Автомобили из легких сплавов. Алюминиевый ужас?

Сплавы алюминия все чаще используются в строительстве автомобилей. В этом есть свои достоинства, но и недостатки. А что, если покупка автомобиля, в значительной части выполненного из легких сплавов, влечет за собой большой риск?
Уже несколько лет в автомобильной промышленности продолжается всемирная борьба с лишним весом автомобилей, нагруженных подкреплениями, системами безопасности, и все более многочисленным дополнительным оборудованием. В конструкции кузова можно сэкономить много килограммов, поэтому производители с некоторого времени с удовольствием используют современные материалы, к которым относятся стали с очень высокой прочностью на разрыв (в три раза больше, чем у обычной стали). Их применение позволяет уменьшить толщину деталей, что отражается в более низкой массе автомобиля. Например, новый Opel Astra (K) с помощью такой процедуры по снижению веса конструкции, имеет структуру кузова легче на 77 кг по сравнению с предыдущим поколением (J). Применение прочной стали, это не единственный метод облегчить конструкцию, некоторые производители, в основном премиум сегмента, все охотнее берутся за легкие сплавы.
Применение алюминиевых сплавов в автомобильной промышленности является распространенным явлением на протяжении многих лет. Из них изготавливают, в частности, колесные диски, головки и блоки двигателей, а также элементы подвески в более дорогих автомобилях. Применение алюминия в конструкции кузова автомобиля также не является новой идеей. Например, инженеры Citroen, создав модель 2CV в 30-е годы XX века построили прототипы, используя алюминиевые сплавы. Ведь тогда прогнозировали, что в ближайшие годы цена этого материала значительно снизится. После Второй мировой войны некоторые производители из-за нехватки стали, которая была нормирована, также ухватились за легкие сплавы. Поэтому кузова Land Rover серий I-III и Defender с самого начала сделаны именно из алюминия. Цены на сырье, однако, долгое время оставались на высоком уровне, и только в 90-е годы начали серьезно думать о применении этого материала в массовом производстве.

Конструкции

Начнем с того, что говоря о алюминии, мы имеем ввиду сплавы этого металла с такими элементами как кремний, магний, медь, железо и цинк. Чистый алюминий имеет очень низкую массу, но, в то же время, является очень мягким. Добавки значительно повышают его твердость и жесткость, существенно не влияя при этом на массу. Именно поэтому мы говорим о легких сплавах.
Использование алюминия в конструкции кузова можно разделить на три категории. К первой мы можем отнести автомобили, на которых отдельные элементы покрытия кузова выполнены из легких сплавов. К ним относятся, в частности, Land Rover Defender и Ford F150, их конструкция основана на стальных несущих рамках. Во второй категории находятся автомобили с так называемыми гибридными кузовами, то есть, использующими в соединительных элементах как стальные, так и алюминиевые детали. Здесь мы найдем более дорогие модели производителей премиум-класса: BMW пятой серии (F10) или Mercedes-Benz E-Класса (W212). В обоих машинах из легких сплавов выполнены крепления передних амортизаторов и отдельные элементы кузова, такие как крыша в Mercedes-Benz. К третьей категории можно отнести конструкции автомобилей, в значительной степени изготовленные из легких сплавов. Хорошим примером служит Audi A8 (D4) - его несущая конструкция, практически полностью выполнена из алюминия. Исключением являются центральные стойки сделаные из высокопрочной стали. Jaguar XE использует алюминий в меньшей степени - на 75%.

Преимущества

Самым главным преимуществом легких сплавов, как и предполагает само название, является их низкая масса. Проблему, связанную с более низкой твердостью по отношению к стали можно компенсировать, используя соответствующие сплавы и увеличивая толщину детали. Даже в четыре раза более толстые алюминиевые элементы будут существенно легче стальных. Конструкция кузова полностью выполненая из алюминия на 40% легче стальной. Таким образом, можно получить экономию вплоть до нескольких десятков килограммов, что означает более высокую производительность и низкий расход топлива.
Еще одним преимуществом является повышенная жесткость на скручивание, что положительно влияет на точность управления и на работу кузова при езде по неровностям. Однако это относится, главным образом, к кузовам, структура которых выполнена в значительной степени из легких сплавов.

Коррозия

Известно, что алюминий подвергается коррозии, хотя и в меньшей степени, чем сталь. Легкие сплавы устойчивы к атмосферной коррозии, и если не попадут в агрессивную среду, не должны ей поддаваться. Для алюминиевых сплавов с применением меди наиболее агрессивной средой является соль, применяемая в дорожных реагентах. Поэтому алюминиевые элементы, контактирующие с солью должны быть защищены, так же, как и стальные.
Легкие сплавы также подвержены электрохимической коррозии. Возникает она, когда алюминий соприкасается непосредственнос такими материалами, как углеродистая сталь, нержавеющая сталь и даже оцинкованная сталь. В этом случае также необходим внешний фактор в виде хлоридов, например, в виде дорожной соли или морской.
Производители автомобилей осознают существование этих явлений, поэтому элементы подвергающиеся коррозии покрываются защитными средствами, или используются электролитические изоляторы для защиты от коррозии. Если есть сомнения в том, являются ли они эффективными давайте подумаем о других деталях, изготовленных из легких сплавов в наших машинах. Литые диски известных производителей без проблем справляются с солью на дороге, и вы можете использовать их зимой, а двигатели изготовленые из легких сплавов не распадаются на составные части через несколько лет эксплуатации. Так что и другие алюминиевые элементы конструкции автомобиля в течение длительного времени, должны выполнять свою роль. Убедительным примером этого может служить Audi A2 1999 года, старые экземпляры этого автомобиля имеют уже свои недостатки, а на коррозию кузова никто не жалуется.
Немного иначе обстоит дело с Land Rover Defender и новым Ford F150. Их кузова выполнены из легких сплавов, но посажены на стальных рамках. Эксплуатация этих автомобилей даже в не очень агрессивной среде и так со временем может означать появление ржавчины на несущих элементах.

Ремонт

Часто можно встретиться с мнением, что алюминиевый кузов - это особенность автомобиля, которую следует избегать. Причиной этому - чудовищно высокие цены на запасные части, сложная конструкция и возможность ремонта кузова только на авторизованных станциях обслуживания. Правда ли все это?
На самом деле, детали, изготовленные из легких сплавов, дорогие, и часто заметно дороже стальных. Также верно, что мастер должен иметь представление о ремонте деталей из легких сплавов, и не каждый жестянщик возмется за такой ремонт. НОднако, количество мастерских, специализирующихся на "легких" машинах постоянно растет и это не совсем верно то, что мы обречены только на услуги авторизованных сервисов.
Бордюр, парковочный столбик или же магазинная тележка - повреждение кузова может произойти очень легко. Проблема алюминия в том, что он не имеет памяти формы, поэтому "выдавливание" вмятины невозможно. Чеканка тоже затруднительна, чаще применяется метод выдавливания при помощи серии припаянных ручек. Для этого необходимо обладать большим опытом, так как алюминий имеет тенденцию разрыва, а это часто квалифицируется как фактор для замены.
Гораздо большей проблемой является ремонт поврежденной структуры кузова. Метод ремонта будет зависеть в первую очередь от рекомендаций производителя. Это особенно важно в случае с автомобилями, в которых только часть элементов изготовлена из легких сплавов. В случаях с автомобилями, конструкция которых в значительной степени основана на легких сплавах, исправить большие повреждения структуры бывает невозможно. Необходимо иметь ввиду, что рекомендуемым способом ремонта может быть и необходимость... полной замены кузова.

Ошибки в искусстве

При подготовке алюминиевых компонентов для покраски важно, чтобы поверхность не имела контакта с водой. Инструменты, используемые для ремонта, хотя и не отличаются от тех, которые применяются для ремонта стальных пластин, не должны быть взаимозаменяемыми из-за риска загрязнения алюминия частицами железа. Небрежность в этом отношении приведет к коррозии сплава, что будет выглядеть подобно ражавчине на стали под слоем краски. Такого рода коррозия деталей из легких сплавов появляется в основном только после неправильно проведенного ремонта.

Не так страшен черт...

Как видно, легкие сплавы, не мешают нормальной эксплуатации автомобиля. Наоборот, они позволяют уменьшить массу, что положительно влияет на расход топлива и ходовые качества. Не стоит особо беспокоиться и о коррозии. Проблемы могут появиться, когда произойдет серьезное ДТП, особенно в случае с автомобилями, основные элементы несущей конструкции которых выполнены из легких сплавов.
Утешением для водителей, которые ищут автомобиль наиболее экономный с точки зрения стоимости ремонтных работ может быть тот факт, что подавляющее большинство производителей автомобилей, использует в конструкции сталь с различной степенью твердости, алюминий в них пока еще редкость.

Не только алюминий

В современных конструкциях автомобилей все чаще и чаще можно найти и другие материалы, а не только сталь и алюминий. Кроме них можно встретить детали, изготовленные из сплавов магния или углеродного волокна армированного пластика (углепластик). Также обстоит дело и с обшивкой кузова, которая может быть частично выполнена из углеволокна. Этот материал уже так распрастранен, что, например, пластиковые крылья не являются сегодня чем-то необычным. Это явление будет иметь тенденцию к росту в ближайшие годы, хотя и дорогие материалы не скоро будут размещаться в популярных автомобилях.