Алюминиевая рама для автомобиля

Алюминиевые сплавы в автомобиле

Для автомобиля наиболее важным преимуществом алюминия и алюминиевых сплавов над сталями является их низкая плотность или, как часто говорят, удельный вес.

Зачем применять алюминий в автомобиле

Малая плотность

Плотность алюминиевых сплавов составляет в среднем 2,7 в граммах на кубический сантиметр по сравнению с 7,87 для сталей. Таким образом, плотность алюминиевых сплавов составляет только около 35 % от плотности сталей.

Модуль Юнга

Однако модуль упругости алюминиевых сталей равняется всего лишь 70 ГПа по сравнению с 207 ГПа для сталей. Это значит, что для одинаковой жесткости на изгиб алюминиевая балка должна быть на 43,5 % толще, чем стальная балка. Дело в том, что жесткость конструкционного элемента – балки, профиля или листа – из какого-либо материала прямо пропорциональна произведению модуля упругости этого материала на момент инерции поперечного сечения (Е·I) этого элемента. В результате, снижение веса, которое можно получить от применения алюминия по сравнению со сталью не будет пропорционально разнице в плотности этих двух материалов. В общем случае замена стальной балки на алюминиевую балку дает снижение веса примерно на 50 % (см. подробнее здесь).

И деформируемые, и литейные

Как литейные, так и деформируемые алюминиевые сплавы весьма широко применяются в автомобилях. Литейные алюминиевые сплавы применяются в основном для двигателя, трансмиссии и элементов подвески, тогда как деформируемые сплавы в виде листов и прессованных профилей применяются широко в конструкции кузова. Некоторые модели автомобилей, например Ауди А8 и Ауди А2, имеют полностью алюминиевый кузов.

Литейные алюминиевые сплавы

Сплавы с кремнием

Литейными алюминиевыми сплавами, которые применяют в автомобиле, являются в основном сплавы серии 300 (Al-Si-Cu или Al-Si-Mg), такие как:

Главным легирующим элементом в этих сплавах является кремний, который обеспечивает им хорошие литейные свойства, в том числе, высокую жидкотекучесть. Эти сплавы отливают с применением ряда обычных методов от литья в песчаные формы и литья в стальные разъемные формы до более сложных методов литья, таких как, литье в постоянные формы и литье по выплавляемым моделям. Если к алюминиевой отливке предъявляются высокие требования по герметичности и количеству литейных дефектов, то применяют такие методы литья, как вакуумное литье под высоким давлением или литье в полужидком состоянии.

Сплавы с медью

Кроме литейных алюминиевых сплавов серии 3хх в автомобилях применяют также некоторые сплавы серии 2хх (Al-Cu). К ним относятся сплавы 201, 204 и 206, из которых отливают детали шасси, подвески и некоторые компоненты двигателя. Литейные алюминиевые сплавы обеих серий – и 2хх, и 3хх – являются термически упрочняемыми сплавами.

Таблица 2 – Химический состав литейных алюминиевых сплавов

Деформируемые алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы для теплообменников

Такие алюминиевые сплавы, как 1200 и 3005 применяются в теплообменниках, которые включают радиатор, трубы испарителя и ребра. Преимущества применения алюминия в таких изделиях состоит не только в том, что у алюминия очень высокая теплопроводность, но и в том, что у него значительно более высокое отношение прочность/плотность, чем у сплавов на основе меди, которые являются традиционными материалами для изготовления теплообменников.

Читайте также:  Автосалоны для подержанных автомобилей

Таблица 1 – Химический состав алюминиевых сплавов для теплообменников

Листовые алюминиевые сплавы

Листовыми алюминиевыми сплавами, которые применяют для панелей кузова, являются нагартовываемые сплавы серии 5ххх (Al-Mg), такие, как сплавы 5182, 5454 и 5754, а также термически упрочняемые сплавы серии 6ххх (Al-Mg-Si), такие как, 6009, 6061 и 6111.

Таблица 2 – Химический состав листовых алюминиевых сплавов

Сплавы серии 5ххх являются термически не упрочняемыми, то есть их практически невозможно упрочнить термической обработкой. Листы из этих сплавов поставляются в отожженном состоянии «О» и они получают деформационное упрочнение при выполнении операции штамповки из них листовых деталей.

Листы из сплавов серии 6ххх поставляются состоянии Т4, то есть в состоянии после закалки и естественного старения. Затем они получают упрочненное состояние Т6 за счет искусственного старения, которое происходит при нагреве в печи отверждения краски в ходе операции окраски.

Сплавы серии 5ххх хорошо поддаются формовке путем пластического деформирования. Однако, в ходе формовки листовых деталей из этих сплавов на их поверхности могут появляться следы пластической деформации растяжением (полосы Людера). Поэтому эти сплавы не применяют для наружных панелей, но применяют для внутренних панелей и деталей каркаса кузова. Листовые сплавы серии 6ххх не подвержены образованию полос Людера и поэтому их применяют как для внутренних и наружных панелей, так и для элементов каркаса кузова.

Алюминиевые сплавы для профилей

Сплавами для алюминиевых профилей – экструзионными алюминиевыми сплавами, которые применяются в конструкции автомобилей, являются:

Профили из этих алюминиевых сплавов применяются для изготовления различных элементов каркаса кузова, усиления передних крыльев, опорной рамы двигателя, рамы сидений, балки бампера, детали рулевого управления.

Таблица 3 – Химический состав алюминиевых сплавов для профилей

Алюминиевые сплавы обеих серий – 6ххх и 7ххх – являются термически упрочняемыми путем нагрева под закалку (обработки на твердый раствор) с последующим естественным или искусственным старением. Сплавы серии 7ххх являются более трудными для прессования, чем сплавы серии 6ххх, особенно в случае сложных полых профилей. Они – сплавы серии 7ххх – кроме того, менее коррозионно стойкие и хуже свариваются.

Кузов: алюминиевый и стальной

Детали каркаса кузова автомобиля, такие как несущие элементы крыши, требуют многократной штамповки и сварки, когда их делают из стали. Если применять алюминий, то можно применять только один цельный прессованный алюминиевый профиль, который подвергают специальной обработке, например, гидроформингу. Применение только одного прессованного профиля вместо штампованного и сварного дает возможность сокращения количества необходимого оборудования и стоимости сборочных работ.

Штамповка алюминия по сравнению со сталью

В общем случае, способность алюминиевых сплавов к пластическому деформированию – пластической формовке – составляет около двух третей от такой способности у стали. Из-за более низкой способности к формовке сложные алюминиевые панели кузова могут потребовать несколько штамповочных операций или сборки из нескольких штампованных деталей.

Читайте также:  Автомобиль на борту яхты

Кроме того, из-за более низкого модуля упругости алюминия алюминиевые детали проявляют более высокую упругую отдачу после выполнения операции формовки, например, гибки. Поэтому алюминиевые штампованные детали труднее штамповать: они не так точно повторяют форму штампа, как стальные детали. В дополнение к этому алюминиевые сплавы имеют более высокую склонность к образованию царапин и следов инструмента, чем сталь и поэтому требуют большего количества смазки и большей чистоты поверхности штампового инструмента.

Особенности сварки алюминия

Хотя алюминиевые сплавы можно сваривать точечной сваркой сопротивления, как и сталь, существуют некоторые отличия ее применения для алюминия. При точечной сварке алюминия необходимо применять более высокую силу тока из-за его низкого электрического сопротивления и высокой теплопроводности. Сварочная сила тока для алюминиевых сплавов составляет 15-30 килоампер по сравнению с 8-10 килоампер для стали.

Это значит, что для контактной сварки алюминия нужны сварочные аппараты увеличенных размеров, а также повышенный расход электрической энергии.

Дуговая сварка плавлением (TIG и MIG) также могут применяться к алюминиевым сплавам. Однако из-за их высокой теплопроводности они требуют для сварки повышенного расхода энергии.

Из других методов соединения материалов, которые применяют для деталей из алюминиевых сплавов являются:

Источник: Advanced Materials in Automotive Engineering, ed. Jason Rowe, Woodhead Publishing, 2012

Источник

Пять нержавеющих машин за 300 000 рублей

Машины с пробегом, которые отлично сопротивляются коррозии

Две самые дорогие составляющие автомобиля — кузов и двигатель. И если с двигателем в старости ещё можно что-то сделать (откапиталить, поставить контрактный), то с кузовом таких вариантов нет. Именно поэтому столько внимания при покупке уделяется кузову.

Вот только 10−15 лет — это не шутки, любой автомобиль за это время может проржаветь до дыр. У оцинкованного, конечно, шансы быть в приличном состоянии выше, чем у неоцинкованного. Но, когда машине уже второй десяток лет, очень многое зависит не от оцинковки, а от ухода бывших владельцев, от того, попадала ли машина в ДТП, как её чинили, какие запчасти ставили и так далее. К тому же играет роль не только оцинковка, но и качество самого металла и покраски.

В этой статье я постарался собрать машины за 300 000 рублей (плюс-минус 50 тысяч) с самыми живучими кузовами. Опирался на официальные данные, неофициальные данные сервисменов и отзывы владельцев.

Skoda Octavia Tour

Данные из официальных источников говорят о том, что Октавии первого поколения, то есть Octavia Tour, имели частичную двухстороннюю оцинковку гальваническим методом. Суть этого метода в том, что кузов погружается в ванну с цинковым раствором и под действием электрического тока цинк оседает на металле кузова. Слой, которым цинковались Октавии, довольно толстый — от 9 до 15 мкм. Если машина не была в авариях, а сколы и другие повреждения не запускались до критического состояния, ржавчина может быть только в каких-то скрытых полостях. Отзывы владельцев и 10-летняя гарантия производителя от сквозной коррозии это подтверждают. Вообще по одной только гарантии на кузов, которую дает производитель, можно сделать много выводов.

Peugeot 308

Едва ли не лучше всех из современного не премиума сопротивляются коррозии Пежо и Ситроены. Особенно те машины, которые собраны во Франции. Полная двухсторонняя оцинковка кузова слоем 9−15 мкм, пластиковые крылья, алюминиевый капот, толстый слой краски.

Читайте также:  Автопогрузчик это специализированный автомобиль

В общем, ржавый Пежо можно встретить только после серьезной аварии или корявого восстановления с использованием неоригинальных кузовных запчастей. Гарантия на кузов от сквозной коррозии — 12 лет. В интернете и на форумах говорят о разных недостатках французов, но на коррозийную стойкость не жалуется никто.

В интернете я нашел одно-единственное видел с ржавеющим 308-ым. История его неизвестна. Возможно, он битый, восстановленный. Или просто его плохо сделали у нас в Калуге.

Audi A6 C5

В отличие от Мерседесов и БМВ 90-ых годов Ауди не гниют. По крайней мере, пока у них заводская краска и не было ДТП. Это премиум, тем более VAG, тем более конца 90-ых. Оцинковка у машин лучшая, какая только может быть — горячая, двухсторонняя. Это когда машину погружают в ванну с раскаленным цинком. Это качественно, но дорого, поэтому с не премиальными машинами так обычно не поступают.

Проблема с «А шестыми» сейчас только в том, что машины старые и оцинковка могла пострадать из-за небрежного ремонта и наплевательского отношения. Ведь даже, несмотря на то, что оцинкован кузов очень хорошо, цинковое покрытие не вечно. В год цинковый слой без ЛКП разрушает на 1−6 мкм. В общем, совсем уж вечного нет ничего.

Nissan Tiida

Удивительно, но факт — японская разработка и мексиканская сборка дали довольно неплохой результат в плане защиты кузова от коррозии. Сама по себе краска довольно мягкая и легко царапается. Но вот к сколам она относится терпимо. К тому же кузов неплохо оцинкован. Правда, тут есть нюансы. До 2007 года машины цинковались очень плохо методом холодной оцинковки, а вот с конца 2007 года стали цинковаться гальваническим методом.

Металл без краски может стоять без ржавчины месяцами и даже годами (если условия не очень суровые) и это хорошо. Гарантия от сквозной коррозии была опять-таки 12 лет. В общем, если найти небитую машину, то вряд ли она будет беспокоить по части кузова.

Volkswagen Passat B5

В отличие от следующих поколений Пассатов, кузов В5 был оцинкован хорошо и полностью. Даже учитывая годы, редко встретишь машины со сквозными дырами. Если только не было ДТП, конечно. Оцинковка настолько хороша, что без краски кузов держится молодцом несколько лет. Но только в том случае, если ржавчина не пошла до этого откуда-то изнутри. Особое внимание нужно обращать на сварные швы — они всегда оцинкованы хуже, чем кузовня. В свое время гарантия на кузов была 12 лет. Фольксваген вообще одним из первых начал давать такую гарантию от сквозной коррозии.

Читайте новости «Свободной Прессы» в Google.News и Яндекс.Новостях, а так же подписывайтесь на наши каналы в Яндекс.Дзен, Telegram и MediaMetrics.

Председатель Союза китайских предпринимателей в России рассказал «Свободной прессе» об экономическом сотрудничестве наших стран

Об этом заговорили даже бывшие члены правительства страны

Российские средства РЭБ подстрахуют донецкий «Террикон»

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector