателей и много где еще.
Основные алюминиевые сплавы, применяемые в авиации, – серии 2ххх, 3ххх, 5ххх, 6ххх и 7ххх. Серия 2ххх рекомендована для работы при высоких температурах и с повышенными значениями коэффициента вязкости разрушения. Сплавы серии 7ххх — для работы при более низких температурах значительно нагруженных деталей и для деталей с высокой сопротивляемостью к коррозии под напряжением. Для малонагруженных узлов применяются сплавы серии 3ххх, 5ххх и 6xxx. Они же используются в гидро-, масло- и топливных системах.
Наибольшее применение получил сплав 7075, состоящий из алюминия, цинка, магния и меди. Это самый прочный из всех алюминиевых сплавов, сравнимый по этому показателю со сталью, но в 3 раза легче нее.
Самолеты собираются из листов и профилей, соединяющихся друг с другом алюминиевыми заклепками, число заклепок в одной машине может достигать нескольких миллионов. В некоторых моделях вместо листов используются прессованные панели, и в случае появления трещины она доходит только до конца такой панели. Например, крыло крупнейшего грузового самолета в мире Ан-124-100 «Руслан», грузоподъемностью до 120 тонн, состоит из восьми прессованных алюминиевых панелей шириной 9 метров каждая. Конструкция крыла такова, что оно работает даже при двух разрушенных панелях.
Сегодня авиаконструкторы пытаются найти материал, обладающий всеми преимуществами алюминия, но еще более легкий. Единственным кандидатом, подходящим на эту роль, на данный момент является углеродное волокно. Оно состоит из нитей диаметром от 5 до 15 мкм, образованных преимущественно атомами углерода. Первым магистральным пассажирским самолетом, фюзеляж которого был полностью изготовлен из композиционных материалов, стал Boeing 787 Dreamliner, выполневший свой первый коммерческий полет в 2011 году.
Однако производство таких самолетов обходится гораздо дороже, чем при использовании алюминия. Кроме этого, углеволокно не обеспечивает должного уровня безопасности летательных аппаратов.
Алюминий оказался незаменим не только в авиации, но и в космонавтике, где сочетание минимальной массы с максимальной прочностью еще более критично. Корпус первого искусственного космического спутника Земли, запущенного в СССР в 1957 году, был выполнен из алюминиевого сплава.
Ни один современный космический корабль не обходится без алюминия – от 50% до 90% веса космических летательных аппаратов приходится на конструкции из алюминиевых сплавов. Они использовались для изготовления корпуса космических челноков Space Shuttle, телескопической балки антенны космического телескопа Hubble, из них изготавливаются водородные ракетные баки, носовые части ракет, конструкции разгонных блоков, корпуса орбитальных космических станций и крепежей для солнечных батарей на них.
Даже твердотопливные ракетные ускорители работают на алюминии. Такие ускорители разгоняют первую ступень космических кораблей и состоят из алюминиевого порошка, окислителя в виде перхлората того же алюминия и связующего вещества. Например, самая мощная на сегодня в мире ракета-носитель «Сатурн-5» (может вывезти на околоземную орбиту 140-тонный груз) за время полета сжигает 36 тонн алюминиевого порошка.
Автомобиль – самый распространенный вид транспорта в мире. Главным конструкционным материалом здесь является относительно дешевая сталь. Однако вместе с тем как основными приоритетами автомобильной отрасли становятся экономия топлива, снижение выбросов СО2, а также 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. Ключевыми факторами этого роста являются как увеличение производства самих автомобилей, так и повышение использования алюминия в них.
Каждый килограмм алюминия, использованный при изготовлении автомобиля, позволяет снизить общую массу машины на килограмм. Поэтому на алюминий переводилось производство все большего количества его 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 постоянно увеличивается – с 35 кг до сегодняшних 152 кг. Согласно прогнозам экспертов, к 2025 году среднее содержание алюминия в одном автомобиле достигнет 250 кг.
Применять алюминий для изготовления кузова первыми стали производители автомобилей класса «премиум». Так, первым серийным автомобилем с полностью алюминиевым кузовом стала Audi A8, выпущенная в 1994 году. За ней последовали и другие люксовые бренды – BMW, Mercedes-Benz, Porsche, Land Rover, Jaguar.
В 2014 году произошло очередное знаковое событие для отрасли – автомобиль с полностью алюминиевым кузовом появился в массовом сегменте. Им стал Ford-150 – самый популярный пикап в США на протяжении 38 лет. Благодаря переходу на алюминий автомобиль стал легче на 315 кг по сравнению с предшествующей моделью, что позволило существенно снизить расход топлива, выхлоп CO2, а также увеличить грузоподъемность и улучшить динамику разгона и торможения. При этом автомобиль получил самый высокий рейтинг надежности NHTSA – пять звезд вместо четырех в предыдущей модели.
Еще одно замечательное свойство алюминия – он отлично «гасит» удар, причем делает это в два раза эффективнее, чем сталь. Поэтому автопроизводители уже давно используют этот металл для бамперов. Днище революционного электрического автомобиля Tesla оснащено 8-миллиметровой пуленепробиваемой броней из алюминиевых сплавов, которая защищает батарейный отсек и гарантирует безопасность при движении на скорости в 200 км/ч. Недавно компания установила на свои машины дополнительную алюминиево-титановую защиту, которая позволяет автомобилю в прямом смысле слова разрушать попадающие под колеса препятствия из бетона и закаленной стали, сохраняя управляемость.
Алюминиевый кузов имеет преимущества перед стальным в плане безопасности 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. «Крылатый металл» в большом количестве будет 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.
Применение алюминия в железнодорожном транспорте началось практически сразу после образования самой алюминиевой промышленности. В 1894 году железнодорожная компания New York, New Haven, and Hartford Railroad, принадлежавшая тогда банкиру Джону Пирпонту Моргану (J.P. Morgan), начала выпускать специальные легкие пассажирские вагоны, сидения которых были выполнены из алюминия.
Однако сначала алюминий оказался наиболее востребованным в сегменте грузоперевозок, где от состава требуется максимально низкий вес, что позволяет перевезти больший объем грузов.
Сегодня алюминиевые вагоны используются для перевозки угля, различных руд и минералов, а также зерна, в вагонах-цистернах перевозят кислоты. Существуют также вагоны для перевозки готовых товаров, например, новых автомобилей – с завода до автодилерского центра.
Алюминиевый грузовой вагон на треть легче, чем стальной. Его более высокая изначальная стоимость окупается в среднем за два первых года эксплуатации за счет перевозки большего объема грузов. При этом алюминий в отличие от стали не подвержен коррозии, поэтому алюминиевые вагоны долговечны и за 40 лет использования теряют лишь 10% своей стоимости.
В пассажирском железнодороджном транспорте алюминий позволяет производить вагоны на треть более легкие, чем стальные аналоги. В случае метро и пригородных поездов, для которых характерны частые остановки, это позволяет добиться существенной экономии энергии, затрачиваемой на разгон состава. Помимо этого, алюминиевые вагоны проще в производстве и содержат значительно меньшее количество деталей.
В железнодорожном транспорте дальнего следования алюминий активно применяется в производстве высокоскоростных поездов, активное применение которых в мире началось в 1980-х годах. Такие поезда развивают скорость до 360 км/ч и выше. Новые технологии в этом направлении позволят добиться скоростей более 600 км/ч.
Алюминий дает возможность снизить вес такого поезда и соответственно уменьшить прогиб рельсов, создающий сопротивление движению. Кроме того, высокоскоростной поезд, как самолет, должен обладать обтекаемой формой и минимальным числом выступающих деталей – здесь на помощь конструкторам вновь приходит «крылатый металл».
Высокоскоростные поезда, выполненные из алюминия, используются на французской сети скоростных электропоездов TGV. Поезда для этой сети в 1970-х годах начала разрабатывать компани Alstom (Франция), первый – между Парижем и Лионом – был запущен в 1981 году. Сегодня TGV является крупнейшей в Европе сетью высокоскосростных поездов и является основой для строительства общеевропейской сети высокоскоростных железных дорог. Первые поезда для сети TGV изготавлись из стали, но в новых поколениях ее начал заменять алюминий. В частности, последняя модель высокоскоростного поезда называется AGV полностью выполнена из алюминиевых сплавов и развивает скорость до 360 км/ч. На данный момент AGV эксплуатируется только в одной железнодорожной сети – итальянской Nuovo Trasporto Viaggiatori.
Корпус первого российского скоростного поезда «Сапсан» также выполнен из алюминиевых сплавов.
Технология магнитной левитации – следующий шаг развития высокоскоростного железнодорожного транспорта. Поезд на магнитной подушке удерживается над полотном силой магнитного поля и не касается поверхности. В результате он может развивать более высоких скоростей скорости – на данный момент в ходе испытаний в Японии достигнута скорость 603 км/ч.
Очень жестко! Зачем Audi понадобились новые кольца?
Очень жестко! Зачем Audi понадобились новые кольца?
“Авторамблер” в числе первых познакомился с будущим Audi A8, а точнее – с его инновационным “скелетом”. Чем удивляет “обнаженный” флагман марки?
Мало кто знает, что первый алюминиевый кузов по технологии облегчения Audi Space Frame был разработан аж 25 (!) лет назад. Его внедрили в прототип на базе Audi V8, но тогда продукт оказался слишком сырым. Поэтому впервые на серийной машине кузов из крылатого металла появился только спустя шесть лет – на первом поколении седана А8 (D2), который тогда произвел в некотором роде революцию в автомобилестроении.
Самый первый прототип с полностью алюминиевым кузовом Audi Space Frame был построен в 1988 году на базе Audi V8. Но в серийном виде уникальный “скелет” появился только через шесть лет на первом поколении модели A8
Сама по себе ASF представляет собой алюминиевую пространственную раму с элементами из стали и других материалов. Такой кузов не только примерно в два раза легче стального аналога, но и на порядок безопаснее.
Так вот, с каждым новым поколением флагманского седана фирменный алюминиевый “скелет” ASF только напитывается новыми преимуществами и инновациями, которые потом внедряются в более доступные модели бренда. И новый кузов не стал исключением. Мы выбрали пятерку самых интересных фактов о “скелете” будущего A8.
Публикация от АВТОРАМБЛЕР (@autorambler.ru) Апр 4 2017 в 5:59 PDT
1. “Рубленый” алюминий
Воплощение дизайнерских идей – вот что, по мнению инженеров “Ауди”, является изюминкой нового кузова A8. Ведь “скелет” – это не только соединенные между собой отдельные детали, но еще и крупные цельные алюминиевые элементы. В частности, задняя боковина из крылатого металла. У свежей “восьмерки” она имеет множество острых углов, резких рубленых граней и маленьких плавных изгибов. На первый взгляд, ничего необычного, но на самом деле на панелях из алюминия такого раньше вообще никто не умел делать.
2. Материалы от спорткаров
В конструкции кузова новой Audi A8 на этот раз применили аж четыре разных материала: алюминий, сталь, карбон и даже магний.
Как и прежде, Audi продолжает соответствовать красивой концепции “правильный материал в нужном месте и нужном количестве”. Только теперь число используемых материалов увеличилось до четырех: алюминий (58% всего кузова), сталь, карбон и магний. При этом из-за ужесточения требований безопасности стальных деталей стало больше: из классического металла сделаны особо нагруженные несущие элементы передка, пороги, передние и средние стойки, а также часть крыши. Вкупе с применением новых алюминиевых сплавов это дало мощный результат – жесткость нового “скелета” на кручение возросло на порядочные 24%. Вы скажете – и что мне с того? Да так же будет намного безопаснее при аварии!
Не обращайте внимания, что инженер компании Audi держит карбоновую заднюю стенку двумя руками. На самом деле поднять ее можно одним пальцем.
Сложно поверить, но единственный карбоновый элемент в кузове и тот придает ему жесткость. Тонкая углепластиковая панель позади заднего дивана, благодаря X-образному плетению волокон, способна выдерживать разнонаправленные нагрузки и, как несложно догадаться, практически не влияет на массу кузова. Конечно, применяют карбон в конструкции “скелета” и конкуренты из BMW. Но в “семерке” эти элементы используются только в качестве усилителей.
Магниевая подкапотная распорка практически ничего не весит. Даже не верится, что она может принимать на себя какие-либо нагрузки.
Впервые нашлось место в новой структуре кузова и для магниевого сплава, который до сих пор редко встретишь в крупносерийных автомобилях. У новой A8 из этого материала сделана распорка под капотом, которая при тех же показателях жесткости в четверть легче прежней алюминиевой. Если взять в руки старую и новую распорку, то реально ощущается существенная разница в массе. “Ко всему прочему, она теперь еще крепится к кузову алюминиевыми болтами, а не стальными, что также дает выигрыш в весе”, – прокомментировал Марк Хуммель, эксперт компании Audi по материалам.
Так, а ради чего вся эта чехарда с материалами? Магний, карбон… Минуточку!
3. “Скелет” – “качок”
По пути на завод в Неккарзульме мы с коллегами шутили: мол, “спецы” из Audi снова будут рассказывать, что масса нового кузова уменьшилась еще на несколько килограммов и граммов… Но не тут-то было. Каркас четвертого поколения “восьмерки” оказался на 51 кг тяжелее (теперь масса составляет 282 кг) кузова третьей генерации, опять же из-за вышеупомянутых повышенных требований безопасности. Получилось, что “скелет” новой Audi A8 не “потолстел”, а просто “подкачался”: на каждый килограмм массы теперь приходится больше жесткости. Но при этом он все равно остался самым легким в сегменте: у конкурентов попросту еще нет кузова легче 300 кг. Получается какая штука – представительский седан остался все еще легким, но стал куда безопаснее.
4. Больше колец!
Ну, и куда же без комфорта в представительском-то классе. Во-первых, чтобы снизить вибрации и улучшить акустический комфорт в салоне, практически по всему кузову внутри проложены специальные торсионные кольца (подобное решение используется и в кроссовере Q7). Это стержни из прочного и легкого материала, напоминающего пластик, которые могут работать, как пружины. Скручиваясь и раскручиваясь, они поглощают инерцию тяжелых масс, дополнительно улучшают статическую и динамическую жесткость “скелета”, а также гасят посторонние звуки и дрожь в кузове.
Кузов алюминиевый и его преимущества
Кузов из «крылатого» металла – порой, так и называют алюминиевый каркас авто. О его широком применении все чаще можно слышать в последнее время. Алюминий, как известно, не подвержен образованию ржавчины, весит меньше и имеется много преимуществ, впрочем, как и недостатков. Узнаем из статьи, в чем его особенности, и как он ремонтируется.
Производство кузовов
ВНИМАНИЕ! Найден совершенно простой способ сократить расход топлива! Не верите? Автомеханик с 15-летним стажем тоже не верил, пока не попробовал. А теперь он экономит на бензине 35 000 рублей в год! Читать дальше»
Как известно, одним из сложнейших этапов в автомобилестроении считается изготовление кузовов. Цех по их производству, как правило, занимает площадь около 400 тысяч метров в квадрате и стоит порядка 1 миллиарда долларов. Ничего удивительного, ведь для кузова приходится изготавливать более 100 отдельных составляющих, которые после соединяются в единую конструкцию, принимающую на себя всю начинку современного автомобиля.
Сегодня производителям нужно бывает постоянно искать альтернативы стали в виде новейших материалы и технологий их изготовления. Задачей инженеров является поиск легкой альтернативы для изготовления кузова, который был бы еще достаточно крепким, экономичным и безопасным.
Разновидности кузовов
Рассмотрим современные разновидности кузовов.
- Самыми востребованными составляющими в кузовостроении считаются остовы стальные. Это объясняется давностью применения данного материала. Кроме того, сталь позволяет штамповать из нее элементы разнообразной формы, а передовые технологии сварки дают возможность легко соединять составляющие в единое целое.
- Пластиковый кузов используется в автомобилестроении не так давно, но уже считается перспективным. Он легкий, ему можно придать нужную форму, порой даже вычурную и замысловатую. Обслуживание алюминиевого кузова тоже обходится недорого, особенно покраска. Из сильных сторон пластикового кузова можно отметить его полную невосприимчивость к коррозии. Слабые места: пластик хрупок, под действием различным температур неустойчив (от жары размягчается, от холода — трескается).
- Алюминиевый кузов изготавливают на начальном этапе, как и стальной. Элементы штампуют из листового алюминия, а затем все воедино собирается в конструкцию. Сварочный аппарат при производстве таких кузовов – обязательно аргонный или лазерный, крепежные соединения – на заклепках или клее.
Разработаны также новые сорта стали, упрочняющиеся в процессе термической обработки. Это позволяет в значительной степени упростить изготовление, получая нужные характеристики остова, соответствующие нынешним требованиям безопасности. Сильные стороны металлического кузова – прочность, слабые – восприимчивость к коррозии.
Алюминиевый кузов не всегда бывает собран полностью из этого материала, так как это обходится производителю очень дорого. По этой причине в некоторых случаях на стальной каркас собираются панели из алюминия.
Преимущества и недостатки кузовов из алюминия
Впервые алюминиевый кузов был внедрен на партии «легковушек» Хонда. Правда, раскупили в то время (1991 г.) не так уж и много автомобилей, так как все они были либо спортивными, либо в варианте купе. Но, безусловно, их появление можно назвать началом новой эры в автомобилестроении.
Цельноалюминиевым или ЦЛА кузовом в дальнейшем оснастили Ауди А8, Ягуар ХК и другие популярные автомобили. Преимуществом такой машины сразу же становился перед конкурентами его вес. Только вот затраты на производство ЦЛА кузовов были сродни бюджету для авиастроения.
Кроме того, не все просто и в плане технической сборки. АЛМ сплавы плохо штампуются, а панели подвержены сильнее стальных вибрациям.
Сложны алюминиевые кузова и в ремонте. Так, помятое в результате аварии крыло в большинстве случаев бывает невозможно отремонтировать. Трудно бывает алюминиевые детали и красить.
Ремонт алюминиевых кузовов осложняется также и тем, что по сравнению с металлическими разновидностями здесь применяется немало уголков, труб с прямоугольным сечением, широкий ассортимент литых деталей и прочее.
Обшивка алюминием
В последнее время большое распространение получила обшивка алюминием пола фургона или багажника. Безусловно, рифленый лист алюминия l200 защитить поверхность багажника и фургона от царапин и сколов, вмятин, а самое главное – от коррозии.
Полная обшивка листом алюминия l200 повышает в фургоне ШВИ, повышает уровень комфорта в процессе эксплуатации автомобиля. В ряде случаев даже экономически выгодно менять фанеру пола на алюминиевый лист l200.
Смотрите в таблице ниже примерные цены на установку пола из алюминия на фургон с разной длиной грузового отсека.
Установка пола из алюминия на фургон 1,5 мм «Квинтет»
Длина грузового отсека фургона | Ширина грузового отсека до 190 см | Ширина грузового отсека до 215 см | Ширина грузового отсека до 250 см |
до 290 см | 13 000 руб. | 17 000 руб. | 18 000 руб. |
от 300 см до 320 см | 14 500 руб. | 18 000 руб. | 19 000 руб. |
от 330 см до 360 см | 17 500 руб. | 20 000 руб. | 21 000 руб. |
от 370 см до 420 см | 20 000 руб. | 23 000 руб. | 25 000 руб. |
от 430 см до 470 см | 23 000 руб. | 24 000 руб. | 26 000 руб. |
от 480 см до 520 см | 26 000 руб. | 30 000 руб. | 32 000 руб. |
от 530 см до 600 см | 29 000 руб. | 33 000 руб. | 36 000 руб. |
от 610 см до 700 см | 32 000 руб. | 37 000 руб. | 40 000 руб. |
А вот какие преимущества дает алюминиевый пол:
- Алюминиевая обшивка позволит перебрасывать разные вещи, без опаски повреждения грузового или багажного отсека (перевозить можно даже острые предметы);
- Благодаря ей повышается уровень ШВИ в салоне автомобиля;
- Алюминиевая обшивка прочна, долговечна и способна прослужить не один год;
- Ровная поверхность АЛМ обшивки позволяет скрывать все неровности пола;
- АЛМ обшивка также превосходно защищает днище кузова от влаги и конденсата, а также от различных мехповреждений;
- Такая поверхность проста в уходе. АЛМ обшивку достаточно просто помыть водой, чтобы на полу было чисто (при сильном загрязнении можно добавить мыльный раствор);
- Повышается эстетика и стилевое оформление.
Популярно стало обшивать рифленым алюминием l200 и кузова пикапов, крышку кунга и другие части автомобиля. АЛМ поверхность дает максимальную защиту, ведь лист этого металла полностью закрывает не только пол, но и стенки, колесные арки и задний борт.
АЛМ обшивка исключительно прочна. Это мягкий металл, но довольно жесткий, особенно 2-миллиметровый. Если он еще и рифленый, то это добавочная жесткость.
АЛМ кузов невероятно стоек к воздействию коррозии. Ничего удивительного в этом нет: еще издавна алюминиево-магнитные сплавы применялись в судостроительстве.
АЛМ поверхности очень удобны. Их простые формы позволяют в эффективной степени организовать свободное пространство внутри тесного автомобиля.
Интересно смотрится обшивка АЛМ Уаз Хантера. В частности, если у Хантера снять задние сидения, оставив лишь передние, то можно устроить настоящий багажный беспредел. Пол будет сзади идеально ровный.
В любом случае, чтобы постелить на днище алюминий, придется снимать сидения. Дальше делают следующее:
- Поверхность покрывают антикор мастикой из битума;
- Алюминиевыми профилями укрепляются места под ногами задних пассажиров;
- Сверху все покрывается легким ШВИ материалом (толщину лучше подбирать в 4 мм);
- Кладется лист алюминия.
Отметим, что класть лист будет легче в задний части автомобиля. Впереди придется немного попотеть над загибанием и вырезами.
Мастера кузовного ремонта рекомендуют также обшивать алюминием еще и капот. Если зашить верхнюю площадку просто АЛМ, то прочность капота может вызвать сомнения. Лучше будет вначале укрепить профилями изнутри, а уже затем поставить лист. Заодно можно будет провести на капоте и ШВИ.
Узнать больше про алюминиевые кузова можно из фото – материалов. Читайте также другие публикации, опубликованные на сайте kuzovspec.ru.
Забудьте о штрафах с камер! Абсолютно легальная новинка – Глушилка камер ГИБДД, скрывает ваши номера от камер, которые стоят по всем городам. Подробнее по ссылке.
- Абсолютно легально (статья 12.2);
- Скрывает от фото-видеофиксации;
- Подходит для всех автомобилей;
- Работает через разъем прикуривателя;
- Не вызывает помех в радиоприемнике и сотовых телефонах.
Очень жестко! Зачем Audi понадобились новые кольца? ?
Очень жестко! Зачем Audi понадобились новые кольца?
“Авторамблер” в числе первых познакомился с будущим Audi A8, а точнее – с его инновационным “скелетом”. Чем удивляет “обнаженный” флагман марки?
Мало кто знает, что первый алюминиевый кузов по технологии облегчения Audi Space Frame был разработан аж 25 (!) лет назад. Его внедрили в прототип на базе Audi V8, но тогда продукт оказался слишком сырым. Поэтому впервые на серийной машине кузов из крылатого металла появился только спустя шесть лет – на первом поколении седана А8 (D2), который тогда произвел в некотором роде революцию в автомобилестроении.
Самый первый прототип с полностью алюминиевым кузовом Audi Space Frame был построен в 1988 году на базе Audi V8. Но в серийном виде уникальный “скелет” появился только через шесть лет на первом поколении модели A8
Сама по себе ASF представляет собой алюминиевую пространственную раму с элементами из стали и других материалов. Такой кузов не только примерно в два раза легче стального аналога, но и на порядок безопаснее.
Так вот, с каждым новым поколением флагманского седана фирменный алюминиевый “скелет” ASF только напитывается новыми преимуществами и инновациями, которые потом внедряются в более доступные модели бренда. И новый кузов не стал исключением. Мы выбрали пятерку самых интересных фактов о “скелете” будущего A8.
Публикация от ?АВТОРАМБЛЕР?? (@autorambler.ru) Апр 4 2017 в 5:59 PDT
1. “Рубленый” алюминий
Воплощение дизайнерских идей – вот что, по мнению инженеров “Ауди”, является изюминкой нового кузова A8. Ведь “скелет” – это не только соединенные между собой отдельные детали, но еще и крупные цельные алюминиевые элементы. В частности, задняя боковина из крылатого металла. У свежей “восьмерки” она имеет множество острых углов, резких рубленых граней и маленьких плавных изгибов. На первый взгляд, ничего необычного, но на самом деле на панелях из алюминия такого раньше вообще никто не умел делать.
2. Материалы от спорткаров
В конструкции кузова новой Audi A8 на этот раз применили аж четыре разных материала: алюминий, сталь, карбон и даже магний.
Как и прежде, Audi продолжает соответствовать красивой концепции “правильный материал в нужном месте и нужном количестве”. Только теперь число используемых материалов увеличилось до четырех: алюминий (58% всего кузова), сталь, карбон и магний. При этом из-за ужесточения требований безопасности стальных деталей стало больше: из классического металла сделаны особо нагруженные несущие элементы передка, пороги, передние и средние стойки, а также часть крыши. Вкупе с применением новых алюминиевых сплавов это дало мощный результат – жесткость нового “скелета” на кручение возросло на порядочные 24%. Вы скажете – и что мне с того? Да так же будет намного безопаснее при аварии!
Не обращайте внимания, что инженер компании Audi держит карбоновую заднюю стенку двумя руками. На самом деле поднять ее можно одним пальцем.
Сложно поверить, но единственный карбоновый элемент в кузове и тот придает ему жесткость. Тонкая углепластиковая панель позади заднего дивана, благодаря X-образному плетению волокон, способна выдерживать разнонаправленные нагрузки и, как несложно догадаться, практически не влияет на массу кузова. Конечно, применяют карбон в конструкции “скелета” и конкуренты из BMW. Но в “семерке” эти элементы используются только в качестве усилителей.
Магниевая подкапотная распорка практически ничего не весит. Даже не верится, что она может принимать на себя какие-либо нагрузки.
Впервые нашлось место в новой структуре кузова и для магниевого сплава, который до сих пор редко встретишь в крупносерийных автомобилях. У новой A8 из этого материала сделана распорка под капотом, которая при тех же показателях жесткости в четверть легче прежней алюминиевой. Если взять в руки старую и новую распорку, то реально ощущается существенная разница в массе. “Ко всему прочему, она теперь еще крепится к кузову алюминиевыми болтами, а не стальными, что также дает выигрыш в весе”, – прокомментировал Марк Хуммель, эксперт компании Audi по материалам.
Так, а ради чего вся эта чехарда с материалами? Магний, карбон… Минуточку!
3. “Скелет” – “качок”
По пути на завод в Неккарзульме мы с коллегами шутили: мол, “спецы” из Audi снова будут рассказывать, что масса нового кузова уменьшилась еще на несколько килограммов и граммов… Но не тут-то было. Каркас четвертого поколения “восьмерки” оказался на 51 кг тяжелее (теперь масса составляет 282 кг) кузова третьей генерации, опять же из-за вышеупомянутых повышенных требований безопасности. Получилось, что “скелет” новой Audi A8 не “потолстел”, а просто “подкачался”: на каждый килограмм массы теперь приходится больше жесткости. Но при этом он все равно остался самым легким в сегменте: у конкурентов попросту еще нет кузова легче 300 кг. Получается какая штука – представительский седан остался все еще легким, но стал куда безопаснее.
4. Больше колец!
Ну, и куда же без комфорта в представительском-то классе. Во-первых, чтобы снизить вибрации и улучшить акустический комфорт в салоне, практически по всему кузову внутри проложены специальные торсионные кольца (подобное решение используется и в кроссовере Q7). Это стержни из прочного и легкого материала, напоминающего пластик, которые могут работать, как пружины. Скручиваясь и раскручиваясь, они поглощают инерцию тяжелых масс, дополнительно улучшают статическую и динамическую жесткость “скелета”, а также гасят посторонние звуки и дрожь в кузове.
Алюминий в производстве автомобильных кузовов
Сегодня благодаря своим уникальным свойствам алюминий используется в различных сферах нашей жизни, в том числе и для изготовления автомобилей. Одним из первых с частично алюминиевым кузовом был Pierce-Arrow, выпущенный в далеком 1909г.В дальнейшие годы алюминий все больше и больше захватывал автомобильную промышленность, но по большей части это были мелко серийные или автомобили выпущенные в единичном экземпляре для гоночных соревнований.
Изготовление кузовов из крылатого металла в промышленных масштабах долгое время было невозможно из-за отсутствия технологии штамповки кузовных деталей, а также сложности их соединения. В 1994 году этот вопрос был решен выпуском первого многосерийного автомобиля представительского класса Audi A8. Это первый автомобиль кузов которого полностью изготовлен из алюминиевого сплава. Не смотря на то что его масштабы внушительны, ведь это достаточно большой автомобиль представительского класса, вес кузова составил всего 231 кг. Что в два с половиной раза меньше по сравнению со стальным аналогом. Благодаря высокой конкуренции и высоким технологиям мировая автомобильная промышленность за последние 30 лет продвинулась несравнимо далеко по сравнению с технологиями начала и середины прошлого столетия, поэтому в наше время огромное количество автомобилей выпускается из этого нержавеющего, прочного и невероятно легкого металла.
Но у любого авто есть свой ресурс, который далеко не всегда обусловливается его выходом из строя. Иногда в погоне за модой люди продают или утилизируют свой еще достаточно неплохой авто, в том числе и с кузовом из алюминиевого сплава.
Наша компания “МДМ-Вторметалл” принимает различные алюминиевые детали и узлы автомобилей. В том числе и кузова, как целиком так и в разобранном состоянии. Прием данного алюминия в Москве мы осуществляем по категории “Микс”, а именно по цене не сортового алюминия.
Сдать автомобильный алюминиевый лом можно достаточно дорого, если габариты его кусков не превышают размеры установленные ГОСТом. Если же автомобильный корпус сдается в не разрезанном состоянии, то цена его будет на 20% ниже – данный лом будет проводиться по категории не сортового, негабаритного алюминия.
Ниже перечислены марки и модели автомобилей с полностью алюминиевым корпусом выпущенные в серийное производство за последние 25 лет.
- Audi ASF (прототип Audi A8 D2), A2 (ASF=Audi Space Frame), A8 (ASF), R8 (ASF), TT (частично)
- Aston Martin DB9
- BMW 5er (E60, частично, GRAV), 6er (E63, частично, GRAV)
- Ferrari 612 Scaglietti, 360 Modena, F430
- Honda NSX
- Jaguar XJ, XJ8, XKR
- Lamborghini Gallardo (ASF)
- Land Rover Range Rover IV
- 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
- Роллс-Ройс Фантом
- Spyker C8
- Tesla Roadster
- VW Lupo 3L (частично)
Как видно большинство автомашин из этого списка относятся к классу премиум – дорогим спорт карам или авто представительского класса. Есть и исключения, как например Ауди А2 , БМВ пятой серии или Ленд Ровер Дефендер, производимый практически в неизменном виде с 1948 года, его корпус также полностью алюминиевый, исключением является стальная оцинкованная рама.
Производственный процесс по изготовлению кузовов из крылатого металла достаточно сложен. В отличие от стали соединение кузовных элементов из алюминия в основном выполняется не путем обычной электросварки, а при помощи заклепок, болтов, склейки, лазерной или аргоновой сварки. Поэтому производством машин с полностью алюминиевым кузовом занимаются не многие автомобильные концерны. А вот частично алюминиевые, так называемые гибридные корпуса производят гораздо больше предприятий данной отрасли. В конструкцию гибридного кузова может входить сталь, элементы из карбона, а также из некоторых других металлов.
Ниже перечислены всевозможные алюминиевые элементы используемые в производстве автомобильных кузовов.
- крылья
- капоты
- крыши
- крышки багажников
- передние части, скрепленные они с салонной частью при помощи специального клея и заклепок
- несущие части
Также во множестве моделей в последние годы используются наружные алюминиевые панели соединенные с несущим стальным каркасом при помощи специального изоляционного материала.
Мы осуществляем прием алюминиевых кузовов, и различных элементов в Москве в любом виде, как в допустимых габаритных размерах, так и кузова целиком. Сдать алюминиевый автомобильный лом можно по категории “микс” при условии, что будут соблюдены установленные ГОСТом габаритные размеры, в противном случае мы готовы принять его, но на 20% ниже стоимости аналогичного сырья.