فلزات مورداستفاده در صنعت خودروسازی
اگر علاقه‌مند به صنعت خودرو هستید و یا کنجکاو هستید که کدام فلزات در ساخت خودرو استفاده می‌شوند؟ این مقاله به شما درباره فلزات مورداستفاده در خودروسازی کمک خواهد کرد. آنچه موجب کاربرد گسترده فلزات در این صنعت شده است، ویژگی‌های مطلوب فلزات مانند استحکام و دوام بالا، مقرون‌به‌صرفه بودن و قابلیت بازیافت آنها است. عموماً قطعات فلزی به دلیل تولید و ساخت ساده‌تری که نسبت به سایر مواد دارند، به‌علاوه هزینه تعمیر و نگهداری پایین‌تر گزینه مناسب‌تری برای تولید انبوه قطعات صنعتی هستند. همچنین، ویژگی‌های منحصربه‌فرد هر فلز موجب کاربرد آن در قسمت‌های خاص با عملکرد ویژه شده است. در ادامه، به معرفی فلز آلومینیوم و مس و آلیاژهای آنها به‌عنوان تعدادی از متداول‌ترین فلزات مورداستفاده در صنعت خودرو اشاره خواهد شد.
پرکاربردترین فلزات مورداستفاده در خودروسازی
صنعت خودروسازی از متنوع‌ترین و پیچیده‌ترین صنایع تولیدی جهان است و یکی از بزرگترین صنایع مصرفی از فلزات محسوب می‌شود. پرکاربردترین فلزات در صنعت خودروسازی عبارت‌اند از:
- فولاد: فولاد به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مواد اولیه در تولید خودروها استفاده می‌شود. ازجمله مهم‌ترین فولادهای مورداستفاده در خودروسازی می‌توان به فولاد ضد زنگ برای بخش‌های داخلی و ساخت پنل‌های بدنه خودرو و فولادهای کربنی برای قطعات مهمی مثل میله‌ها اشاره کرد.
- آلومینیوم: آلومینیوم به‌عنوان یک فلز سبک و مقاوم در برابر زنگ و خوردگی، در ساخت قطعات بدنه خودروها و قطعات مهم مانند موتورها و ترمزها استفاده می‌شود.
- مس: مس به‌عنوان یک فلز هادی و دارای قابلیت انتقال جریان الکتریکی عالی، برای سیستم‌های برقی و الکتریکی خودروها مورداستفاده قرار می‌گیرد.
- روی: روی به‌عنوان یک فلز مقاوم در برابر زنگ و خوردگی در بخش‌های داخلی و خارجی خودرو مورداستفاده قرار می‌گیرد. به‌عنوان‌مثال، در تولید قطعات باتری در ماشین‌های برقی از روی استفاده می‌شود.
- فلزات آهنی دیگر: فلزات دیگری مانند نیکل، کروم، منیزیم و تیتانیوم نیز برای تولید قطعات و جزئیات مختلف در خودروسازی و یا آلیاژسازی با دیگر فلزات به‌منظور استحکام دهی به قطعات خودرو به کار می‌روند.
استفاده از آلومینیوم در خودروسازی
آلومینیوم به دلیل شکل‌پذیری آسان و قابلیت کششی مطلوب از قرن بیستم در بدنه خودرو مورداستفاده قرار گرفت. اما گران بودن قیمت شمش آلومینیوم و تولید محدود آلومینیوم، چالش اصلی برای استفاده گسترده از آن و تولید انبوه خودرو بود، تا اینکه در سال ۱۹۶۱ در پی افزایش تولید آلومینیوم و درنتیجه کاهش قیمت آن، در صنعت خودروسازی به‌صورت گسترده استفاده شد.
آلومینیوم به دلیل شکل‌پذیری، مقاومت در برابر خوردگی و نسبت استحکام به وزن بالای خود یکی از فلزات مورداستفاده در خودروسازی است. نکته جالب‌توجه درباره آلومینیوم، وجود آن به‌عنوان یک فلز ضروری در همه قسمت‌های خودرو از بلوک موتور تا چرخ‌ها است. متداول‌ترین کاربردهای قطعات آلومینیومی در خودرو عبارت‌اند از: بلوک‌های موتور، چرخ‌ها، محفظه‌های گیربکس، سیستم‌های تعلیق، پنل‌های بدنه و تزئینات داخلی. همچنین اغلب به‌عنوان بازتابنده یا محافظ حرارتی در چراغ‌های جلو و عقب خودرو نیز استفاده می‌شوند.
آلیاژهای آلومینیوم مورداستفاده در خودروسازی
کاربرد آلومینیوم به شکل آلیاژ (ترکیب مختلف فلزات که به‌منظور خواص جدید و ویژه‌ای همراه باهم ذوب می‌شوند) در صنعت بسیار متداول است. آلیاژها ویژگی‌های مثبتی مانند استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر ضربه، شکل‌پذیری، جوش‌پذیری و هدایت الکتریکی بهتری دارند که برای کاربردهای صنعتی بسیار مطلوب هستند.
آلومینیوم بنا به نوع آلیاژ مصرفی می‌تواند نرم و یا سخت باشد. آلومینیوم نرم در بخش‌های مختلفی مانند چرخ‌ها، بلوک‌های موتور، محفظه‌های گیربکس، پایه موتور استفاده می‌شود و آلومینیوم سخت‌‌تر در سایر بخش‌ها مانند شاسی کاربرد دارد. در هر خودرو حدود ۲۵۰۰۰ قطعه وجود دارد که بسیاری از آنها از آلومینیوم ساخته‌شده‌اند. آلیاژهای اصلی مورداستفاده شامل: ۱۱۰۰، ۲۰۲۴، ۳۰۰۳، ۳۰۰۴، ۳۱۰۵، ۴۰۳۲، ۵۰۰۵، ۵۰۵۲، ۵۰۸۳، ۵۱۸۲، ۵۲۵۱، ۵۷۵۴، ۶۰۱۶، ۶۰۶۱، ۶۱۸۱، ۷۰۰۳، ۷۰۴۶ هستند که به شکل‌های مختلف ورق، صفحه، نوار و لوله موجود هستند.
در بدنه خودرو که شامل کاپوت، گلگیر، سپر، سقف، جلوپنجره، ستون‌ها، رینگ‌ها، صندوق‌عقب، درها، قفل مرکزی، لولا، چفت و دستگیره، سانروف و ریل سانروف است، بهترین آلیاژها که مقاومت عالی در برابر خوردگی و قابلیت پرداخت سطح دارند مورداستفاده قرار میگیرند. برخی از معروف‌ترین این آلیاژها عبارت‌اند از: ۳۱۰۵، ۵۰۰۵، ۵۰۸۳، ۵۱۸۲، ۶۰۱۶، ۶۱۸۱٫
اگرچه آلومینیوم هدایت الکتریکی کمتری نسبت به مس دارد، اما مزیت سبک‌تر بودن آلومینیوم موجب کاربرد آن در قسمت الکترونیکی خودرو مانند وسایل صوتی و تصویری، دوربین و صفحه‌نمایش، سیستم برق، سیستم احتراق، سیستم روشنایی و سیگنال، حسگرها و سوئیچ‌ها شده است و آلیاژ ۱۳۵۰ بیشترین کاربرد را در سیم‌کشی برق دارد.
در قطعات داخلی خودرو مانند اجزا و قطعات کف، صندلی‌های ماشین و عایق‌های حرارتی از آلیاژهای ۱۱۰۰، ۳۱۰۵، ۵۰۵۲ استفاده می‌شود. همچنین در قطعات پیچیده‌تر و حیاتی خودرو مانند شاسی و پیشرانه که نیاز به استحکام، مقاومت در برابر خستگی و قابلیت جوش‌پذیری وجود دارد، آلیاژهای ۲۰۲۴، ۴۰۳۲، ۵۰۵۲، ۵۰۰۵، ۵۰۸۳، ۶۰۱۶، ۶۰۸۲ و ۶۱۱۱ آلیاژهای انتخابی برای اجزای موتور مانند سیستم ترمز، اجزای موتور، اجزای پیشرانه برقی، سیستم خنک‌کننده موتور، سیستم روغن‌موتور، سیستم تأمین سوخت، سیستم تعلیق و فرمان و سیستم انتقال هستند.
استفاده از مس در خودروسازی
آنچه مس را به یکی از محبوب‌ترین فلزات مورداستفاده در خودروسازی تبدیل کرده است، خواص ذاتی آن مانند هدایت بالای الکتریسیته و گرما است، که موجب کاربرد گسترده آن در اجزا الکتریکی و سیستم خنک‌کننده موتور شده است. مس به دلیل رسانایی الکتریکی بالا غالباً در مدارها و قطعات الکتریکی مانند سیم‌ها، کابل‌ها و باتری‌ها استفاده می‌شود. به‌علاوه، در ترمزها و یاتاقان نیز امکان استفاده از مس وجود دارد. کاربرد مس در رادیاتورها با توجه به هدایت حرارتی بالای مس که مانع از جوش آوردن خودرو خواهد شد نیز بسیار متداول است. استفاده از آلیاژهای پایه مس که از ترکیب شدن مس با فلزاتی مانند روی، نیکل و نقره ساخته‌شده‌اند نیز در این صنعت بسیار رایج است، زیرا آلیاژسازی خواص جدیدی مانند مقاومت بالاتر در برابر خوردگی و استحکام بالاتر را موجب می‌شود. همچنین، با توجه به روند افزایشی تولید خودروهای هیبریدی، پیش‌بینی می‌شود میزان استفاده از مس در صنعت خودروسازی در سال‌های پیش رو افزایش یابد.
علاوه بر هدایت حرارتی و الکتریکی مناسب فلز مس، خواصی همچون مقاومت در برابر خوردگی و سایش (در قطعات انتقال‌دهنده سوخت و روغن اهمیت دارد) و چکش‌خواری مناسب به همراه مناسب بودن قیمت کاتد مس و قابلیت بازیافت آن موجب کاربرد گسترده آن در صنعت خودرو شده است.
آلیاژهای مس مورداستفاده در صنعت خودروسازی
آلیاژ مس و روی، برنج نام دارد و رنگ و قیمت این آلیاژ به مقدار و قیمت روی موجود در ترکیب بستگی دارد. اگر مقدار روی کمتر از ۱۰ درصد باشد، آلیاژ به رنگ قرمز مسی است و در مقادیر بین ۱۰ تا ۲۵ درصد به رنگ طلایی تیره و بین ۳۵ تا ۴۵ درصد به رنگ طلایی روشن است. کاربرد این آلیاژ در خودروسازی در اوایل دهه ۱۹۰۰ آغاز و در ۱۹۱۴ در حوالی جنگ جهانی اول با جایگزینی استیل تقریباً پایان یافت. البته همچنان به دلیل استحکام و مقاومت حرارتی در رادیاتورها و مخازن خودروها کاربرد دارد، زیرا در مقایسه با آلومینیوم ارزان‌تر و بادوام‌تر است. به‌علاوه، آلیاژهای مس در اتصال‌دهنده‌ها، سیم‌های برقی و ترمینال‌ها نیز کاربرد دارند.
آلیاژ دیگر، برنز نام دارد که آلیاژ مس و قلع است، اما گاهی ترکیب مس با سایر عناصر مانند آلومینیوم، منگنز، نیکل و سیلیسیم را نیز برنز می‌نامند. با توجه به مقادیر مختلف قلع بین ۵ تا ۲۵ درصد، گریدهای مختلف برنز وجود دارد. حضور قلع موجب کاهش شدید مقاومت به ضربه می‌شود و به همین دلیل کاربرد آن در صنعت محدود است و درنتیجه از عناصر کمکی در ساختار این آلیاژ استفاده می‌شود. برنز معمولاً در بلبرینگ، بوشینگ و یاتاقان دنده خودرو کاربرد دارد.
سخن نهایی
در این مقاله به آلومینیوم و مس و آلیاژهای آنها به‌عنوان فلزات مورداستفاده در خودروسازی اشاره شد. هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، استحکام بالا، شکل‌پذیری مناسب و مقاومت در برابر خوردگی موجب کاربرد گسترده آنها در صنعت خودروسازی شده است. به‌علاوه، استفاده از آلومینیوم موجب تولید خودروهای سبک‌تر می‌شود، که در کاهش مصرف سوخت و مسائل زیست‌محیطی بسیار تأثیرگذار خواهد بود.
دیدگاهتان را بنویسید