افزایش استفاده از آلومینیوم با تغییر صنعت خودروسازی به سمت قطعات سبک وزن

هر پیشرفت عمده در فناوری خودرو با پیشرفت‌هایی در علم مواد همراه بوده است. از تسلط اولیه فولاد تا چشم‌انداز مواد متنوع امروزی که بر کاهش وزن متمرکز است، مواد سازنده مستقیماً بر عملکرد، ایمنی و ردپای زیست‌محیطی خودرو تأثیر می‌گذارند. در میان گزینه‌های سبک وزن، آلومینیوم به عنوان یک انتخاب ترجیحی برای خودروسازان در سراسر جهان ظاهر شده است.

تصور کنید خودرویی که با سرعت در بزرگراه در حال حرکت است—هر شتاب، هر ترمزگیری به صدها جزء مهندسی‌شده دقیق که با هماهنگی کار می‌کنند، متکی است. مانند اندام‌های بدن انسان، این قطعات عملکردهای تخصصی را انجام می‌دهند و در عین حال به کل کمک می‌کنند. سوال حیاتی این است: کدام مواد بهترین خدمات را به این اجزا ارائه می‌دهند تا عملکرد و قابلیت اطمینان را به حداکثر برسانند؟

انتخاب مواد برای اجزای خودرو شامل مبادلات پیچیده‌ای بین ویژگی‌های عملکرد، هزینه‌های تولید، فرآیندهای تولید و ملاحظات زیست‌محیطی است. صنعت خودرو عمدتاً از فلزات، لاستیک و پلاستیک استفاده می‌کند—که هر کدام مزایای متمایزی را برای کاربردهای خاص ارائه می‌دهند.

آلیاژهای فلزی به دلیل استحکام، سفتی و دوام خود همچنان ضروری هستند. فولاد، آلومینیوم و مس نقش‌های حیاتی در ساخت شاسی، اجزای پیشرانه، سیستم‌های تعلیق و شبکه‌های الکتریکی ایفا می‌کنند.

• فولاد: اسب کار سنتی
  فولاد بر تولید خودرو از قاب‌های ساختاری گرفته تا بلوک‌های موتور تسلط دارد. مزایای آن شامل نسبت استحکام به هزینه بالا و قابلیت ساخت عالی است. با این حال، وزن فولاد به کاهش راندمان سوخت کمک می‌کند و مقاومت در برابر خوردگی به درمان‌های اضافی نیاز دارد.
• آلومینیوم: قهرمان سبک وزن
  آلیاژهای آلومینیوم تنها یک سوم وزن فولاد را دارند و در عین حال استحکام کافی را برای بسیاری از کاربردها حفظ می‌کنند. این کاهش وزن مستقیماً راندمان سوخت و هندلینگ را بهبود می‌بخشد. آلومینیوم همچنین به طور طبیعی در برابر خوردگی مقاوم است و قابلیت بازیافت بالایی دارد. کاربردهای فعلی شامل پانل‌های بدنه، اجزای موتور و چرخ‌ها است.
• مس: متخصص برق
  هدایت بی‌نظیر مس آن را برای سیم‌کشی، سیم‌پیچ‌های موتور و اتصالات الکتریکی ضروری می‌کند. در حالی که سنگین‌تر از آلومینیوم است، مس به دلیل قابلیت اطمینان و سهولت ساخت، در سیستم‌های الکتریکی غیرقابل جایگزینی باقی می‌ماند.

ترکیبات لاستیکی ارتعاشات را جذب می‌کنند، اجزا را آب‌بندی می‌کنند و صدا را در لاستیک‌ها، واشرها، بوش‌ها و شیلنگ‌ها کاهش می‌دهند. اگرچه ساختاری نیستند، لاستیک تأثیر قابل توجهی بر کیفیت سواری و طول عمر اجزا دارد.

پلیمرهای پلاستیکی امکان شکل‌های پیچیده و طرح‌های سبک وزن را برای قطعات تزئینی داخلی و خارجی فراهم می‌کنند. وسایل نقلیه مدرن از پلاستیک برای داشبوردها، سپرها، محفظه‌های روشنایی و بسیاری از اجزای دیگر استفاده می‌کنند که در آن صرفه‌جویی در وزن از الزامات استحکام بیشتر است.

از آنجایی که خودروسازان اهداف انتشار گازهای گلخانه‌ای را دنبال می‌کنند، آلومینیوم به یک ماده استراتژیک برای کاهش وزن تبدیل شده است:

• کاهش وزن:اجزای آلومینیومی می‌توانند جرم خودرو را تا 50٪ در مقایسه با معادل‌های فولادی کاهش دهند و راندمان سوخت را تا 6-8٪ در هر 10٪ کاهش وزن بهبود بخشند.
• مقاومت در برابر خوردگی:برخلاف فولاد، آلومینیوم یک لایه اکسید محافظ تشکیل می‌دهد و زنگ‌زدگی را از بین می‌برد و نیازهای نگهداری را کاهش می‌دهد.
• پایداری:آلومینیوم را می‌توان بدون تخریب کیفیت، به طور نامحدود بازیافت کرد و تنها به 5٪ از انرژی مورد نیاز برای تولید اولیه نیاز دارد.
• انعطاف‌پذیری طراحی:قابلیت کار آلومینیوم امکان شکل‌های آیرودینامیکی و طرح‌های ساختاری نوآورانه را فراهم می‌کند.

خودروسازان از روش‌های ساخت متعددی برای اجزای آلومینیومی استفاده می‌کنند:

• ریخته‌گری:ایده‌آل برای شکل‌های پیچیده مانند بلوک‌های موتور و محفظه‌های انتقال
• اکستروژن:ایجاد اعضای ساختاری بلند با مقاطع عرضی ثابت
• فورجینگ:تولید قطعات با استحکام بالا مانند اجزای تعلیق
• پرس‌کاری:شکل دادن ورق‌های نازک به پانل‌های بدنه و قطعات ساختاری
• جوشکاری:اتصال اجزا در حالی که یکپارچگی ساختاری را حفظ می‌کند

• ساختارهای بدنه:کاپوت‌ها، درها و درب‌های عقب بیشترین بهره را از صرفه‌جویی در وزن می‌برند
• پیشرانه‌ها:بلوک‌های موتور و سرسیلندرها مدیریت حرارتی را بهبود می‌بخشند
• اجزای شاسی:قطعات تعلیق پویایی هندلینگ را افزایش می‌دهند
• لهجه‌های داخلی:تزئینات تزئینی جذابیت ممتاز را اضافه می‌کند

روندهای صنعت به سمت استفاده گسترده‌تر از آلومینیوم اشاره دارد:

• آلیاژهای پیشرفته:فرمول‌های جدید استحکام و شکل‌پذیری بهبود یافته‌ای را ارائه می‌دهند
• تولید کارآمد:تکنیک‌های نوظهور هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهند
• کاربردهای EV:محفظه‌های باتری و محفظه‌های موتور فرصت‌های جدیدی را ارائه می‌دهند

همانطور که فناوری خودرو تکامل می‌یابد، آلومینیوم همچنان نقش محوری در دستیابی به اهداف عملکرد، راندمان و پایداری در سراسر صنعت ایفا خواهد کرد.