بیش از صد سال است که آلومینیوم در خودروها به کار برده‌می‌شود. اولین ماشین‌هایی که دارای بدنه آلومینیومی بودند در نمایشگاه بین‌المللی خودرو در سالد ۱۸۹۹ به نمایش درآمده‌اند. موسس مرسدس بنز Carl Benz در سال ۱۹۰۱ برای اولین بار ماشینی با موتور آلومینیومی ساخت. باتوجه به سختی‌های کار کردن با آلومینیوم و قیمت بالا، به کار گیری آلومینیوم در خودرو‌ها حدود ۶۰ سال طول کشید. در واقع در سال ۱۹۶۱ بود که لند‌روور تولید انبوه بیوک ۲۱۵ با موتور ۸ سیلندر آلومینیومی را شروع کرد.

سبکی موتور نوآوری مهمی بود و بلافاصله تغییرات مهمی در صنعت خودرو ایجاد کرد. استفاده از آلومینیوم در خودرو‌ها سبب کاهش وزن خودرو‌ها تا ۲۳۹ کیلو‌گرم و در نتیجه کاهش هزینه مصرف سوخت شد. امروزه آلومینیوم در کنار فولاد دومین ماده پرکاربرد در صنعت خودرو است. گفته می‌شود که ۱ کیلوگرم آلومینیوم در ساخت خودرو می‌تواند جایگزین ۲ کیلوگرم فولاد و آهن شود.

آلومینیوم چیست؟

آلومینیوم یک عنصر فلزی است و در کنار قلع و سرب به دلیل چکش‌خواری جزو فلزات ضعیف طبقه‌بندی می‌شوند. از دوران کهن از این فلز استفاده می‌شده است. همچنین اکسید آلومینیوم در کوز‌‌ه‌های سفالی مصر باستان و روم یافت شده است.

در ابتدا دانشمندان تصور می‌کردند که آلومینیوم کمیاب و استخراج آن سخت است. اما امروزه می‌دانیم که این فلز فراوان‌ترین عنصر در پوسته زمین و فراوان‌ترین فلز در کره زمین است. آلومینیوم به خوبی با دیگر عناصر ترکیب می‌شود تا آلیاژ‌های سبک و مستحکمی ایجاد کند.

آلومینیوم رسانای خوب الکتریسیته و گرما، غیر مغناطیسی و سبک است. این ویژگی‌ها آن را برای انواع کاربردهای مختلف از ساختمان‌سازی گرفته تا ظروف آشپزخانه مناسب می‌کند. استفاده از آلومینیوم در خودرو‌ها یکی از این کاربردها است.

دلایل استفاده از آلومینیوم در خودروها

Weight (وزن):

آلومینوم سبک است و چگالی آن یک‌سوم فولاد است.

Strength(استحکام):

آلیاژ‌های آلومینیوم مستحکم هستند و استحکام کششی بین ۷۰ تا ۷۰۰ واحد MPa را دارند. برخلاف فولاد، آلومینیوم در دمای پایین شکننده نیست. در واقع استحکام آلومینیوم در دمای پایین بیشتر است.

Flexibility (انعطاف):

استحکام آلومینیوم با انعطاف آن در هم آمیخته است. یعنی می‌تواند زیر بار فشار نیرو‌ها خم شود و دوباره به سر جای خود باز گردد.

Malleability(چکش‌خواری):

آلومینیوم به شدت چکش‌خوار است و با فشار و عبور از قالب‌ها می‌تواند به هر شکلی دربیاید. آلومینیوم را می‌توان در حالت سرد یا گرم شکل داد. همچنین در ادامه می‌توان آن را خم کرد و فرم داد.

Conductivity(رسانایی):

آلومینیوم رسانای خیلی خوبی برای گرما و الکتریسیته است. یک رسانای آلومینیومی نصف یک رسانای مسی با رسانایی مشابه، وزن دارد.

Reflectivity(بازتابش):

آلومینیوم نور و گرما را به خوبی بازتاب می‌دهد.

Corrosion resistance(مقاومت در برابر خوردگی):

آلومینیوم با اکسیژن درون هوا واکنش می‌دهد و یک لایه میکروسکوپی از اکسید را تشکیل می‌دهد. این لایه فقط ۴ نانومتر ضخامت دارد ولی محافظت فوق‌العاده‌ای در برابر زنگ‌زدگی ایجاد می‌کند. این لایه حتی در صورت آسیب دیدن خود را ترمیم می‌کند.
برای آشنایی بیشتر با آلومینیوم و چگونگی ساخت و تولید آن میتوانید مقاله چگونه آلومینیوم تولید و ساخته می شود؟ مطالعه نمایید.

آلومینیوم در خودروها چه کاربرد و چه ضرورتی دارند؟

آلومینیوم در خودرو‌ها در موارد زیر به کار می‌رود:

قاب خودرو، سیم‌کشی الکتریکی، لاپ‌ها، رنگ، ارتباطات، لوله‌های سیستم خنک‌کننده، قطعات موتور(پیستون، رادیاتور، سرسیلندر) و آهن‌رباها(سرعت‌سنج و کیسه‌هوا)

استفاده از آلومینیوم به جای فولاد دارای مزایایی به شرح زیر است:

مزایای اجرایی

به صورت میانگین و بر اساس نوع محصولات، آلومینیوم ۱۰ تا ۴۰ درصد از فولاد سبک‌تر است. استفاده از آلومینیوم در خودرو‌ها سبب می‌شود تا شتاب، ترمز و کنترل آن‌ها بهتر باشد. سختی آلومینیوم سبب می‌شود که رانندگان کنترل دقیق‌تر و سریع‌تری داشته باشند. چکش‌خواری آلومینیوم در خودرو‌ها سبب می‌شود تا طراحان راحت‌تر ماشینی با حداکثر بازدهی و کارایی طراحی کنند.

دلایل امنیتی

آلومینیوم می‌تواند دو برابر فولاد هم وزن خود در هنگام تصادف، انرژی را جذب کند. این فلز می‌تواند برای افزایش اندازه و میزان جذب انرژی در نقاط ضعیف عقب و جلوی خودرو به کار برود‌. این یعنی افزایش امنیت بدون افزایش وزن. همچنین با کاهش وزن خودرو در هنگام ترمز کردن، مسافت طی‌شده تا زمان توقف از تصادفات جلوگیری می‌کند.

دلایل زیست محیطی

بیش از ۹۰ درصد آلومینیوم در خودرو‌ها بازیابی و بازیافت می‌شود. بازیافت یک تن آلومینیوم به میزان ۲۱ بشکه نفت انرژی را ذخیره می‌کند. همچنین با استفاده از آلومینیوم در ساخت خودرو‌ها میزان کربن‌دی‌اکسید تولیدی در هر چرخه ۲۰ درصد از میزان تولیدی در صورت استفاده فولاد خواهد بود. انجمن آلومینیوم گزارش می‌دهد که جایگزینی یک ناوگان از خودرو‌های فولادی با آلومینیومی می‌تواند ۱۰۸ میلیون بشکه نفت را ذخیره و از انتشار ۴۴ میلیون تن کربن‌دی‌اکسید جلوگیری می‌کند.

بازدهی سوخت

استفاده از آلومینیوم در خودرو‌ها سبب می‌شود تا این خودرو‌ها ۲۴ درصد از خودروهای فولادی سبک‌تر باشند. این موضوع سبب دخیره ۰٫۷ گالن بنزین به ازای هر ۱۰۰ مایل می‌شود؛ یعنی ذخیره ۱۵ درصد از مصرف سوخت یک خودرو فولادی. چنین کاهش مصرف انرژی در هنگام استفاده از آلومینیوم در خودروهای هیبریدی، دیزلی و الکتریکی را هم می‌توان مشاهده کرد.

دوام

قطعات آلومینوم نیاز کمتری به بازسازی به علت زنگ‌زدگی پیدا کرده و در نتیجه طول عمر طولانی‌تری دارند. استفاده از آلومینیوم در خودرو‌ها برای شرایط چالش‌برانگیز مثل شرایط خارج جاده‌ای و جنگی بسیار مناسب است.

دیگر چه فلزاتی در ساخت و تعمیر خودروها به کار می‌روند؟

Steel (فولاد) همچنان ستون اصلی تولید خودرو است و در ساخت بدنه، مخزن سوخت، موتور، محور، دنده‌ها، ترمزها و کابل‌ها کاربرد دارد. مس در سیم‌کشی‌های الکتریکی و برنج در رادیاتور به کار می‌رود. بقیه فلزاتی که به مقدار کمتری به کار می‌روند شامل این موارد هستند: کروم، سرب، منگنز، منیزیم، نیکل و روی.