А луминият е лек и издръжлив метал, който не се среща в природата в чист вид. За първи път е получен от физика Ханс Кристиан Ерстед през 1824 г. Използвайки електролиза, ученият изолира най-чистия алуминий от руда, наречена боксит. И в наше време процесът на извличане на метала се извършва по същата технология.
Алуминий в суров вид не се използва
В суров вид алуминият практически не се използва. За да се направи нещо от него, характеристиките на основата трябва да се подобрят чрез смесване с различни видове добавки. Например, за производството на автомобилни части (части на каросерията, части на двигателя, алуминиеви джанти и др.) чистият метал се легира с магнезий, манган или силиций и резултатът е материал със структура, която е по-издръжлива и податлива на обработка.
Алуминият се използва в автомобилната индустрия над 120 години. През 1899 г. на изложение в Берлин е показан концептуален автомобил Durkopp с олекотени панели на каросерията. Три години по-късно Карл Бенц представи първия двигател, изработен от олекотения метал, за участие в автомобилни състезания.
Audi
Ако говорим за първия сериен автомобил с изцяло алуминиева каросерия, това е Audi A8 от 1994 г.: както носещата рамка, така и външните панели са направени от лек метал. Днес почти всички производители използват алуминий. Вярно е, че за да не се надуват цените, алуминият често се използва само за отделни части на купето или шасито.
Обемът на използване на алуминий в автомобилната индустрия обаче нараства всяка година: според експертни оценки в момента той представлява почти една трета от потреблението на целия сребърен метал, произведен в света. И така, защо е толкова добър, освен неговата лекота?
Светлата му страна
Основното предимство на алуминия е съотношението якост към тегло. В сравнение с класическата стомана, той е средно с 60% по-лек, което може значително да намали теглото на автомобила, както и разхода на гориво и вредните емисии.
Ако задълбаем по-дълбоко, алуминият почти не ръждясва, не се магнетизира и поради добрата си пластичност лесно се обработва под налягане. Освен това процесът на рециклиране на метала е прост: той може да се разтопява отново и отново без загуба на свойства.
Тези нюанси не само опростяват, но и ускоряват производствените процеси, а също така позволяват на инженерите постоянно да експериментират със структурата на метала, с различни видове и форми на автомобилни части.
Audi
Що се отнася до така наречените експлоатационни предимства, които могат да се усетят, то алуминият, в сравнение със стомана, има отлично поглъщане на вибрации и удари: той "поглъща" 50% повече енергия и предотвратява по-нататъшното им разпространение. И това е не само комфорт при шофиране по неравни повърхности, но и безопасност в случай на инцидент.
Алуминиевият „скелет” има положителен ефект и върху управлението на автомобила, тъй като металът има висока устойчивост на натоварвания при усукване. Така купето се оказва по-кораво на усукване, което добавя стабилност на автомобила при завиване и отзивчивост при маневриране.
Изглежда като перфектния материал...
Тъмната му страна
Алуминият има редица сериозни недостатъци. Първо, производство. Частите от алуминиеви сплави са технически трудни за закрепване една към друга: необходими са сложни методи (лазерно заваряване, занитване, залепване, болтови съединения), както и тясно специализирано оборудване. Например заваряването на алуминиеви елементи е възможно само с лазерен метод или в среда от инертен газ (например аргон).
В същото време все още е необходимо да се контролира стриктно процесът на заваряване, тъй като алуминият е много капризен метал: в ставите могат да се образуват пукнатини. Всички тези трудности водят до втория недостатък - високата цена на производствения процес. Суровини, сложно оборудване, квалифициран персонал... Всичко това изисква значително време и пари, което оскъпява производството на един автомобил.
Трето, формите и размерите на елементите. За да се произведе, например, алуминиево купе, което е сравнимо или по-добро по здравина от стоманата, структурата му трябва да бъде направена „пухкава“. Добър пример е рамката на велосипед: стоманата е тънка, а алуминият е дебел.
Така че някои елементи на каросерията на автомобила се оказват по-обемни, което намалява полезното пространство вътре в автомобила и влошава общата видимост за водача и пътника (широки предни, централни и задни колони). В допълнение към това, лекият метал е добър проводник на звука, който трябва да бъде заглушен с допълнителни слоеве изолационен материал, което отново оскъпява производството.
Алуминият е и труден за ремонт. При удар и деформация структурата на метала се нарушава. Ето защо ремонтът почти винаги завършва с подмяна на цялата част. И само в някои случаи повреден елемент може да бъде възстановен (и на много висока цена) чрез замяна на деформираната зона и добавяне на подсилващи облицовки.
Интересни приложения на алуминия
Дъното на електрическия Tesla Model S е защитено от тройна защита от метални листове, които предпазват батерията от външни влияния. Първо идва слой от кух алуминий, необходим за отразяване на различни предмети, които попадат под колата. Следва подсилваща титанова плоча, а на последния етап има солидна осеммилиметрова алуминиева греда за допълнителна здравина.
Знаете ли, че две трети от масата на състезателен болид от Формула 1 се пада на алуминия? Например, монококът е направен от композит, който е направен от два слоя въглеродни влакна и алуминиева пчелна пита. Тази конструкция дава възможност да се постигне голяма граница на безопасност при изключително ниско тегло на конструкцията.