امروزه نقش و کاربرد فلزات در زندگی روزمره به قدری پررنگ است که تقریبا بعید است با انواع مختلفی از آن‌ها سروکار نداشته باشیم. هر یک از فلزات با توجه به ویژگی‌های خاص خودشان، نسبت به هم دارای برتری و ضعف‌هایی هستند و با توجه به همین ویژگی‌ها در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته یا جایگزین یکدیگر می‌شوند. صنعت خودرو نیز از این قاعده مستثنی نیست و به طور مستقیم با انواع فلزات به خصوص فولاد و آلومینیوم در ارتباط است. برای بررسی کاربرد‌های فلزات در خودروسازی و چرایی استفاده از آلومینیوم و استنلس استیل در این صنعت با ما همراه باشید.

کلیات استفاده از فلزات در خودروسازی

همانطور که اشاره کردیم، فلزات دارای جایگاه بسیار مهمی در صنعت خودروسازی هستند. طبق تحقیقات صورت گرفته به طور میانگین در هر وسیله نقلیه، ۹۰۰ کیلوگرم انواع فرآورده‌های فلزی به کار می‌رود که پراکندگی حدودی آن به صورت زیر است:

• ٪۴۰ در ساختار بدنه، گلگیر و درها، سقف و کاپوت و در صندوق مصرف می‌شود که نیازمند استحکام بالا و جذب انرژی در صورت تصادف است.
• ٪۲۳ در پیشرانه اتومبیل که شامل چدن برای بدنه موتور و فولاد کربنی قابل ماشین کاری برای دنده‌های مقاوم در برابر سایش است.
• ٪۱۲ در سیستم تعلیق، قالب نوارهای نورد شده مستحکم.
• مابقی در چرخ‌ها، لاستیک‌ها، مخزن سوخت و سیستم فرمان و ترمز.

امروزه فلز‌های پیشرفته با استحکام بالا تقریبا در طراحی هر وسیله نقلیه جدید استفاده می‌شوند. این فلز‌ها بیشتر ساختار بدنه وسایل نقلیه امروزی را تشکیل می‌دهند و با کاهش وزن وسیله نقلیه، طراحی آن را بهینه کرده و باعث افزایش ایمنی و راندمان سوخت می‌شوند.

استنلس استیل یا آلومینیوم،‌ مساله این است

پیشرفت تکنولوژی، یکی از بزرگترین گام‌ها در جهت تحقق اهداف انسان در هر زمینه‌ای شده است. صنعت خودروسازی نیز از این قاعده مستثنی نبوده و با کمک تکنولوژی در جهت احقاق رویاهای دیرینه خود، قدم‌های اساسی برداشته است. ثبت رکوردهای جدید در سرعت اتومبیل، تولید خودرو با حداقل وزن ممکن و ساخت وسایل نقلیه‌ای که نیازی به سوخت‌های فسیلی ندارند، از جمله این مقاصد است. گریدهای متنوع و به روز  استنلس استیل و آلومینیوم به واسطه خواصی که از خود نشان می‌دهند، از جمله پرکاربردترین آلیاژها در دنیای خودروسازی هستند.

آلومینیوم در خودروسازی

علاوه بر فولاد که همچنان به صورت مستقیم و غیرمستقیم، یکی از ارکان اساسی صنعت خودروسازی تلقی می‌شود، امروزه از آلومینیوم نیز در خطوط تولیدی برخی از کمپانی‌ها و ماشین‌های اسپرت مانند مرسدس بنز کلاس SL، آئودی A8 L ، بی ام دبلیو i8 و جگوار XJ ، با درصد بیشتری نسبت به سایر فلزات استفاده می‌شود. از جمله ویژگی‌های آلومینیوم که منجر به استقبال گسترده آن توسط کارخانه‌‌های فوق‌الذکر شده است می‌توان به وزن مخصوص پایین و مقاومت به خوردگی مناسب آن اشاره کرد.

تاریخچه آلومینیوم

بیشتر از صد سال است که از آلومینیوم برای ساخت و تولید خودرو استفاده می‌شود. در حقیقت اولین اتومبیل اسپرت با بدنه آلومینیوم، برای اولین بار در نمایشگاه بین المللی اتومبیل برلین در سال 1899 به نمایش درآمد و از کارل بنز به عنوان نخستین فردی که اولین موتور آلومینیومی را ساخت، یاد می‌شود. به دلیل مشکلات اولیه ماشین کاری و جوشکاری با آلومینیوم و قیمت بالایش در آن زمان، بیش از 60 سال طول کشید تا آلومینیوم به طور گسترده در صنعت خودرو مورد استفاده قرار گیرد. در سال 1997 شرکت آئودی شروع به تولید خودروهای بدنه آلومینیومی کرد و استفاده از آلومینیوم وزن بدنه خودرو را تا 239 کیلوگرم کاهش داد و تاثیر زیادی بر روی کاهش مصرف سوخت گذاشت.

امروزه، آلومینیوم دومین ماده مورد استفاده در صنعت خودرو در کنار فولاد به شمار می‌آید و تولید کنندگان بر این باورند که به کارگیری هر 1 کیلوگرم آلومینیوم، می‌تواند جایگزین حدود 2 کیلوگرم فولاد یا چدن در فرآیند تولید شود. 

ویژگی‌های آلومینیوم در خودروسازی

مهم‌ترین ویژگی‌های آلومینیوم در موارد زیر خلاصه می‌شود:

• سبک وزن بودن(چگالی آن یک سوم فولاد است)
• مقاومت بالا 
• انعطاف پذیری بسیار مناسب

استنلس استیل در خودروسازی

از فولاد ضد زنگ به صورت گسترده‌ در سیستم‌های اگزوز اتومبیل و قطعات خودرو مانند سیستم انتقال سیالات، فنرهای کمربند ایمنی، شاسی ، سیستم تعلیق ، بدنه ، مخزن سوخت و مبدل کاتالیزوری استفاده می‌شود. یکی از نمونه‌های موفق خودرو‌های نوین در زمینه استفاده از استنلس استیل، خودرو Cybertruck کمپانی تسلا است. این کمپانی، علی‌رغم استفاده از آلومینیوم در سریS، در سایبرتراک از ورق زنگ نزن با ضخامت 3 میلی‌متر(۰.۱۱۸ اینچ) استفاده کرده و آن را به صورت استنلس استیل نورد سرد فوق سخت تعریف کرده است. نورد سرد باعث می‌شود بدنه (آلیاژ 30X مورد استفاده در  Cybertruck) استحکام بالایی پیدا کند ولی در عین حال، شکل‌پذیری آن را کاهش داده است و  همین ویژگی، منجر به شکل خشن و بدون انحنا این محصول شده است. لازم به ذکر است که استیل استفاده شده در این خودرو مشابه استیل استفاده شده در فضاپیما Space X می‌باشد! 

تاریخچه استنلس استیل

یکی از مهم‌ترین موادی که در صنعت امروزی جایگاه ویژه‌ای را به خود اختصاص داده است، استنلس استیل است. استنلس استیل یا فولاد زنگ نزن، توانسته است به کمک عناصر آلیاژی به کار رفته در ساختار خود، یکی از بزرگ‌ترین مشکلات فولادها را که همان بحث مقاومت به خوردگی و زنگ زدن است، برطرف نماید.  شرکت Allegheny Ludlum اولین تولید کننده عمده فولاد زنگ نزن است، اما آن‌ها این فلز را اختراع نکردند و می‌توان گفت نخستین تلاش موفق برای ساخت استنلس استیل در سال ۱۹۱۳میلادی توسط شخصی به نام Harry Brearley در شفیلد انگلستان به ثمر نشسته است. او در حال پیدا کردن راه حلی برای رفع مشکل خوردگی سایشی لوله‌های تفنگ ارتش بریتانیا بود که متوجه شد عنصر کروم می‌تواند نقشی کلیدی در بهبود زنگ‌زدگی فولاد داشته باشد. DeLorean DMC-12 به عنوان اولین ماشینی شناخته می‌شود که بدنه آن از استنلس استیل ساخته شده و حتی رنگ‌ کاری نشده است و سازنده‌های آن تنها به سمباده و پلیش‌کاری بسنده کرده‌اند. در طی سالیان گذشته، شرکت‌های بزرگ خودروسازی مانند تسلا، دوباره به استفاده از استنلس استیل در تولید خودر‌های خود رو‌ آورده‌ اند و به نظر می‌رسد این محصول  به دلیل قیمت مناسب‌تر نسبت به سایر فلزات نوین،‌ سهم بیشتری در صنعت خودروسازی پیدا خواهد کرد.

ویژگی‌های استنلس استیل در خودروسازی

از مهم‌ترین ویژگی‌های استنلس استیل که استفاده از آن در خودروسازی را گسترش داده است، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

•  استحکام و دوام بالا
• سختی بسیار مناسب
• سازگار با محیط زیست و قابلیت بازیافت

استنلس استیل همراه آلومینیوم در تقابل با ورق گالوانیزه

هنوز از استنلس استیل و آلومینیوم به صورت گسترده در ساخت خودروهای عمومی و روزمره مردم استفاده نمی‌شود و جز مواردی انگشت شمار، بیشتر کمپانی‌های خودروسازی استفاده از گریدهای متداول‌تر فولاد مثل ورق گالوانیزه را به دلیل صرفه اقتصادی ترجیح می‌دهند. از جمله مواردی که فروش خودرو‌های ساخته شده به وسیله استنلس استیل و آلومینیوم را تحت تاثیر قرار داده است، قیمت این محصولات است که حتی در بعضی از مواقع، قیمت تمام شده خودرو، حدود دو برابر بیشتر از قیمت تمام شده سایر خودرو‌ها به چشم می‌خورد که  این امر موجب استفاده از این فلزات در خودروهای اسپرت و گران قیمت را توجیه می‌کند.

عدم جوش پذیری مناسب آلومینیوم و همچنین وزن بالاتر استنلس استیل از دیگر مواردی است که کمپانی‌های فعال در صنعت خودروسازی را برای استفاده از این دو فلز دچار تردید کرده است. البته شایان ذکر است که، این دو فلز خواص استثنایی زیادی هم دارند که در بالا به آنها اشاره کرده‌ایم. در آخر می‌توان این چنین برداشت کرد که استفاده از انواع فلزات در خودرو ارتباط مستقیم با کاربرد و هزینه تمام شده خودرو دارد. استفاده برند‌های معتبر خودروسازی دنیا از این فلزات در مدل های مختلف خودروهای خود به نوعی گواه این امر می‌باشد. باید دید توقع مصرف کننده از خودرو، سرعت بالا به همراه وزن پایین است یا اقتصادی بودن هزینه ساخت و نگهداری خودرو؛ این موارد تعیین کننده ارجحیت فلز مورد استفاده هستند. 

جهت بررسی روزانه شرایط بازار و آخرین قیمت مقاطع فولادی می‌توانید به وب‌سایت شرکت فولاد سازان راه ابریشم مراجعه کرده و از مطالب مرتبط و مقالات داخل سایت استفاده نمایید.