آشنایی با انواع گریدهای کاربردی آلومینیوم در صنعت خودروسازی

زمانی که آلومینیوم (Al) در میان انبوه اکتشافات علمی پدیدار شد، شاید کمتر کسی فکر میکرد که به یکی از نقاط قوت در دوران صنعتی مدرن تبدیل شود. مسیری که آلومینیوم تا به امروز طی کرده است به همان اندازه که انقلابی است، جذابیت هم دارد. از عملی کردن رویای شکست گرانش و تحقق پرواز برای نسل بشر تا بازتعریف انواع گریدهای کاربردی آلومینیوم در صنعت خودروسازی، این فلز نقره‌ای-سفید رنگ، برای بیش از یک قرن سنگ‌بنای نوآوری در صنعت بوده است.

آلومینیوم، فلزی سبک وزن و در عین حال مستحکم، مقاوم در برابر خوردگی و در عین حال چکش‌خوار است. دارا بودن مجموعه‌ای از خواص، این فلز را به انتخابی قانع‌کننده برای کاربردهای بی‌شماری بدل کرده است. مثلا در حوزه ساخت خودروهای با کارآیی بالا و دستیابی به اهداف بلندپروازانه زیست‌محیطی، نقش فلز آلومینیوم هرگز به این اندازه حیاتی نبوده است. بهره بردن از کارآیی‌های فلز آلومینیوم نه‌تنها صنعت ما را متحول می‌کند، بلکه ما را به سمت آینده‌ای کارآمدتر و پایدارتر سوق می‌دهد. در این مقاله از فولادینو سفری که آلومینیوم طی کرد تا از یک انتخاب ثانویه به اصلی‌ترین گزینه برای بهبود صنعت خودروسازی تبدیل شود را مورد بررسی قرار می‌دهیم و ویژگی‌ها و کاربردهای مهم‌ترین گریدهای آن را نیز برمی‌شماریم.

تاریخچه آلومینیوم را دقیق‌تر بدانیم

داستان آلومینیوم از اوایل قرن نوزدهم شروع می شود. علیرغم فراوانی این فلز آن در پوسته زمین، آلومینیوم تا سال ۱۸۲۵ میلادی عمدتاً بلا استفاده باقی ماند. هانس کریستین اورستد، فیزیکدان دانمارکی، اولین کسی بود که توانست مقادیر کمی آلومینیوم تولید کند. با این حال، تا سال ۱۸۸۶، زمانی که چارلز مارتین هال و پل هرولت به طور مستقل روشی را برای استخراج کارآمد آلومینیوم کشف کردند، پتانسیل‌های صنعتی این فلز محقق نشد.

این کشف انقلابی – که اکنون به عنوان فرآیند هال-هرولت شناخته می‌شود – باعث افزایش سریع تولید آلومینیوم در سطح جهانی شد. این فلز که زمانی گرانبها قلمداد می‌شد، قبلاً به دلیل کمیاب بودن ارزشی حتی بالاتر از طلا داشت. پس از کشف فرآیند هال-هرولت اما برای اولین بار در تاریخ، آلومینیوم به راحتی برای استفاده تجاری و صنعتی گسترده در دسترس بود. ویژگی‌های منحصر به فردی که هال و هرولت رونمایی کردند، زمینه را برای انقلاب صنعتی بعدی و قدم‌های فراتر از آن فراهم کرد.

خواص فیزیکی آلومینیوم آن را به یک گزینه ایده‌آل برای طیف وسیعی از کاربردها تبدیل کرده است. از جمله این موارد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سبک بودن
• چکش‌خواری
• مقاومت در برابر خوردگی

در صنعت بسته‌بندی از آلومینیوم استفاده می‌شود تا با استفاده از ویژگی‌های حفاظتی این فلز، از کالاها در برابر هوا، نور و رطوبت محافظت شود. بخش ساخت‌و‌ساز نیز از قدرت و مقاومتی که این فلز در برابر خوردگی ناشی از آب و هوا و مواد شیمیایی دارد بهره می‌برد.

با تمام این تفاسیر، ظهور صنایع هوانوردی و خودروسازی بود که واقعاً بر اهمیت و نقش حیاتی فلز آلومینیوم تأکید کرد. سبک بودن آلومینیوم آن را به یک ماده ضروری در ساخت هواپیما تبدیل کرده؛ استفاده از این فلز وزن را کاهش می‌دهد و در عین حال یکپارچگی ساختاری را نیز حفظ می‌کند.

به طور مشابه، در صنعت خودروسازی هم استفاده از آلومینیوم برای طراحی وسایل نقلیه سبک‌تر امکان‌پذیر است؛ موضوعی که نهایتا به بازدهی بهتر سوخت و بهبود عملکرد کمک می‌کند. به مرور زمان این فلز انتخابی برای بسیاری از تولیدکنندگانی شد که به دنبال کاهش وزن خودرو، بدون به خطر انداختن ایمنی آن بودند. با افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی و نقشی که آلومینیوم در بهبود مصرف سوخت خودروها داشت، جایگاه این فلز در دنیای خودرو به مراتب تقویت شد. بنابراین، آلومینیوم از یک بازیگر نقش مکمل به ایفاکننده نقش اصلی در تئاتر صنعتی جهانی تبدیل شد.

راهنمایی برای شناخت گریدهای آلومینیوم

گریدهای آلومینیوم در همه اشکال و اندازه‌ها، از ورق و صفحه گرفته تا لوله و میله وجود دارند و هر کدام با خواص منحصر به فرد خود در دسترس هستند. در واقع، انجمن آلومینیوم در حال حاضر بیش از ۵۳۰ ترکیب فعال از آلیاژهای آلومینیوم را به ثبت رسانیده است و انتظار می‌رود که این رقم به طور مداوم افزایش یابد. با این تفاسیر، انتخاب آلیاژ مناسب برای کاربردهای خاص بسیار مهم است چونکه حتی تغییرات جزئی در ترکیب شیمیایی می‌تواند به میزان استحکام، کارایی، مقاومت در برابر خوردگی و هدایت الکتریکی آلیاژ تأثیر بگذارد.

گرید آلومینیوم ۱۱۰۰

آلیاژ ۱۱۰۰ که به عنوان آلومینیوم خالص تجاری در نظر گرفته می‌شود، با سطح خلوص ۹۹ درصد یا بالاتر، نرم‌ترین آلیاژ در بین آلیاژهای رایج آلومینیوم است. این گرید غیر‌قابل عملیات حرارتی است اما از سویی دیگر بسیار چکش‌خوار است و مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی ارائه می‌دهد. باید بدانیم که این آلیاژ با اینکه جوش‌پذیری فوق‌العاده‌ای دارد، محدوده ذوب نسبتاً اندکی دارد.

گرید آلومینیوم ۱۱۰۰ قابلیت ماشین‌کاری خوبی دارد و اغلب برای:

• کارهای برقی
• مواد غذایی و مواد شیمیایی
• صفحه و پلاک نام
• ظروف توخالی
• صنایع روشنایی
• تهویه مطبوع
• عایق‌های حرارتی

مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گرید آلومینیوم ۳۰۰۳

آلومینیوم ۳۰۰۳ که به عنوان پرکاربردترین آلیاژ در بین آلیاژهای رایج در نظر گرفته می‌شود، غیر قابل عملیات حرارتی است. استحکام آن حدود ۲۰ درصد بیشتر از استاندارد ۱۱۰۰ است و به عنوان یک آلومینیوم همه منظوره برای کاربردهایی که به سطح استحکام متوسط ​​نیاز دارند در‌نظر گرفته می شود. آلیاژ شدن با فلز منگنز(Mn) خواص شکل‌پذیری و ویژگی‌های کششی خوبی را به آن می‌دهد.

آلومینیوم ۳۰۰۳ نه تنها به نسبت ارزان است، بلکه می‌توان آن را با استفاده از همه روش‌ها جوش و لحیم‌کاری کرد. این گرید مقاومت در برابر خوردگی عالی دارد و ظاهر یکنواختی را ارائه می‌دهد. این آلیاژ معمولا در محصولات روزمره مانند ظروف پخت و پز، ظروف غذا، سخت افزارها و یا ساخت کابینت‌ها استفاده می‌شود. از جمله کاربردهای دیگر آلومینیوم ۳۰۰۳ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تجهیزات شیمیایی
• مخازن تحت فشار
• لوله کشی
• سایبان
• پانل‌های تریلر و کامیون
• ساخت ورق فلزی عمومی
  

گرید آلومینیوم ۵۰۵۲

این گرید به عنوان قوی‌ترین ورق غیر‌قابل عملیات حرارتی در استفاده‌های رایج شناخته می‌شود و به واسطه تطبیق‌پذیری مناسب و ارزش بالایی که دارد از آن به عنوان یکی از مورد استفاده‌ترین گریدهای آلومینیوم نام برده می‌شود. در یک بررسی اولیه میبینیم که این گرید خواص جوشکاری خوب، استحکام متوسط تا خوب و خواص کششی خوب ار با نرخ سختی کار بالا دارا است.

همچنین دارا بودن خاصیت مقاومت در برابر خوردگی آب شور، آلومینیوم ۵۰۵۲ را برای بسیاری از کاربردهای دریایی مناسب می‌کند. از جمله کاربردهای این آلیاژ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• فن‌ها و تیغه‌های آن
• نرده‌ها
• قایق‌های کوچک
• تریلرهای کامیون
• پانل‌های معماری
• برخی از قطعات غیر حیاتی خودرو
  

گرید آلومینیوم ۶۰۶۱

گرید ۶۰۶۱ به عنوان یکی از مقاوم‌ترین، کم‌هزینه‌ترین و پرکاربردترین آلیاژهای قابل عملیات حرارتی آلومینیوم در نظر گرفته می‌شود. آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۱ با منیزیم(Mn) و سیلیکون(Si) قابل عملیات حرارتی است؛ می‌تواند آنودایز شود و پس از تشکیل سخت می‌شود. استحکام گرید آلومینیوم ۶۰۶۱ پس از عملیات حرارتی با فولاد کم کربن رقابت می‌کند.

این آلیاژ به دلیل کیفیت سطح فوق‌العاده، مقاومت در برابر خوردگی بهتر از فولاد و نسبت مقاومت به وزن بالا شناخته می‌شود و در بخش‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای متداول آلومینیوم ۶۰۶۱ موارد زیر هستند:

• معماری و ساخت و ساز
• قاب‌بندی سازه‌ها
• قالب‌ها
• نردبان‌های آتش‌نشانی
• مجموعه‌های جوش داده شده
• قایق‌های بادبانی
• قطعات الکترونیکی
• اجزای پل
• لوله کشی
• دریچه‌ها و بست‌ها
  

گرید آلومینیوم ۶۰۶۳

با ترکیب و خواص مکانیکی مشابه با آلومینیوم ۶۰۶۱، دو مورد از متمایزکننده‌های اصلی گرید آلومینیوم ۶۰۶۳ سطح برتر و نسبت مقاومت به وزن کمتر قابل توجه آن است. این گرید معمولاً در

• ساخت قطعات و مجراهای الکتریکی
• لوله برای سیستم‌های آبیاری،
• چارچوب درها
• نرده‌ها
• مبلمان
• لوازم خانگی
• قایق‌ها
• وسایل نقلیه موتوری

مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تنوع آلیاژهای آلومینیوم که امروزه موجود هستند موضوعی قابل توجه است. همانطور که فهرست آلیاژها همچنان در حال گسترش است، امکانات برای کاربردهای آنها نیز افزایش می‌یابد و راه را برای آینده‌ای هموار می‌کند که در آن محدودیت‌های مهندسی به طور مداوم بازتعریف می‌شوند.

درک بهتر ترکیب آلیاژهای آلومینیوم کاربردی در خودروسازی

در قلب هر آلیاژ آلومینیوم خود آلومینیوم است که بخش عمده وزن آلیاژ را تشکیل می‌دهد. با این وجود، ویژگی‌های متمایز آلیاژ اغلب نتیجه عناصر اضافی مانند منیزیم(Mn)، سیلیکون(Si) و آهن(Fe) است.

برای نشان دادن این موضوع سه مثال را در نظر می‌گیریم. اولا، ما آلیاژ آلومینیوم AA6016A داریم. این آلیاژ عمدتاً از آلومینیوم ساخته شده است و ۹۸.۳ درصد از ترکیب آن را تشکیل می‌دهد. با این حال، افزودن سیلیکون و منیزیم است که آن را منحصر به فرد می کند. سیلیکون، در حالی که بخش کوچکی از آلیاژ کلی را تشکیل می‌دهد، به طور قابل توجهی شکل‌پذیری آلیاژ را افزایش داده و به آن اجازه می‌دهد تا با سهولت نسبی به قطعات پیچیده تبدیل شود. در همین حال، منیزیم، اگرچه فقط در مقادیر کمی وجود دارد، استحکام آلیاژ را افزایش می‌دهد و کاربردهای بالقوه آن را بیشتر می‌کند.

آلیاژ بعدی، AA5182 نیز با یک روش کمی متفاوت از قدرت منیزیم استفاده می‌کند. منیزیم به عنوان ترکیب اصلی آلیاژی در کنار آلومینیوم، استحکام و پایداری کلی آلیاژ را تقویت می‌کند. این ترکیب از استحکام و پایداری، AA5182 را به گزینه‌ای عالی برای قطعات خودرو مانند کاپوت و درب خودرو تبدیل می‌کند؛ چون که این قطعات باید در طول زمان در برابر سایش و پارگی قابل توجهی مقاومت کنند.

در نهایت، آلیاژ آلومینیوم AA5083 داریم. این آلیاژ به دلیل محتوای بالای منیزیم آن قابل توجه است که به آن استحکام عالی، مقاومت در برابر شرایط جوی و قابلیت جوشکاری می‌دهد. این ویژگی‌ها AA5083 را به گزینه‌ای برتر برای ساخت قاب‌های خودرو و اجزای شاسی تبدیل می‌کند که به استحکام و دوام نیاز دارند. اگر برایتان سوال شده است که ” آیا جوشکاری روی آلومینیوم امکان‌پذیر است؟ شرایط انجام آن چگونه است؟ ” می‌توانید با کلیک بر روی این لینک اطلاعات جامعی را کسب کنید.

در هر یک از این مثال‌ها، می‌بینیم که چگونه عناصر مختلف، اضافه شده در نسبت‌های مختلف، به بهبود خواص آلومینیوم پایه کمک می‌کنند و آلیاژهایی با ویژگی‌ها و کاربردهای منحصربه‌فرد ایجاد می‌کنند. این گواهی بر تطبیق‌پذیری آلومینیوم و پتانسیل آن برای پاسخگویی به طیف وسیعی از نیازهای صنعتی است.

آلیاژهای آلومینیوم در صنعت خودرو، همچون کشف یک گنج!

مسیری که آلومینیوم طی کرد تا از یک انتخاب ثانویه به گزینه اصلی برای تولید خودروها لحاظ شود، گواهی بر خواص سودمند آن است. توجه به این نکته زمانی جالب‌تر می‌شود که بدانیم تغییر به سمت استفاده از گریدهای آلومینیوم در صنعت خودروسازی صرفاً یک تغییر ناگهانی نبود بلکه یک پاسخ حساب‌شده به تقاضاهای در حال تحول در بازار و رشد آگاهی زیست‌محیطی بود.

زمانی که آئودی خودرو A8 با فریم آلومینیومی را در دهه ۸۰ میلادی به بازار عرضه کرد، شرایط بازی را تغییر داد. حرکت پیشگامانه‌ای که پتانسیل قابل توجه آلومینیوم را برای کاهش وزن بدون کاهش قدرت نشان داد و نقش کلیدی در شکل دادن دیدگاه صنعت خودرو در مورد انتخاب مواد داشت.

در ادامه این روند، تغییر استراتژیک فورد و استفاده از بدنه تمام آلومینیومی برای مدل محبوب F-150 در سال 2015، جایگاه آلومینیوم را در صنعت خودروسازی تقویت کرد. این تغییر منجر به کاهش شدید وزن نهایی خودرو شد؛ موضوعی که همانطور که پیش‌تر به آن اشاره شد به طور مستقیم به بهبود راندمان سوخت کمک کرد و اهمیت آن به طور فزاینده‌ای هم برای مصرف‌کنندگان و هم برای سازندگان و برنامه‌ریزان افزایش پیدا کرد.

امروزه نقش آلومینیوم فراتر از وسایل نقلیه سوختی است و گام‌های مهمی در دنیای خودروهای الکتریکی (EVs) نیز برداشته شده است. از آنجایی که وزن تا حد زیادی بر محدوده حرکتی خودروهای برقی تاثیر می‌گذارد، سازندگان مشتاق هستند از موادی استفاده کنند که بدون اضافه کردن جرم، استحکام مدنظر را تامین کند. با توجه به این خواسته‌ها، جای تعجب نیست که آلومینیوم به عنوان ماده انتخابی برای بسیاری از سازندگان خودروهای برقی ظاهر شده است.

در نهایت، واضح است که رشد و کاربرد آلومینیوم در صنعت خودروسازی تصادفی نبوده است و این امر نتیجه تغییرات استراتژیک ناشی از تقاضاهای در حال تحول مصرف‌کنندگان و ملاحظات زیست محیطی بوده. با رشد مداوم بازار خودروهای برقی، اهمیت آلومینیوم در تولید خودرو و صنعت خودروسازی در حال افزایش است.

نتیجه‌گیری

 داستان آلومینیوم به طور غیرقابل انکاری گواهی بر تلاش بی‌پایان بشر برای نوآوری، کارایی بیشتر و نهایتا کسب پایداری است. از روزهای اولیه کشف تا کاربردهای متحول‌کننده آلومینیوم در صنعت خودروسازی، این فلز سفر چشم‌نوازی را پشت سر گذاشته است. آلیاژهای آلومینیوم بی‌شماری که در اختیار ما قرار دارد همچنان عملکرد خودروهای ما را بازتعریف می کنند و آنها را نه‌تنها سریع‌تر و کارآمدتر، بلکه ایمن‌تر و سازگارتر با محیط زیست می‌کند.

همانطور که به عصر خودروهای الکتریکی می‌رویم، بر اهمیت آلومینیوم و نقش آن بیشتر تاکید می‌شود چونکه این فلز یک راه‌حل امیدوارکننده برای چالش‌های مبرم این صنعت ارائه می‌دهد. راه‌حلی که با نوآوری، کاهش وزن وسیله نقلیه و در نهایت کمک به آینده ای پایدارتر گره خورده است.

با این تفاسیر و پیشرفت‌هایی که در زمینه فناوری آلیاژ آلومینیوم شاهد آن هستیم، یک چیز واضح است: ما فقط سطح آنچه را که ممکن است را خراش دادیم و دنیای آلیاژها و گریدهای آلومینیوم عمق بسیار بیشتری دارد. بنابراین، چه یک خودروساز باشید، چه یک علاقه‌مند، یا کسی که فقط شیفته شگفتی‌های مواد مدرن است،دنیای آلیاژهای آلومینیوم ارزش کاوش بیشتر را دارد.

آیا برای ورود به فضای پویا آلیاژهای آلومینیوم آماده هستید؟ از صفحات محصول ما دیدن کنید و آلیاژ عالی برای پیشبرد پروژه خود را کشف کنید. چه برای کاربردهای خودروسازی یا سایر صنایع، ما در فولادینو شما را با طیف گسترده‌ای از محصولات آلومینیومی با کیفیت بالا تحت پوشش قرار داده ایم و مشاوران ما آماده راهنمایی و ارائه خدمت به شما عزیزان هستند.