Наука и техника RSS-трансляция Читать в ВКонтакте Читать в Одноклассниках Наш канал в Яндекс Дзен





+1 1
+1
-1 0




Согласно прогнозам автомобильных экспертов, в ближайшие десятилетия основным конструкционным материалом для автомобилей станет небесный металл, алюминий. Правда, производители уже пытались использовать его для постройки машин и в итоге отказались от этой идеи. Впрочем, технологии развиваются, и скоро все автомобили будут похожи на алюминиевую консервную банку.


Крылатый металл

Братья Райт, 1903 год./ Фото: culture.ru

Братья Райт, 1903 год./ Фото: culture.ru


На самом деле, алюминий – не столь давнее изобретение, впервые его получили в лабораторных условиях в 1825 году. И по меркам технического прогресса это случилось буквально на днях. Как бы то ни было, но это был очень дорогой металл, поскольку в природе он не встречается в металлическом виде, а получали его при помощи сложных химических реакций. Одними же из первых на алюминий обратили внимание братья Райт, которые строили летательные аппараты и находились в постоянных поисках лёгких и прочных материалов. Конечно, они не стали пускать столь дорогой металл на обшивку, но изготовили из него картер для двигателя.

Первый цельнометаллический самолёт АНТ-2 из алюминия./ Фото: topwar.ru

Первый цельнометаллический самолёт АНТ-2 из алюминия./ Фото: topwar.ru


Изобретатели и инженеры того времени даже во сне мечтали использовать серебристый металл в своих разработках. Тот оказался гораздо легче обычной стали и весил примерно в три раза меньше. Хоть он и был не настолько твёрдый, сравнительно легко гнулся и ломался, но ему буквально не было цены. Используя алюминий, можно было намного снизить вес и не сильно потерять при этом в прочности. Как бы то ни было, мечты оставались мечтами, пока инженерам не удалось разработать относительно недорогой технологический процесс промышленного получения алюминия. И вот тогда его и назвали крылатым металлом.

Алюминиевый Junkers j38./ Фото: iwm.org.uk

Алюминиевый Junkers j38./ Фото: iwm.org.uk


Неудивительно, что с такими показателями подешевевший алюминий быстро приспособили в самолётостроении. Прочный, лёгкий и нержавеющий алюминий получил отличное применение в постройке самолётов, а потом и в автомобилестроении. Использование нового материала открывало большие перспективы: лёгкий металл мог выдержать приличные нагрузки, его легче обрабатывать, он не требует больших температур при выплавке, его можно штамповать и, в отличие от стали, он не ржавеет. Это идеальный материал для автомобилестроения, пусть из него и нельзя было в то время делать несущие конструкции, но для кузова и ненагруженных деталей, включая и отделку салона, алюминий пригодился бы.

Эксперименты с алюминием

Maserati Tippo 26./ Фото: dzen.ru

Maserati Tippo 26./ Фото: dzen.ru


Хоть этот металл и был очень интересен, но в его использовании было много ограничений. В частности, он по-прежнему оставался довольно дорогим, поэтому машины из него делали не все и не всегда. Первым экспериментатором была компания Maserati, которая использовала алюминий в постройке гоночного автомобиля Tipo 26. Основой для него стала стальная рама, а вот кузов полностью сделали из алюминия. С этого и началось победное шествие алюминиевых сплавов, но только в дорогих машинах и спортивных автомобилях. Во-первых, богатые покупатели могли себе такое позволить, а во-вторых, при помощи алюминиевых кузовных панелей конструкторы смогли уменьшить общий вес. Как бы то ни было, но эти эксперименты слишком долго не продлились и завершились в период Первой и Второй мировых войн.

Silver arrow 1933 год./ Фото: silver.ru

Silver arrow 1933 год./ Фото: silver.ru


Причин для отказа от алюминия у производителей было много. Первой из них был дефицит: в годы войны он в неимоверных количествах требовался для постройки самолётов, поэтому в 1930-х годах производителям пришлось притормозить свои работы в этом направлении. А после окончания Второй мировой вместо алюминия использовалась сталь. Не то чтобы крылатого металла не было, скорее наоборот, его осталось много от самолётов, но он по-прежнему был гораздо дороже обычной стали. В послевоенные годы большой спрос был на недорогие и экономичные машины, поэтому об алюминиевых кузовных панелях на некоторое время пришлось забыть. К тому же были и другие веские причины.

Алюминиевый кузов./ Фото: mail.ru

Алюминиевый кузов./ Фото: mail.ru


В ходе своих экспериментов с алюминием производители узнали много нового. К примеру, алюминий всё равно подвержен коррозии, хоть и не так сильно как сталь. К тому же при контакте с железом, да и с некоторыми другими металлами, окислительные процессы протекают очень быстро. Решение этих и других вопросов потребовало много времени, исследований и новых технологий, но к настоящему моменту многие трудности уже преодолены.

Алюминиевое будущее уже наступило

Алюминиевый двигатель./ Фото: dzen.ru

Алюминиевый двигатель./ Фото: dzen.ru


Современные исследования в металловедении, новые сплавы и способы обработки позволили не только вернуть алюминий в автомобилестроение, но и использовать его в массовом производстве. Автопроизводители не забыли об уникальном сочетании сравнительно небольшого веса, прочности и пластичности, и когда появились нужные технологии, они стали их применять в массовых моделях. Даже в недорогих. На текущий момент самой распространённой деталью, изготовленной из алюминия, является двигатель внутреннего сгорания. Современные алюминиевые сплавы могут выдерживать большие нагрузки, в том числе и термические, к тому же чугунный ДВС слишком уж тяжёлый, а производители всеми силами пытаются сделать машины как можно легче. Причина же простая: чем легче, тем экономичнее, тем меньше тратится топлива, тем привлекательнее автомобиль для покупателя. Конечно, двигатель не полностью алюминиевый, но его доля достаточно большая.

Кузов из алюминия./ Фото: flectone.ru

Кузов из алюминия./ Фото: flectone.ru


Также в производство давно вернулись алюминиевые кузовные панели. Изначально от них отказались, поскольку не могли как следует защитить их от образования окислов. Стальные же были гораздо дешевле, а грунт и лакокрасочные покрытия их хорошо защищали. На текущий момент требующие защиты алюминиевые детали при помощи анодирования покрываются тончайшей плёнкой, которая предотвращает окисление. Конечно, чаще всего большая часть кузова изготавливается из стали, а из алюминия – только некоторые кузовные элементы, но это пока.

Алюминиевый седан Jaguar XE./ Фото: drive2.ru

Алюминиевый седан Jaguar XE./ Фото: drive2.ru


Сейчас технологии достигли такого уровня, когда мягкий и не особо прочный алюминий можно использовать для изготовления конструкционных деталей. То есть тех, что должны выдерживать серьёзные нагрузки. Яркий тому пример – полностью алюминиевый кузов. Его можно представить как пространственную структуру, укреплённую многочисленными элементами жёсткости. Вся конструкция тщательно рассчитывается, а для изготовления рамы используются высокопрочные сплавы на основе алюминия. Эта технология уже стала настолько распространённой, что её используют даже для массовых моделей, а в случае с дорогими автомобилями из облегчённых сплавов строят шасси целиком, даже сминаемые элементы делают из алюминия.

Jaguar XE./ Фото: eurekar.co.uk

Jaguar XE./ Фото: eurekar.co.uk


Пока что широкое использование алюминия возможно как минимум в среднем ценовом сегменте. Всё-таки эти технологии нельзя назвать слишком уж дешёвыми. Тем не менее облегчённые сплавы на основе алюминия становятся всё более распространёнными, и в недалёком будущем их доля в автомобиле сильно вырастет.

Вместе с алюминиевыми сплавами в автомобилях используются и другие технологии, а без некоторых удобных и полезных новшеств скоро вообще невозможно будет обойтись.


Обратите внимание:







639
3.12.2024 14:14
В закладки
Версия для печати



Смотрите ещё