Какие тела можно сделать из алюминия: Какие изделия делают из алюминия своими руками

alexxlab | 18.12.1985 | 0 | Разное

Содержание

Какие изделия делают из алюминия своими руками

Это видео про то, как отлить из алюминиевых банок скульптуру, похожую на коралл. Таким изделием можно декорировать интерьер, например, сделать из них своими руками светильники. Можно использовать их как оригинальное пресс-папье. Это изделие отлично подойдет в качестве подарка на любой праздник. Идея не нова, но широкого распространения еще не получила. Поэтому, если вы подарите этот сувенир, это будет большой приятный сюрприз и вы точно попадете в центр внимания.

Автор планирует накопить 10 килограмм алюминия и отлить метровую статую для своего сада. Для того, чтобы скульптура была видна издалека, он планирует сделать структуру рельефа крупнее.

Организация процесса алюминиевого литья

Для отливки можно использовать любую емкость, например ведро. Но через ведро не увидишь, как течет алюминий и проконтролировать как он разливается.

Поэтому для того, чтобы процесс хранения жидкого алюминия был виден невооруженным глазом, в данном видеоуроке использован прозрачный аквариум. Основой для него стал кусок оргстекла 2 миллиметра толщиной, размером 750 x 400 миллиметров.

Для создания нашего изделия надо расплавить алюминий. Для этого тигель из газового баллона автор наполнил мягкими алюминиевыми банками. Затем он развел огонь в горне. Этот очень экономичный, хорошо расплавляет алюминий и латунь, медь, питаясь обычными дровами. Высокая температура обеспечивает принудительный воздушный наддув через колосник за счет выдува пылесоса. Температура такая, что при недосмотре можно расплавить железо. Мобильному горну мастер предпочитает земляной, насколько он больше соответствует требованиям безопасности. Мобильный с расплавленным внутри металлом можно уронить или опрокинуть. По этой же причине используется в качестве тигля газовый баллон с двумя надежными ухватами.

С такими ручками устройство не опрокинется и не перевернется. При работе с расплавленным металлом безопасность превыше всего. Не используйте щипцы для удержания, перемещения и опрокидывания тигля с расплавленным металлом. Это неоправданный риск. Обратите внимание, что мастер не отделяет расплав от шлака. Шлак плавает на поверхности, защищает алюминий от окисления. В результате получается излом с большим процентом полезного металла. При отливке из тигля алюминий выливается не через край, а через отверстие, как из носика чайника. Так весь шлак остается в тигле, а струя сохраняет неизменный диаметр.

Субстрат, в котором будет производиться отливка в горне, может быть разный. В данном случае используется декоративная почва. Другое название гидрогель. Это впитывающий влагу полимер, который в состоянии поглотить объем воды, в 100 раз больше своего первоначального объема.
Не нагревайте алюминий свыше 700 — 800 градусов Цельсия. Иначе он прольется тонкой струйкой сквозь гель и уложится на дне. Чтобы не получить скучную отливку, не лейте алюминий в одну точку. Перемещайте струйку по поверхности геля.

Ухваты — это два металлических прута с удобными рукоятями и тремя надежными зацепами. С таким тиглем и ухватами можно в одиночку отлить из алюминия 30 килограммовое изделие своими руками.

Как пользоваться алюминиевыми формами из фольги

Одноразовая алюминиевая посуда – незаменимый помощник современной хозяйки. Сегодня на рынке представлено огромное количество форм и размеров для самых различных блюд: от выпечки хлебобулочных изделий до замораживания и разогревания полуфабрикатов.

Кулинарами различной квалификации подтверждено, что именно в алюминиевых формах еда получается максимально вкусной и полезной, ведь их не нужно смазывать маслом или жиром, в процессе приготовления блюдо равномерно пропекается и сохраняет все полезные свойства продуктов.

Одноразовые алюминиевые контейнеры безопасны для здоровья при контакте со всеми пищевыми продуктами, за исключением тех, у которых PH ниже 3 и больше 9 (сок лимона, лайма, клюквы).

Чтобы результат приготовленного в алюминиевой форме блюда оправдал ожидания, лучше придерживаться некоторых рекомендаций.

Для духовки

  • Форму не нужно смазывать маслом! Но в процессе приготовления следите за температурой духовки, чтобы блюдо не подгорело.
  • Для того, чтобы еда равномерно пропеклась и не подсохла сверху рекомендуем закрыть емкость алюминиевой фольгой или крышкой.
  • Не ставьте в духовку пустой контейнер, перед тем как отправить туда блюдо, прогрейте духовой шкаф до нужной температуры.
  • Готовое блюдо легко вынимается из формы при помощи лопатки, также вы можете легко разрезать бортики.

Для микроволновой печи

  • Предварительно ознакомьтесь с инструкцией производителя на упаковке.
  • Перед использованием снимите с контейнера крышку.
  • Обратите внимание на то, чтобы форма не касалась стенок микроволновки (минимальное расстояние до стенок – 2 см)
  • Не забывайте, что пища должна покрывать большую часть дна контейнера.
  • Не используйте одновременно несколько алюминиевых форм.
  • Ставьте контейнер в центр круга вращения – на керамическую или стеклянную тарелку.

Помимо духовки и микроволновой печи, алюминиевые формы можно использовать для жарки на углях (но помните, что нужно избегать открытого огня).

Удачных кулинарных экспериментов!

Отравление алюминием и его соединениями — Портал о ломе, отходах и экологии

Трудно найти металл, который был бы так распространен в природе, как алюминий. Правда, его получили в чистом виде довольно поздно, поскольку в земной коре он находится в рассеянном виде. Но зато он по наличию в природе занимает твердое третье место после кислорода и кремния. Кларк этого вещества (или содержание элемента в составе земной коры) достигает 8,8%. Даже обычная глина содержит изрядное количество алюминия в виде алюмосиликатов. А красный вид глины – боксит – является промышленным сырьем.

Если он так распространен, то возможен ли вред алюминия для человека? Многие поколения пользуются посудой из алюминия, какой от нее может быть вред? Старые ложки, которые прожили срок в несколько десятков лет, просто выбрасываются, и никто пока не отправился в больницу после их применения. Насколько может быть вредной кастрюля из алюминия, и при каких условиях это вредное влияние может проявиться?

Старая посуда из алюминия

Известно, что соли алюминия широко применяются в различных областях народного хозяйства, например, в средствах бытовой химии и косметике. Приносит ли алюминий вред или пользу, находясь в шариковых дезодорантах почти в каждом доме? Как проявляются острые отравления этим металлом, и как их лечить? На эти и многие другие вопросы отвечаем в этой статье.

Но прежде, чем рассказать о вреде алюминия для организма, нужно уделить немного внимания его очевидной пользе. Зачем нужен этот элемент? И речь пойдет вовсе не о промышленном применении этого металла – оно хорошо известно. Самолеты и ложки, блоки цилиндров автомобильных двигателей и провода, посуда и косметика – вот лишь немногие примеры применения этого металла. Расскажем, зачем алюминий нужен человеку для здоровья.

Смотрите также статьи про алюминий: Сплав дюралюминий и лом алюминия.

Алюминий и здоровье

Этот металл является жизненно важным. Несмотря на то, что организму его требуется очень немного, буквально следы – около 40 мг в сутки, он входит в состав биологических тканей не только человека и теплокровных животных, но и растений. В последнее время значительно увеличилось поступление этого металла в организм человека, в связи с его большим использованием в индустрии питания. Это посуда и алюминиевая фольга, некоторые пищевые добавки.

“Маалокс” с гидроксидом алюминия

Без алюминия и его соединений не обходится и медицина. Очень многие сорбенты, препараты для уменьшения кислотности желудочного сока содержит соли алюминия. Это Алмагель, Фосфалюгель, Маалокс и им подобные средства. Активно используются соединения элемента для лечения различных форм гастрита, язвенной болезни желудка, для купирования изжоги. Человек потребляет значительное количество этого металла с некоторыми овощными культурами. Так, репа содержит 45 мг алюминия на килограмм, яблоко – до 150 мг. Листья чая содержат большее количество этого металла, до 1400 мг, то есть больше грамма на килограмм массы, и он переходит в напиток.

В мясе алюминия содержится не так много, в среднем около 10 мг на килограмм. Известно, что животные продукты содержит этого вещества в 50 раз меньше, чем растительные. Кроме металла природного происхождения, количество алюминия в продуктах повышается при приготовлении блюд в алюминиевой посуде, и это может привести к проблемам со здоровьем. Какие же соединения являются наиболее вредными?

к содержанию ↑

Соединения алюминия и их вред

Некоторые соединения алюминия способны вызывать острую интоксикацию. Это хорошо растворимые соли, такие как сульфат, хлорид и нитрат. При этом в незначительных количествах сернокислый алюминий применяется в пищевой промышленности. Гидроксид алюминия может быть как полезным, так и вредным, он является основанием, и проявляет вред, стимулируя гемолитическое действие и разрушая красные кровяные тельца.

Алюминиевая пыль (или алюминиевая пудра)

Средней токсичностью обладает сам металлический алюминий, и особо велик вред от хронического вдыхания алюминиевой пыли. Этот способ интоксикации является промышленным. Если вдыхать алюминиевую пыль, бериллиевую пыль и пыль бронзы, содержащей элемент № 13,  то через месяц в легких появляются признаки их воспаления, возникает эмфизема, диффузный пневмосклероз.

Вдыхание нитрида алюминия приводят также к воспалению бронхов, пневмосклерозу, дистрофии печёночных клеток.

Сварка алюминиевого корпуса лодки

Также при вдыхании паров алюминия наносится вред центральной нервной системе, и при длительном воздействии этого токсического фактора возникает характерная клиническая симптоматика, описанная ниже, поэтому специалисты по сварке алюминия входят в группу риска. Образующиеся пары алюминия и его соединений наносят выраженный вред здоровью. Если в течение 3 часов ежедневно вдыхать аэрозоль, который выделяется при сварке, то, в конце концов, также разрастается соединительная ткань в легких и уменьшается легочная вентиляция, а в высоких концентрациях аэрозоль вызывает тяжелую пневмонию.

Вреден и хлоргидрат алюминия, но об этом соединении будет рассказано ниже, поскольку он входит в состав косметических препаратов. В состав многих косметических средств входит и такое соединение, как хлорид алюминия: он широко применяется как катализатор при органическом синтезе, и он же является промышленным ядом при проникновении в организм, принося серьезный

вред здоровью.

Хлорид алюминия (хлористый алюминия)

Даже глиняная пыль способна к повреждению эпителия дыхательных путей, она вызывает дистрофию хрящевого скелета бронхов с развитием некроза и очагового склероза. Вдыхание пыли, которая скопилась рядом с плавильными печами, в которых получают металл, через несколько месяцев приводит к разрастанию соединительной ткани в легких с развитием фиброза, а через год развиваются рубцы и спайки в легочной ткани.

Фосфид алюминия используется как пестицид, но это соединение нестойкое, и, реагируя с водой, он распадается, выделяя ядовитый фосфин – газ, состоящий из фосфора и водорода, с запахом тухлой рыбы.

Оксид алюминия, который покрывает свежую поверхность металла, также приносит вред здоровью. Вся посуда из этого металла покрыта окисной пленкой, поскольку металл очень быстро окисляется на воздухе, содержащимся в нем кислородом. Есть и совершенно нетоксичный оксид алюминия, встречающийся в природе. Это корунд, и особенно – рубины и сапфиры. Они являются исключительно стойкими и никак не влияют на наше здоровье. А вот посуда из этого «небесного» металла при определённых условиях является достаточно токсичной, и об этом рассказано ниже.

к содержанию ↑

Алюминиевая посуда ядовита?

С точки зрения химии, чистый металл на воздухе очень быстро покрывается защитной пленкой оксида. Это можно проверить, потеряв наждачной бумагой алюминиевую кастрюлю. Очень скоро блестящая поверхность станет снова матовой. И раньше считалось, что если оксидная пленка быстро закрывает металлический алюминий, то металл, из которого состоит посуда, безопасен. Но уже около 30 лет назад были проведены эксперименты, которые показали, что алюминий далеко не безопасен, он изменяет энергетический обмен клеточных структур, и потворствует развитию злокачественных опухолей. И посуда  – одно из наиболее открытых ворот проникновения этого элемента внутрь.

Алюминиевая посуда в общественной столовой – в таких местах до сих пор используется алюминиевая посуда, в которой готовится еда

Посуда из алюминия очень популярна, поскольку этот металл превосходно проводит тепло, даже толстостенные изделия очень быстро нагреваются. Какой же вред несёт сковорода из литого алюминия? Известно, что до сих пор производят гусятницы с толстым дном из этого металла, казаны и различные кастрюли. Существует и мелкая кухонная утварь: это вилки, ложки, дуршлаги, сита и прочие предметы. Она приобретается в больших количествах бедными слоями населения, поскольку и себестоимость ее, и розничная цена гораздо ниже, чем цена на эмалированную посуду. Но сейчас многие страны отошли от использования металла в посуде.

В нашей стране существует более десятка промышленных предприятий, которые выпускают эту продукцию. Такие заводы существуют в Белгороде, в Каменск-Уральском, и в других городах. Как проникает алюминий в организм?

После тщательной мойки посуды происходит ее повреждение различными металлическими губками, и появляется алюминиевая стружка. Ее не видно, но она в микродозах проникает в пищу. Оксидная пленка не всегда помогает, поскольку довольно часто посуду моют и чистят непосредственно перед приготовлением. В результате возникает диффузия атомов в пищевые продукты.

Мойка алюминиевой посуды

Специалисты по гигиеническим испытаниям посуды рекомендуют в такой дешевой посуде только кипятить воду.

Если в алюминиевой кастрюле кипятить кислые продукты, например, клюквенный морс, или отвар ревеня, то концентрация металла в такого рода растворах возрастает многократно.

Существует постановление главного государственного врача Российской Федерации, в котором запрещается применение алюминиевой посуды в детских учреждениях общепита.

Существенно повышает риск возникновения хронической интоксикации алюминием широкое распространение пищевой фольги, выполненной из этого элемента, а также упаковок типа «Тетра Пак». В такой упаковке существует внутренний слой из фольги, непосредственно соприкасающийся с пищевым продуктом, например с ягодными соками для детского питания.

Состав упаковки Тетра Пак – слои

Поэтому не так велик вред от посуды из литого алюминия, поскольку ей всё-таки пользуются достаточно редко, как вред от всевозможных упаковок с соками, которое приобретаются в больших количествах, и в которых часто находится кислое содержимое. Идеальный вариант для длительного хранения пищевых продуктов, в том числе для детского питания – это стеклянная тара.

Многие учёные считают, что в алюминиевых контейнерах нельзя даже хранить сыпучие продукты, например, соль, крупы и сахар. Алюминий является мягким металлом, и переходит на поверхность сыпучих продуктов, а затем попадает и в пищу. Если продукты имеют активную реакцию, то металл может выщелачиваться из консервных банок или фольги в пищу. Часто к этому приводит производство в котлах из этого металла томатного соуса и кофе.

Поэтому в том случае, если вы хотите сохранить свое здоровье, и здоровье своих детей, то откажитесь от использования литой алюминиевой посуды: от неё нет никакой пользы, а только один вред. Приобретайте соки в супермаркетах только в стеклянной таре. Этот совет выполнить очень трудно, поскольку такие соки продаются далеко не всегда, и стоят достаточно дорого.

Видео: Как делают упаковку Tetra Pak

Кроме выше приведённых фактов нужно учесть, что существует пищевой краситель Е 173, который, хоть и запрещён для использования в ряде стран, НО применяется в России. Это добавка используется для оформления кондитерских изделий, различных тортов и драже. Использование этой добавки придает поверхности кондитерских изделий блестящий и серебристый оттенок.

Торт с добавкой Е173

Существует и пищевой стабилизатор Е 520 – это сульфат алюминия. Наибольшим потребителем сульфата являются консервные комбинаты. Этим соединением обрабатывают некоторые сорта рыбы, он предупреждает распад мышечных волокон и сохраняет товарный вид. Используется этот стабилизатор и для уплотнения яичного белка, а также для производства засахаренных фруктов. В некоторых случаях сульфат алюминия применяется как разрыхлитель теста.

к содержанию ↑

Алюминий в косметике: вред или польза?

Как говорил Дмитрий Иванович Менделеев, «широко простирает химия руки свои в дела человеческие». Относительно алюминия, химия распространила свои длинные руки не только в дела, но и в тела.

Такие соединения, как хлорид алюминия и хлоралгидрат алюминия многие годы используются в качестве средств для уменьшения потоотделения, ликвидации запаха пота в недорогих дезодорантах и антиперспирантах. Они являются очень выгодными для производителей, поскольку обладают сильным эффектом и низкой ценой. Но существует ли вред антиперспирантов с алюминием? Существуют  исследования, доказавшие вред алюминия в дезодорантах.

Дезодорант Адидас с aluminum chlorohydrate

Хлоралгидрат алюминия (aluminum chlorohydrate) в дезодоранте фирмы Adidas наносит вред вашему здоровью

Прежде всего, было выявлено, что алюминий из косметических средств проникает через мембрану клеток и попадает в организм уже в виде свободного радикала, то есть ионизированного атома металла, обладающего положительной валентностью 3 +. Излюбленное место локализации алюминия – это печень, нервная ткань, почки и кости. По данным многочисленных исследований выяснилось, что соли этого элемента, даже применяемые местно, обладают системным действием на организм, напоминающим гормон эстроген, и исключительно частое применение таких дезодорантов женщинами увеличивает у них риск развития рака молочной железы.

Поскольку алюминий накапливается в почечной ткани, то дезодоранты, содержащие этот металл, категорически не рекомендуются к применению лицам, которые страдают хронической почечной недостаточностью в тяжёлой степени, и особенно тем, кто посещает сеансы гемодиализа, то есть находится на аппарате «искусственная почка». У таких пациентов соли не выводятся, а только лишь накапливаются в организме.

Видео: Антиперспиранты и дезодоранты, вред хлорида алюминия

Наконец, в парфюмерной промышленности очень широко используются так называемые сложные эфиры – парабены. Их применяют для консервации, вследствие чего парфюмерная композиция переносит длительные сроки хранения. Парабены также часто содержат алюминий, и обладают такой же эстрогеноподобной активностью.

Есть ли альтернатива? Есть: существуют природные антиперспиранты, которые представляют собой кристаллы алюмокалиевых квасцов. У квасцов молекула заряжена отрицательно, в отличие от атома алюминия, и не проникает через клеточную мембрану. Такими камешками пользовались ещё наши предки. Достаточно лишь провести кристаллом квасцов по влажной коже, и он будет действовать подобно дезодоранту, уменьшать образование неприятных запахов, но при этом не принесет такого вреда, как соли алюминия.

Натуральный дезодорант на основе кристалла квасца

Кроме этого, существует от хлорида и хлоралгидрата алюминия и местный вред. Эти соли способны просто закупоривать выводные отверстия потовых желез, что может способствовать развитию гидраденита, если пот не будет отходить без препятствий. Каковы же признаки отравления алюминием его соединениями?

к содержанию ↑

Симптомы и признаки

Прежде всего, алюминий очень вреден для центральной нервной системы, и симптомы отравления алюминием чаще всего проявляются еего нейротоксическим действием.

При длительном воздействии этих солей, появляются такие симптомы:

  • возникают судороги;
  • снижение памяти и концентрации внимания;
  • возникает депрессивное состояние;
  • развивается нарушение координации движений.

и такое состояние называется токсической энцефалопатией. До сих пор дискутируется роль алюминиевой интоксикации в возникновении тяжёлого заболевания, разрушающего личность – болезни Альцгеймера.

Хроническая интоксикация алюминием вызывает нарушение экстрапирамидной нервной системы, которая контролирует бессознательную двигательную активность и мышечный тонус. Длительное воздействие алюминия на нервную ткань ухудшает ее трофику и приводит к развитию нейродегенеративных изменений.

В случае острого отравления алюминием и его соединениями у пациента развиваются симптомы:

  • заторможенность;
  • возможна потеря сознания;
  • развитие коматозного состояния.

В случае хронической интоксикации этим металлом у пациента:

  • возникают расстройства речи в виде заикания;
  • нарушение произвольных двигательных навыков.

Эти признаки возникают довольно рано. Поздними же симптомами алюминиевой интоксикации будет являться наличие признаков:

  • хроническое нарушение речи;
  • судорожный синдром;
  • изменения личности с развитием деменции и потерей памяти;
  • полный распад моторных навыков.

В детском возрасте избыток алюминия, который чаще всего возникает при частом употреблении соков в пакетиках, способствует развитию повышенной моторной активности, возбудимости, появляются головные боли. У школьников избыток алюминия приводит к агрессивности, расстройствам памяти и появлению трудностей в учебе.

Кроме центральной нервной системы алюминий поражает и скелет человека. Вред алюминия для костей состоит в том, что он конкурирует с кальцием, и вытесняет его из нормальной костной ткани в кровь. В результате у человека снижается количество активных клеток – остеобластов, которые синтезируют и обновляют костную ткань. При длительном воздействии алюминия кости размягчаются, что приводит к возникновению патологических переломов и проблем с зубами – флюороз.

Флюороз зубов также является следствием длительной интоксикации алюминием

В клинике это проявляется болями в костях, и мышечной слабостью в ногах, а переломы появляются на поздних стадиях. При сдаче анализов становится заметным повышение кальция в сыворотке крови, поскольку алюминий просто «выгоняет» его из костей, а также попутно увеличение и самого алюминия. Минерализация костей снижается, это хорошо заметно при проведении такого исследования, как денситометрия.

На фото результаты анализа крови из которых видно, что содержания кальция в крови повышено

Особо отмечают врачи вред алюминия для здоровья беременных. Кормящие матери, которые работали на алюминиевом производстве и страдали хронической профессиональной интоксикацией, передавали этот металл детям с грудным молоком. По результатам исследований, они отставали в росте и развитии, нервная система у них была более слабо развита по сравнению со сверстниками. Поэтому современные европейские рекомендации советуют ограничить или исключить препараты для изжоги и язвенной болезни, которые содержат соединения этого металла, и не применять их у беременных и кормящих матерей.

Вред алюминия на организм человека и в том, что он подавляет иммунную систему. Под его воздействием лимфоциты снижают активность и начинают плохо размножаться. Вследствие угнетения иммунитета возникает аллергия на алюминий, и не только на него. Этот металл вызывает супрессию иммунного ответа и способствует активизации различных аутоиммунных заболеваний у пожилых. К ним относится такая патология, как ревматоидный артрит, тяжёлое течение псориаза и системная склеродермия.

Признаки отравления фосфидом алюминия заключаются в токсическом действии фосфина. Это очень ядовитый газ, его запах тухлой рыбы ощущается при концентрации 2 мг на кубометр, а если долго вдыхать фосфин в концентрации 10 мг на кубометр, то возможен смертельный исход. При остром отравлении фосфином отсутствуют специфические симптомы, их даже можно спутать с гриппом и пищевым отравлением.

Фосфид алюминия в таблетках

Обычно затрудняется дыхание, возникает головокружение, тошнота и рвота, появляется головная боль и судороги. Возникает боль в животе, появляется кашель. При серьезных отравлениях фосфином состояние может быть настолько тяжелым, что человек теряет сознание и гибель наступает от остановки дыхания и сердечной деятельности. Очень важно помнить, что симптомы отравления фосфином могут возникнуть спустя двое суток после прекращения его использования в качестве пестицида или средства для протравливания зерна.

к содержанию ↑

Лечение

Специфическим антидотом, который улучшает состояние здоровья пациента при алюминиевом отравлении, является дефероксамин. Этот препарат применяется для лечения так называемой диализной энцефалопатии и остеомаляции, или размягчения костной ткани. У пациентов с алюминиевой интоксикацией рекомендуется применять дефероксамин только в тех случаях, если концентрация алюминия в плазме крови превысило 200 мкг на миллилитр. Этот препарат не продаётся в аптеках, и приобрести его нельзя, он встречается в центрах гемодиализа, где установлены аппараты «искусственная почка».

Дефероксамин

Лечение отравления алюминием также предусматривает симптоматическую терапию: борьбу с бронхоспазмом, дыхание кислородом, купирование судорожного синдрома, применение витаминов группы B для лечения энцефалопатии, использование специальных препаратов для купирования экстрапирамидных нарушений.

В заключение можно сказать, что польза и вред алюминия для человека очевидны. Поэтому необходимо помнить, что алюминиевую интоксикацию гораздо проще предупредить, чем лечить ее. Этот металл встречается и в промышленности, и в быту очень широко, и каждый человек может принять соответствующие меры для уменьшения своего контакта с этим нужным и таким коварным металлом.

Ниже предлагаем посмотреть несколько интересных видео о вреде алюминия:

к содержанию ↑

Как нас убивает алюминий

Вред алюминия на тело человека

Темная сторона алюминия

Самый новый из металлов, все ещё — металл будущего / Хабр

В 1825 году мир облетела несколько непонятная, но явно занятная новость: датский ученый Ганс-Христиан Эрстед сумел, используя метод электролиза, добыть из глинозема новый, доселе невиданный металл – алюминий.

Подтвердив этим замечательным опытом идею английского химика Дэви, Эрстед этим своим экспериментом вполне удовлетворился и развивать его не стал, хотя… хотя многие говорили ему, что, развив это, как идею производства нового металла, можно было бы получить огромные деньги.

Эрстед, однако, был нормальным ученым, а не жаждущим безумных богатств обывателем: добившись успеха в этом своем эксперименте, он планово занялся иными научными проблемами.
Говорят, что Эрстед был тогда в весьма преклонном возрасте – ему было 48 лет, и он был крайне чувствителен к расходу времени, которого ему вечно не хватало на его научную работу – в итоге имя свое он обессмертил не этим экспериментом (которому сам он не придал серьезного значения) и не возможным обогащением, а именно научной работой.


Вот он, Ханс-Кристиан Эрстед, благодаря которому появился алюминий.

Итак, принцип получения алюминия Эрстедом был обнаружен, но только 20 лет спустя. После 18 лет (!!!) непрерывных трудов, немец Вёллер создал на этой основе технологию, которая позволяла получать уже не микроскопические частицы, а — вполне себе сотни… граммов такого металла.

К этому времени человечество уже знало о бокситах – красноватой глине, чрезвычайно богатой алюминием.

Кроме того, еще с античных времен люди знали, что такое “квасцы” (так называемые двойные соли некоторых металлов, чаще всего – именно алюминия) и активно ими пользовалось – в фармацевтике, красильном и дубильном производствах.

Но промышленная, а не лабораторная технология его получения все еще не находила своих разработчиков, пока за дело не взялся француз Сент-Клер Девиль.

Всего за год он усовершенствовал метод Вёллера, и на Парижской выставке 1855 года посетителей изумляли целым слитком красиво блестящего и необыкновенно легкого металла.
Правда, к чему можно было применить новый металл, было загадкой.

Он был настолько дорогим в производстве, что сравним был с драгоценными металлами, поэтому, первым делом, его попробовали применить в ювелирном деле.


Сент-Клер Девиль.

Наполеон III, благоволивший Девилю, заказывал у него украшения из алюминия и даже большой набор посуды: на королевских приемах сам он и наиболее знатные особы ели из алюминиевой посуды и пользовались алюминиевыми приборами, а гости попроще — довольствовались тем, что ели на золоте и серебре.

У Девиля Британская академия наук заказывала ценный подарок своему уважаемому коллеге Менделееву, которому вручены были точнейшие аналитические весы (химик пользовался ими всю жизнь) с чашками из золота и алюминия.

Не сразу (прошло время) выяснилось, что алюминий темнеет и теряет блеск, покрывается точечными пятнами, что на нем остаются вмятины, и, например, изготовленная из него посуда недолговечна и довольно быстро теряет «товарный вид».

В общем, в какой-то момент в поиске применения этому невероятно дорогому металлу наступил, скажем так, кризис жанра: идей было много, а вот возможности для их испытаний, ввиду дороговизны алюминия, были ограничены.

Все поменялось, когда в 1866 году сразу два молодых человека – французский инженер Поль Эру и американский студент Чарльз Холл, одновременно и независимо друг от друга, изобрели метод электролиза криолитно-глиноземного расплава, что обрушило стоимость производства алюминия и сделало его металлом довольно дешевым.


Вальтер Ратенау, немецкий предприниматель и политик еврейского происхождения. Его отец создал крупнейшую в Европе энергетическую компанию, AEG, а Вальтер стал выпускать алюминий в таком количестве, что алюминий резко подешевел и стал довольно доступным для производителя материалом.

В 1889 году инженер Карл-Йозеф Байер, австриец, работавший на заводе близ Санкт-Петербурга, решил и проблему приготовления основного сырья – глинозема, что позволило уже довольно недорогому металлу стать еще дешевле.

Проблема с алюминием была одна – это высокий расход электроэнергии, и все заводы по его производству старались располагать максимально близко к источникам энергии.

Заводы, которые основывал Эру (принадлежали они не ему, а группе акционеров во главе с известным немецким предпринимателем Ратенау) располагались в швейцарском Нойхаузене-ам-Райнфалль и французском Фроже, у гидроэлектростанций, а Холл (он тоже не был главным акционером созданной компании, занимая в ней должность вице-президента и являясь, по сути, главным инженером) в какой-то момент создал отлично оборудованное предприятие, ставшее ведущим в концерне, рядом с Ниагарской гидроэлектростанцией.

Заметим, что Холл и Эру, в которых историки видят немалые сходства (правда, в основном ссылаясь при этом на то, что года их рождения и смерти, как и год открытия ими новой технологии, совпадают), были людьми разными: Холл, настоящий фанатик своего дела, одержимый экспериментатор, а Эру, по складу своему – серийный изобретатель, вошедший в историю не только как изобретатель метода Холла-Эру, но и изобретением электродуговой печи для выплавки стали, названной его именем, и еще более чем двумя десятками патентов на разные, порой весьма необыкновенные, но очень практичные изобретения, а вот все 22 патента Холла связаны исключительно с алюминием.


Поль Эру и Чарльз Холл, благодаря которым производство алюминия кардинально изменилось.
Завод в Нойхаузене под руководством Эру растет, как на дрожжах: всего за пять лет объемы получаемого там алюминия вырастают в 10 раз, до 450 тонн в год.

Это больше, чем произведенное Девилем и его конкурентом Бекетовым (завод которого был расположен в Германии и использовал технологию Девиля) за почти 40 лет работы.
Метод Холла-Эру позволял думать о практически неограниченных масштабах производства «металла из глины», и фантазия заработала: уже в 1891 году в Швейцарии Эру изготовил для Альфреда Нобеля катер с алюминиевым корпусом, а три года спустя в Шотландии уже строят из этого материала торпедный катер (для российского ВМФ, кстати), который поражает всех невероятной скоростью, в 32 узла – начиная с этого момента алюминий в кораблестроении используется необыкновенно широко.

Джордж Мортимер Пульман, изобретатель удивительных спальных вагонов, тоже быстро оценит алюминий.

А в 1898-1899 годах Карл Бенц начинает использовать алюминий в двигателях внутреннего сгорания – этот опыт окажется насколько привлекательным, что все без исключения моторостроители перейдут на использование алюминия.

В ХХ веке авиастроители доберутся до предела прочности аэропланов, которые сначала, говоря словами героя одного из романов, делали «из фанеры и клеенки»: набирающей силы отрасли потребуются новые материалы, и таким (до сих пор незаменимым) материалом станет дюралюминий – сплав алюминия с марганцем, магнием и медью (это предотвращало ломкость чистого алюминия).


Первый бензиновый двигатель Карла Бенца. Красиво смотрится. В дальнейшем большинство деталей будет сделано из алюминия, и это тоже будет красиво. Но по-другому красиво.

Немец Альфред Вильм занимался изобретением этого сплава целых 7 лет, зато дюралюминий подоспел вовремя, именно тогда, когда появился спрос: первый самолет с цельнометаллическим корпусом, детище знаменитого Хуго Юнкерса – законодателя мод и одного из отцов гражданской авиации – взлетел в 1915 году, во время первой мировой. Зато после войны практически все летательные аппараты будут изготавливаться уже именно так, как это сделал Юнкерс – с цельнометаллическим алюминиевым корпусом.

Еще один промышленный фронт ХХ века – электрификация – призовет алюминий поработать в качестве проводника, где его дешевизна сделает его популярной альтернативой меди.
Необыкновенно важным окажется и изобретение такой обычной сейчас в быту вещи, как алюминиевая фольга – кстати, у Роберта Неера уходит четыре года с момента изобретения (1907 год) до запуска фольгопрокатного завода, а первыми потребителями становятся его земляки-швейцарцы, производители шоколада, и первыми среди первых в фольгу одевают Toblerone.
В 1920 году норвежец Содерберг вносит технологические изменения в метод Холла-Эру, что еще раз «роняет» цены на выпуск и без того уже, казалось бы, недорогого металла – именно метод норвежца и будет использован в строительстве первого в СССР завода по производству алюминия (раньше на наших территориях непроизводимого: Россия была одним из крупнейших импортеров алюминия в мире).

Понятно, завод был построен рядом с ГЭС – Волховской, по проекту американской компании Кана (который не просто проектирует здание, но проектирует его именно под метод Содерберга, тем самым «заставляя» применять самую современную из технологий).


Волховский алюминиевый завод.

В 1935 году начала свой путь алюминиевая пивная банка – довольно тяжелая (почти килограмм), скроенная из трех кусков металла, к которой необходим был специальный ключ для открывания – покупатели приняли её без восторга, зато идея казалась очень перспективной производителям, и идея неспешно совершенствовалась: та самая пивная алюминиевая банка, которой мы пользуемся сейчас, появилась только в 1975 году.

Дальнейший путь алюминия, собственно, происходит у всех нас на глазах – алюминиевой посудой, возможно, пользовался каждый (поэтому каждый может легко вообразить себя если уж не императором Наполеоном III, то хотя бы одним из почетных его гостей). Производить её начали еще в начале прошлого века, особо обращая внимание на легкость и антикоррозийные свойства, а вот сегодня эту посуду практически не производят – спрос на неё крайне невелик в связи с её «негигиеничностью» (плохо отмывается) и сомнительным подозрением на токсичность.

В 20-е гг. алюминий начинают активно использовать в строительстве, и в 1931 году в Нью-Йорке строят легендарный Empire State Building, где алюминий используется и в основных (в том числе несущих) конструкциях, и в оформлении здания. Это сооружение много лет остается самым высоким на планете, а алюминий прочно завоевывает себе место как один из любимых материалов архитекторов и строителей – не без «рекламного» влияния этого небоскреба, конечно.


Первый искусственный спутник Земли, выполнен из алюминия. Как и все последующие космические объекты.

То, что алюминий «работает» в космосе (первый искусственный спутник Земли скроен из трех листов алюминия), наверное, известно каждому; но перечислять сферы его применения, пожалуй, пора прекратить, иначе статья эта вырастет до совершенно «нечитаемых» размеров – настолько много и часто встречаем мы этот замечательный металл в нашей жизни.

Можно даже подводить некоторые итоги того, что началось почти два века назад в лаборатории Датского королевского университета как научный опыт, в результате которого были добыты первые несколько крупинок невиданного раньше металла…

Итоги, конечно, промежуточные – потому что современные технологи весьма оптимистично называют алюминий, несмотря на его двухсотлетнюю историю, металлом будущего.

Александр Иванов, специально для блога VDSina



На правах рекламы

Воплощайте любые идеи и проекты с помощью наших

VDS на Windows

или Linux. Сервер готов к работе через минуту после оплаты!

Подписывайтесь на наш чат в Telegram.

Переводной экзамен в 7 классе

1* (7). От станции со скоростью 20 м /с отошел один поезд, а через минуту по тому же пути со скоростью 72 км /ч ошибочно был отправлен другой поезд.

а) Приведет ли ошибка диспетчера к аварии?

б) На какое расстояние успел отъехать первый поезд к моменту выезда со станции второго поезда? Каким будет расстояние между поездами через 5 минут после отъезда со станции второго?

в) Начертите график зависимости скоростей поездов от времени за 6 минут.

2* (7). П.Р. Изучите явление диффузии.

Оборудование: стаканы с водой, краска

……………………………………………………………………………………………………………………………

2* (7). Два поезда одновременно отошли от станции в противоположных направлениях: один со скоростью 54 км /ч, другой со скоростью 20 м /с.

а) Какой из них будет дальше от станции через 1 минуту?

б) С какой скоростью удаляется второй поезд от первого?

в) Начертите графики зависимости пройденного пути и скорости от времени за 1 минуту.

2* (7). Л.Р. Определите КПД наклонной плоскости.

……………………………………………………………………………………………………………………………

3* (7). Велосипедист движется со скоростью 9 км /ч.

а) Какой путь он проедет за 10 минут?

б) Повлияет ли на пройденный путь наличие попутного ветра, который дует со скоростью

6 км/ч?

в) Начертите графики зависимости пройденного пути и скорости от времени за 10 минут.

2* (7) Л.Р. Выяснение условия равновесия рычага.

…………………………………………………………………………………………………………………………..

4* (7). Для отопления дома заготовили дрова объёмом 1 м 3.

а) Определите массу дров. Хватит ли этих дров на зимнее отопление, если две печи

ежедневно потребляют по 10 кг каждая?

б) С какой силой давит поленица дров на пол сарая для их хранения?

в) Куда исчезла масса, когда в печи сгорели заготовленные дрова?

2* (7). Л.Р. Градуирование пружины динамометра.

……………………………………………………………………………………………………………………………

5* (7). Два сплошных бруска (из алюминия и сосны) положили на чаши уравновешенных весов.

а) Какой вывод можно сделать, если равновесие весов не нарушилось?

б) Если оба одновременно опустить в воду, у какого из них будет больше сила тяжести?

в) Можно ли ответить на вопрос, если пропустить слово «сплошные»?

2* (7). Л.Р. Определение плотности твердого тела.

……………………………………………………………………………………………………………………………

6* (7). Два сплошных бруска (из чугуна и алюминия) положили на чаши уравновешенных весов.

а) Какой вывод можно сделать, если брусок из алюминия перетянул?

б) Какой из них больше вытеснит воды, если бруски погрузить в неё полностью?

в) Сравните силы притяжения брусков к Земле и друг к другу?

2* (7). П.Р. Покажите как можно больше явлений с этими предметами..

Оборудование: игрушечный автомобиль, солдатик.

……………………………………………………………………………………………………………………………

7* (7). Для плотного заполнения погреба – ледника потребовалось семь трёхтонных автомобилей со льдом.

а) Какова масса привезенного льда? Каков объём погреба?

б) Если весь лед растает, сколько получится воды? Сколько воды выльется из погреба? Какую физическую величину для ответа определяли?

в) Какие изменения на молекулярном уровне происходили при таянии льда?

2* (7). П.Р. № 3. Покажите как можно больше с этими предметами.

Оборудование: стакан с водой, шарик на нити.

……………………………………………………………………………………………………………………………

8* (7). Кусок алюминия имеет размеры: длина 20 см, ширина 10 см, толщина 50 мм.

а) Определите его массу и вес. Выберите масштаб, покажите вес на чертеже.

б) Какой из веревок можно поднять кусок алюминия: одна выдерживает нагрузку 25 Н, а другая 0,03 кН?

в) Из куска алюминия изготовили 90 ложек. Какие изменения, в том числе и  на молекулярном уровне при этом происходили?

2* (7). П.Р. № 4. Налейте в стаканы воду, сила тяжести которой в одном стакане будет в три раза больше, чем в другом.

Оборудование: стаканы, мензурка.

 

9* (7). Человек массой 60 кг несет рюкзак массой 40 кг.

а) Чей вес и во сколько раз меньше: человека или рюкзака? Выберите масштаб, покажите их вес на чертеже.

б) Когда человек будет сильнее давить на опору: если он несёт рюкзак на спине или несёт его в руках?

в) Может ли человек точно определить вес рюкзака с помощью динамометра, у которого предел измерения 500 Н и цена деления 250 Н /дел?

2* (7). П.Р. Определите массу воды в стакане.

Оборудование: стаканы, вода, весы с разновесами.

……………………………………………………………………………………………………………………………

10* (7). Кусок металла массой 47,45 г имеет объём 6,5 см 3.

а) Какой это металл?

б) Какими разновесами нужно воспользоваться, если определять его массу на рычажных весах?

в) Какими будут масса и вес бруска во время его падения с Останкинской телебашни?

2* (7). П.Р. Определите массу воздуха в стакане.

Оборудование: стаканы, вода, мензурка

……………………………………………………………………………………………………………………………

11* (7). Чугунный шар имеет массу 800 г при объёме 135 см 3.

а) Определите, сплошной шар или в нем есть пустоты?

б) Каким должен быть объём у сплошного чугунного шара такой массы?

в) Какой из шаров (сплошной или полый) перетянет, если их положить на чаши уравновешенных весов?

2* (7). П.Р. Определите массу воздуха в комнате.

Оборудование: рулетка.

……………………………………………………………………………………………………………………………

12*. Известно, что на Луне тело массой 1 кг обладает силой тяжести 1,62 Н.

а) Определите переводной коэффициент для Луны и вычислите вес человека массой 75 кг, находящегося на ней.

б) Сравните массу, плотность и вес для человека на Земле и на Луне. В чем причина различий числовых значений?

в) На Земле или на Луне деформация почвы под ногами человека будет больше и почему?

2* (7). П.Р. Определите массу одной бусинки.

Оборудование: бусины, весы с разновесами.

……………………………………………………………………………………………………………………..

 

13* (7). Из двух городов, расстояние между

которыми 120 км, одновременно навстречу

друг другу выехали два автомобиля.

Графики зависимости путей этих автомобилей

от времени показаны на чертеже..

а) Опишите движение:

– Какой из них затратил меньше времени на движение?

– Какой из них проехал большее расстояние?

– У какого автомобиля скорость больше и во сколько раз?

б) Что означает точка пересечения графиков?

в) С какой скоростью первый автомобиль приближался ко второму?

2* (7). П.Р. Определите массу шарика.

Оборудование: шарик, динамометр.

…………………………………………………………………………………………………………………………

14* (7). Из одного пункта одновременно начинают движение

два автомобиля, скорости которых заданы графиком.

а) Определите по графику их скорости движения,

время движения, выполните перевод единиц (км /ч → м /с).

б) Каким будет расстояние между автомобилями

через 1 минуту, если они движутся по прямому шоссе

один на север, другой на юг?

в) Каким был бы ответ, если бы они по прямому шоссе

двигались в одну сторону?

2* (7). П.Р. Определите плотность бруска.

Оборудование: брусок, линейка, весы.

 

15* (7). Пустую мензурку уравновесили на весах гирями 100 г, 50 г, 10 г, а затем в нее налили 75 см3 керосина.

а) Определите массу пустой мензурки. Она на самом деле пустая?

б) Определите массу налитого керосина. Какие гири нужно добавить на весы, чтобы восстановить равновесие?

в) Можно ли вышеуказанный опыт провести, используя одну коробку с разновесами?

2* (7). П.Р. Исследуйте зависимость степени деформации от величины действующей силы.

Оборудование: пружина, грузы известной массы, линейка.

………………………………………………………………………………………………………………………..

16* (7). Кирпичная стена имеет массу 8,1 тонны.

а) Определите ее объем.

б) Может ли за этой стеной спрятаться человек ростом 1,7 м, если площадь основания стены 1,5 м2?

в) Как изменится масса, вес, сила тяжести, если из кирпичной стены использовать кирпичи для укладки дорожек в саду?

2* (7). П.Р. Налейте в сосуд 1,5 Н воды.

Оборудование: стаканы, вода, мензурка.

……………………………………………………………………………………………………………………………

17* (7). Известно, что под действием груза пружина динамометра (цена деления 0,1 Н, предел измерения 5 Н) растянута на два больших деления и пять маленьких.

а) Определите вес груза и его массу.

б) Каков объем этого груза, если его изготовили из стекла?

в) На сколько делений поднимется вода в мензурке, если тело погрузить в воду наполовину? полностью?

2* (7). П.Р. Налейте в сосуд 1,5 Н воды.

Оборудование: стаканы, вода, весы с разновесами.

………………………………………………………………………………………………………………………….

18* (7). Пешеход двигался по дороге так: за 5 минут прошел 200 м, за 2 минуты – 300 м,

за 3 минуты – 600 м.

а) Определите его среднюю скорость.

б) Начертите график зависимости пройденного пути от времени.

в) Повлияет ли на величину средней скорости привал (пешеход отдыхал 1 минуту, сидя на пеньке)?

2* (7). П.Р. Измените расстояние между молекулами газа вдвое.

Оборудование: сосуд с поршнем или гофрированный сосуд.

……………………………………………………………………………………………………………………….

19* (7). На полный сосуд с жидкостью действует сила тяжести 290Н. Масса пустого сосуда 1,8 кг, объем 2 л.

а) Определите вес пустого сосуда и вес налитой жидкости.

б) Какая это жидкость?

в) Можно ли хранить эту жидкость в открытом сосуде? Обоснуйте ответ.

2* (7). П.Р. Создайте давления, отличающиеся в два раза.

Оборудование: два сосуда разного диаметра, вода.

…………………………………………………………………………………………………………………………

20* (7). Мальчик массой 40 кг несет на плечах рюкзак массой 6 кг.

а) С какой силой давит мальчик на землю?

б) Сравните силу давления и давление мальчика на землю при ходьбе и стоя на месте.

в) изменится ли ответ, если мальчик возьмет рюкзак в руки?

2* (7). П.Р. Оставьте в сосуде столько воды, чтобы давление на дно уменьшилось вдвое.

Оборудование: стакан, вода.

……………………………………………………………………………………………………………………………

21* (7). Трактор массой 5,4 тонны опирается на гусеницы длиной 3 м и шириной 40 см каждая.

а) Определите давление трактора на почву.

б) Пройдет ли трактор по льду, если лед выдерживает давление 90 кПа?

в) Почему трактор разрушает кирпич, попавший под гусеницу?

2* (7). П.Р. Определите объём шарика.

Оборудование: шарик на нити, стакан, вода, динамометр

 

22* (7). В мензурку с ценой деления 2 см3/дел. налили воду так, уровень её оказался на 40 – ом делении.

а) Определите объём налитой воды.

б) Определите давление воды на дно мензурки, если площадь дна 8 см2.

в) Как этим же количеством воды создать меньшее (большее) давление?

2* (7). П. Р. Уменьшите силу упругости, возникшую при деформации, в три раза.

Оборудование: пружина, штатив, груз.

……………………………………………………………………………………………………………………….

23* (7). Манометр водонапорной башни, установленный у основания, показал 220 кПа.

а) Какова высота столба воды в башне?

б) можно ли использовать эту башню для создания фонтана, из которого вода «бьет» на 2 м? А на 22 м?

в) Каким насосом закачивали воду в бак башни – водяным или электрическим?

2* (7). П.Р. Измените силу Архимеда для тела.

Оборудование: стакан, брусок, вода, раствор соли.

……………………………………………………………………………………………………………………………

24* (7). В керосин и в воду поместили два одинаковых деревянных бруска размерами 10см, 20см, 20см.

а) Сравните выталкивающие силы.

б) Если обе жидкости слить в один сосуд, то как будут располагаться бруски?

в) Можно ли горящий керосин заливать водой?

2* (7). П.Р. Налейте в сосуд 1,5 Н воды.

Оборудование: стаканы, вода, динамометр.

……………………………………………………………………………………………………………………………

25* (7). Лошадь по грунтовой дороге везет телегу со скоростью 0,4 м/с, прилагая усилие 400 Н.

а) Какая работа совершается за 1 минуту?

б) Определите мощность лошади.

в) Что изменится в решении, если в условии слово «телега» заменить на слово «сани»?

2* (7). П.Р. Создайте рычаг с выигрышем в силе в три раза.

Оборудование: линейка, карандаш.

……………………………………………………………………………………………………………………………

БИЛЕТЫ 7 класс

1.Строение вещества. Молекулы.

2.Диффузия, её протекание в разных средах. Движение молекул и температура.

3.Взаимодействие молекул. Смачивание.

4.Три состояния вещества и их объяснение на основе МКТ.

5.Механическое движение, его виды. Траектория, пройденный путь. Скорость, средняя скорость.

6.Скорость, расчет пути и времени движения. Графики зависимости V(t), S(t).

7.Инерция.

8.Взаимодействие тел. Масса, единицы массы. Определение массы с помощью весов.

9.Плотность. Анализ таблицы плотностей. Расчет массы и объема тела по плотности.

10.Сила, единицы силы. Сила – векторная величина. Измерение сил. Динамометр.

11.Динамометр, измерение сил. Равнодействующая.

12.Явление тяготения. Сила тяжести, связь массы и силы.

13.Сила упругости, вес тела. Деформации.

14.Трение, его виды. Трение в природе, технике. Сила трения.

15.Давление, единицы давления, изменение давления.

16.Давление газа. Передача давления газами и жидкостями. Закон Паскаля.

17.Давление в жидкости и газе. Расчет давления на дно и стенки сосуда.

18.Сообщающиеся сосуды.

19.Атмосфера, её состав, значение. Вес воздуха.

20.Атмосферное давление, опыт Торричелли. Изменение атмосферного давления. Барометры.

21.Приборы ( устройство, назначение, принцип действия ): манометры, пресс, жидкостный насос.

22.Действие жидкости и газа на погруженное в них тело. Архимедова сила.

23.Плавание тел, плавание судов, воздухоплавание.

24.Механическая работа и мощность.

25.Простые механизмы. Рычаг, равновесие рычага. Рычаги в природе, быту, технике.

26.Рычаг, равновесие рычага. Момент силы.

27.Блок ( подвижный, неподвижный ). Комбинации блоков.

28.Наклонная плоскость. *Золотое правило* механики. КПД.

29.Энергия, её виды. Превращение энергии

Сферы применения алюминия

Мы отправляем его в воздух и запускаем в космос, ставим на плиту, строим из него здания, изготавливаем шины, мажем на кожу и лечим им язву… Вы еще не поняли? Речь идет об алюминии.


Попробуйте перечислить все области применения алюминия и обязательно ошибетесь. Скорее всего о существовании многих из них вы даже не подозреваете. Все знают, что алюминий – материал авиастроителей. Но как насчет автомобилестроения или, скажем. медицины? Знаете ли вы, что алюминий является пищевой добавкой Е-137, которая обычно используется как краситель, придающий продуктам серебристый оттенок?


Алюминий – элемент, который с легкостью образует устойчивые соединения с любыми металлами, кислородом, водородом, хлором и многими другими веществами. В результате подобных химических и физических воздействий получаются диаметрально разные по своим свойствам сплавы и соединения.

 

Использование оксидов и гидроксидов алюминия

 

Сферы применения алюминия настолько обширны, что для ограждения товаропроизводителей, конструкторов и инженеров от непреднамеренных ошибок, в нашей стране применение маркировки сплавов алюминия – стало обязательным. Каждому сплаву или соединению присваивается свое буквенно-цифровое обозначение, которое в дальнейшем позволяет быстро отсортировать их и направить для дальнейшей обработки.


Наиболее распространенные природные соединения алюминия – его оксид и гидроксид. в природе они существуют исключительно в виде минералов – корундов, бокситов, нефелинов, пр. – и в качестве глинозема. Применение алюминия и его соединений связано с ювелирной, косметологической, медицинской сферами, химической промышленностью и строительством.

 

 

Цветные, “чистые” (не мутные) корунды – это известные всем нам драгоценности – рубины и сапфиры. Однако по своей сути они – не что иное, как самый обычный оксид алюминия. Помимо ювелирной сферы, применение оксида алюминия распространяется на хим.промышленность, где он обычно выступает адсорбентом, а также на производство керамической посуды. Керамические котелки, горшочки, чашки обладают замечательными жаропрочными свойствами именно благодаря содержащемуся в них алюминию. Свое применение окись алюминия нашла и как материал для изготовления катализаторов. Нередко оксиды алюминия добавляют в бетон для его лучшего затвердевания, а стекло, в которое добавили алюминий, становится жаропрочным.


Перечень областей применения гидроксида алюминия выглядит еще более внушительно. Благодаря способности поглощать кислоту и оказывать каталитическое действие на иммунитет человека, гидроксид алюминия используется при изготовлении лекарств и вакцин от гепатитов типа “А” и “В” и столбнячной инфекции. Им также лечат почечную недостаточность, обусловленную наличием большого числа фосфатов в организме. Попадая в организм, гидроксид алюминия вступает в реакцию с фосфатами и образует неразрывные с ними связи, а затем естественным путем выводится из организма.


Гидроксид, в виду его отличной растворимости и не токсичности, нередко добавляют в пасту для чистки зубов, шампунь, мыло, примешивают к солнцезащитным средствам, питательным и увлажняющим кремам для лица и тела, антиперсперантам, тоникам, очищающим лосьонам, пенкам и пр. Если необходимо равномерно и стойко окрасить ткань, то в краситель добавляют немного гидроксида алюминия и цвет буквально “втравляется” в поверхность материи.

 

Применение хлоридов и судьфатов алюминия

 

Крайне важными соединениями алюминия являются также хлориды и сульфаты. Хлорид алюминия в естественном состоянии не встречается, однако его довольно просто получить промышленным путем из бокситов и каолинов. Применение хлорида алюминия ввиде катализатора довольно однобоко, но практически бесценно для нефтеперерабатывающей отрасли.

 

 

Алюминиевые сульфаты существуют в естественном состоянии в качестве минералов вулканических пород и известны своей способностью к абсорбации воды из воздуха. Применение сернокислого алюминия распространяется на косметическую и текстильную промышленность. В первой, он выступает в качестве добавки в антиперсперанды, во второй – в виде красителя. Интересно применение сульфата алюминия в составе реппелентов от насекомых. Сульфаты не только отпугивают комаров, мух и мошек, но и обезболивают место укуса. Однако несмотря на ощутимую пользу, сульфаты алюминия неоднозначно действуют на здоровье людей. Если вдохнуть или проглотить сульфат алюминия, можно получить серьезное отравление.

 

 

Алюминиевые сплавы – основные области применения

 

Искусственно полученные соединения алюминия с металлами (сплавы), в отличие от естественных образований, могут иметь такие свойства, какие пожелает сам производитель – достаточно изменить состав и количество легирующих элементов. На сегодняшний день существуют практически безграничные возможности для получения сплавов алюминия и их применения.


Самая известная отрасль использования алюминиевых сплавов – авиастроение. Самолеты практически полностью изготовлены из алюминиевых сплавов. Сплавы цинка, магния и алюминия дают небывалую прочность, используемую в обшивке самолетов и изготовлении деталей конструкции.

 

 

 

Аналогично используются алюминиевые сплавы и в строении кораблей, подводных лодок и мелкого речного транспорта. Здесь из алюминия наиболее выгодно делать надстроечные конструкции, они более чем в половину снижают вес судна, при этом не ухудшая их надежности.


Подобно самолетам и кораблям, автомобили с каждым годом все больше и больше становятся “алюминиевыми”. Алюминий применяется не только в деталях кузова, теперь это еще и рамы, балки, стойки и панели кабины. Благодаря химической инертности алюминиевых сплавов, низкой подверженности коррозии и теплоизоляционным свойствам из сплавов алюминия изготавливают цистерны для перевозок жидких продуктов.

 

 

Широко известно применение алюминия в промышленности. Нефте- и газодобыча не были бы такими как сейчас, если бы не чрезвычайно коррозионстойкие, химически инертные трубопроводы из алюминиевых сплавов. Буры, сделанные из алюминия, весят в несколько раз меньше, а значит легко перевозятся и монтируются. И это не говря уже о разного рода, резервуарах, котлах и прочих емкостях…


Из алюминия и его сплавов производят кастрюли, сковороды, противни, половники и прочую домашнюю утварь. Алюминиевая посуда отлично проводит тепло, очень быстро нагревается, при этом легко чистится, не вредит здоровью и продуктам. На алюминиевой фольге мы запекаем мясо в духовке и выпекаем пироги, в алюминий упакованы масла и маргарины, сыры, шоколад и конфеты.

 

 

Крайне важная и перспективная область – применение алюминия в медицине. Помимо тех областей использования (вакцины, почечные лекарства, адсорбенты), о которых говорилось ранее, следует также упомянуть использование алюминия в лекарствах от язвы и изжоги.


Из всего вышесказанного можно сделать один вывод – марки алюминия и их применение слишком многообразны, чтобы посвящать им одну небольшую статью. Об алюминии лучше писать книги, ведь не зря же его называют “металлом будущего”.

 

 

Как прокалить чугунный и алюминиевый казан правильно?

Плов, томленое мясо – подумал, и тут же потекли слюнки. Вкусно! Конечно, приготовить эти кулинарные шедевры можно и в обыкновенной кастрюле. Но в специализированной – казане – эти блюда получаются такие, что просто пальчики оближешь.

Казан – это кастрюля с округлым дном. Производят их из чугуна, алюминия, прочих металлических сплавов. Но последние встречаются крайне редко и служат чаще для украшения кухни.

Новый казан требует внимания хозяйки. Перед первой готовкой его нужно прокалить. Опытные кулинары рекомендуют покупать уже бывалый казан. Так, мол, и блюда получаются вкуснее, и обязательную процедуру прокаливая можно пропустить.

Зачем экспериментировать с высокими температурами? Дело в том, что изделия из металла – любого – льют в формах. Чтобы отделить чугунный или алюминиевый  казан или кастрюлю от формы, ее покрывают слоем технического масла. Как хозяйка формы при выпечке кексов. Если вы не хотите наслаждаться вкусом и запахом машинной смазки вместо плова, то перед 1 использованием посуду обязательно следует прокалить. Это уберет остатки смазки.

Как прокалить чугунный казан?

Звучит сложно, но процесс довольно прост. Главное – соблюдать правила и не обжечь руки и прочие части тела, а также не сжечь кухню.

Существует несколько способов прокалить чугунный казан.

  • На открытом пламени.

Новую чугунную посуду следуют вымыть теплой водой с моющим средством. Затем прогревайте казан на открытом огне в течение 2–3 часов. Используйте можно газовую плиту, но лучше это делать на свежем воздухе. При сгорании машинное масло выделяет едкий дым, поэтому в помещении этот способ лучше не использовать.

Сигнал к окончанию процесса – это исчезновение темных пятен с поверхности казана.

  • На открытом огне с использованием каменной соли. Способ для помещений.

Для чугунного казана потребуется от 2 до 3 кг поваренной соли. Используйте каменную соль крупного помола, экстра не подойдет.

Прогревать емкость на огне с солью придется от 1 до 2 часов. Соль должна стать равномерно коричневой, так как она будет адсорбировать машинное масло. Ее следует выбросить.

  • Прокаливание с маслом.

Эта операция является дополнительной после сухого прокаливания. Чугунный котел имеет свойство ржаветь, поэтому смазка все-таки необходима.

В раскаленный казан влить 1 литр масла – оливкового, хлопкового, подсолнечного. Дождитесь, пока масло закипит, и аккуратно наклоните емкость так, чтобы жидкость покрыла все стенки казана. Оставить на огне на 2 часа.

Если размеры духового шкафа позволяют, то провести прокаливание с маслом можно в духовке при температуре 200 градусов в течение 2 часов.

После обработки оставьте казан остывать. Не лейте в него воду! Чугун – материал хрупкий, и посуда может растрескаться. После полного остывания вымойте котел теплой водой с моющими средствами.

Как прокалить алюминиевый казан?

Алюминиевый казан – это бюджетный вариант. Такая посуда стоит меньше, чем его чугунные собратья, и она намного легче. Но кастрюли из алюминия быстро разогреваются и также быстро остывают, поэтому эффекта томления, как в чугуне, не будет.

Алюминий – легкоплавкий металл, поэтому прокаливать такой казан нужно с осторожностью. Так как велика вероятность вместо посуды получить металлический комок.

В настоящее время на полках магазинов появились алюминиевые казаны с антипригарным покрытием. Такую посуду не прокаливают перед использованием!

Цель прокаливания алюминиевого казана – создание пленки окислов на поверхности. После этого свободный алюминий не сможет попасть в пищу или химически прореагировать с каким-либо ингредиентом.

  • Открытое пламя.

Прокалить алюминиевый казан можно на улице на костре, как и его чугунного собрата. Но огонь должен быть ниже среднего. Желательно использовать сырые дрова, которые не дают высокую температуру горения. Длительность процедуры не более 1,5 часа.

За посудой из алюминия во время температурной обработки нужно обязательно следить. Иначе рискуете не прокалить котел, а расплавить его!

  • Использование поваренной соли.

Принцип действия тот же, что и с чугунной посудой. Но – слабый огонь, и время обработки составляет не более 1,5 часа. Соль должна стать кремово-коричневого цвета.

После прокаливания соль нельзя использовать, так как она впитала машинное масло.

  • Использование растительного масла или животного жира.

Порядок действия тот же, что и при прокаливании чугунной посуды. Но алюминиевые казаны не ржавеют, так как в составе сплава отсутствует железо. Поэтому играться с маслом смысла нет! Но если хочется, то используйте масло для прокаливания алюминиевой посуды.

Огонь ниже среднего, время обработки составляет 1,5 часа.

Совет

Будьте аккуратны, чтобы не обжечь себе руки и прочие части тела!

После прокаливания оставьте посуду в покое до полного остывания. Алюминий не лопается от перепада температур, как чугун. Но рисковать не стоит! Не мойте алюминиевый казан с помощью абразивных средств или металлических мочалок. Вы повредите слой оксида алюминия. В итоге блюда начнут пригорать, а вредный металл будет попадать в пищу.

Какие пикапы имеют алюминиевые кузова?

Мы можем получать комиссию за покупки, сделанные по ссылкам в этом посте.

На улице прошел слух, что теперь есть грузовики из алюминия. Говорят, что кузов грузовиков прочнее стали и на 50% легче, что увеличивает экономию топлива. Вместо того, чтобы бродить по дилерским центрам в поисках грузовиков с алюминиевыми кузовами, мы провели для вас исследование!

В настоящее время имеется только четыре пикапа, кузов и кузов которых полностью изготовлены из алюминия.Возможно, вы не удивитесь, что Ford производит их обоих, ведущий дилер грузовых автомобилей в США! Вот четыре грузовика Ford с алюминиевыми кузовами:

  • 2021 Форд Ф-150
  • 2021 Серия F Super Duty (F-250 и F-350)
  • 2021 F-450 Super Duty

Это короткий список, мы знаем! Почему при наличии всех пикапов, выставленных на продажу на рынке, Ford – единственный, кто предлагает алюминиевый кузов? Продолжайте читать, чтобы узнать больше о Ford F-150, F-Series Super Duty и преимуществах алюминиевого кузова по сравнению сстальной корпус.

Пикапы с алюминиевым кузовом

2021 Форд Ф-150

Ford F-150 – самый продаваемый грузовик в Америке с 1977 года! Это довольно впечатляюще, учитывая, сколько существует отличных пикапов. F-150 отличается плавностью хода, непревзойденной прочностью на бездорожье и достаточной мощностью для перевозки тяжелых грузов. F-150 может похвастаться целым рядом пакетов отделки салона, из которых потребители могут выбирать:

.
  • XL
  • XLT
  • Лариат
  • Королевское ранчо
  • Платина
  • Limited
  • Раптор

Ага, вы все правильно прочитали! Это семь различных пакетов отделки салона, которые предлагаются для F-150.Неудивительно, что F-150 год за годом лидирует по продажам; ему есть что предложить! На выбор предлагается не только семь пакетов отделки салона, но также F-150 предлагает шесть различных вариантов двигателя, включая полностью новый 3,5-литровый двигатель PowerBoost Full Hybrid.

Для моделей 2021 года Ford добавил новые функции для водителей и пассажиров, такие как динамики в подголовнике, складное переключение передач, 14 розеток, а также встроенные линейки и зажимы на задней двери.

2021 F-серии F-250 и F-350

Старшие братья F-150, Ford-250 и Ford-350, также имеют алюминиевый кузов.Для этих более крупных грузовиков более легкий кузов способствует увеличению расхода топлива при буксировке тяжелых грузов. Super Duties серии F доступны с двумя разными двигателями: 7,3-литровым газовым двигателем V8 или 6,7-литровым турбодизельным двигателем Powerstroke.

Мы собрали эти два грузовика вместе, потому что, возможно, вы не сможете отличить их друг от друга. Именно в буксировке вы найдете настоящую разницу между ними. Ford F-350 имеет значительно большую грузоподъемность, чем его младший брат. Он имеет максимальную полезную нагрузку 7640 фунтов, тогда как F-250 имеет максимальную буксирную способность 4270 фунтов.В основном это связано с тем, что F-350 был специально сконструирован для буксировки.

2021 F-450 Super Duty

И последнее, но не менее важное: кузов F-450 Super Duty 2021 года также полностью изготовлен из алюминия. Хотя F-350 предназначен для буксировки, он также удобен в повседневных поездках. F-450 – это грузовик, который вы получаете, когда все, что вам нужно, это буксировать и буксировать. Его большой корпус затрудняет передвижение по городским улицам.

При подсоединении к бамперному прицепу он может буксировать 21 000 фунтов.Если он оборудован прицепом на гибкой платформе, он может выдержать до 35 000 фунтов. Ford-450 обладает мощностью, которая идеально подходит для перевозки и буксировки крупногабаритной тракторной техники, крупного рогатого скота или любого чрезвычайно крупного груза.

Ford добавил дополнительные функции буксировки, чтобы сделать его безопасным и удобным при использовании F-450 для рабочих нагрузок. Изюминкой является адаптивный круиз-контроль. Это очень удобно при буксировке больших грузов на межгосударственных трассах. Если вам нужно быстро замедлить движение, адаптивный круиз-контроль автоматически замедлит грузовик до нужной скорости, не отключая круиз-контроль.Когда это будет безопасно, грузовик автоматически вернется к своей исходной скорости круиз-контроля.

F-450 также соответствует своей высоте, предлагая владельцам выдвижные подножки кабины и подножку задней двери. Читайте дальше, чтобы узнать больше о преимуществах грузовиков с алюминиевым кузовом.

Переход Ford со стали на алюминий

Ford перешел на алюминий, ориентированный на клиентов, в надежде занять лидирующие позиции на рынке грузовых автомобилей. Распространенная озабоченность по поводу того, что у пикапов будет мало топлива, Ford увидел возможность увеличить расход топлива и сохранить надежность за счет перехода на полностью алюминиевый кузов.Мы говорим «в комплекте», потому что в пикапах, таких как Chevy Silverado, некоторые панели были заменены со стальных на алюминиевые, но не в кузове грузовика.

Продолжайте читать, чтобы узнать об особенностях и преимуществах алюминиевых кузовов Ford F-150 и F-Series Super Duty.

В каком году грузовики Ford имеют алюминиевые кузова?

Ford выразил много опасений при обсуждении перехода со стали на алюминий, включая потерю части своих постоянных клиентов. Это был дорогой переключатель, но в 2015 году Ford решился на шаг и выпустил свой первый F-150 с алюминиевой рамой.Вскоре после этого в 2017 году Ford выпустил алюминиевый кузов Super Duty серии F.

Сначала потребители скептически относились к оставлению стального корпуса. Сталь считается прочным и долговечным металлом, способным справиться с чем угодно. Однако вскоре новая концепция Ford стала популярной, как и ее предшественники.

Преимущества алюминия перед сталью

Главное преимущество алюминия перед сталью – это меньший вес. Фактически, Форд заявляет, что новый алюминиевый корпус F-150 весит на 700 фунтов меньше, чем предыдущий стальной корпус.

Это такое преимущество, потому что грузовикам не хватает одного – эффективного расхода топлива. Переход Ford на алюминиевый кузов повысил топливную эффективность на 5–29%. Это увеличение может существенно повлиять на расходы на топливо.

Снижение веса кузова F-150 также улучшило общие характеристики грузовика. Меньший вес означает меньше работы двигателя. Это огромное преимущество при буксировке и буксировке.

Ржавчина ли у грузовиков с алюминиевым кузовом?

Когда Ford впервые представил алюминиевый корпус, люди считали его корпусом из пластиковой канистры.Это означает, что его легко было раздавить и легко заржаветь. За последние шесть лет Форд доказал, что это не так.

Алюминиевые сплавы впечатляют своей устойчивостью к ржавчине и коррозии. Потребители могут спать по ночам, зная, что небольшая царапина или царапина на их пикапе не вызовет дальнейших повреждений из-за ржавчины.

Алюминий прочнее, чем думают люди

F-150 не ржавеет, как банка газировки, и его не раздавливают, как банку с газировкой.Алюминиевый кузов Форда прочен и долговечен. Он не совсем прочнее стали, но лучше выдерживает повреждения, поскольку может поглощать больше энергии удара.

После дебюта алюминиевых кузовов было несколько аргументов в пользу того, что это не то, чем пытается представить Ford. Конкуренты Ford утверждают, что даже несмотря на то, что легкий кузов увеличивает расход топлива и высвобождает мощность двигателя, он все равно не сможет выдержать экстремальные нагрузки. Посмотрите это видео, в котором показаны редакторы из Edmunds.com, ударив кувалдой по алюминиевому кузову Ford F-150:

Алюминиевый корпус лучше стального для грузовиков?

Споры о том, лучше ли алюминиевый кузов по сравнению со стальным кузовом грузовиков, могут продолжаться вечно. Есть много сценариев, которые вступают в игру при аргументации по обе стороны спектра.

Одно можно сказать наверняка, сталь в 2,5 раза плотнее алюминия, что делает ее немного тяжелее.Это значительное преимущество, когда речь идет о увеличенном расходе топлива на пикапе. С другой стороны, из-за того, что сталь более плотная, считается, что кузов грузовика прослужит дольше.

В конце концов, сталь и алюминий имеют свои преимущества и недостатки. Если вы хотите взглянуть на грузовик с кузовом, сделанным как из стали, так и из алюминия, обратите внимание на Chevrolet Silverado. Silverado имеет алюминиевые панели, но стальную платформу. Высокопрочная сталь в Chevy используется только там, где это необходимо для тяжелых нагрузок, а там, где она не требуется, она не добавляется.

Есть ли явный победитель?

Когда дело доходит до выбора между грузовиком с алюминиевым или стальным кузовом, вам необходимо взвесить все «за» и «против», основываясь на своем собственном мнении. Один человек может думать, что алюминий не прочнее стали, а другой может думать наоборот. Выбор между ними сводится не только к материалу, из которого он сделан.

Потребители также должны учитывать такие решающие факторы, как комфорт, управляемость, расход топлива, возможности буксировки, роскошные фьючерсы, цена и многое другое.Вы можете протестировать Ford F-150 и полюбить конструкцию алюминиевого кузова, но ненавидите то, как он едет по шоссе.

Проведите тест-драйв грузовиков, сузив его до трех лучших. После этого составьте список плюсов и минусов, который поможет вам принять решение о покупке. Удачи!

Если вам понравилась эта статья о грузовиках с алюминиевыми кузовами, вам также могут понравиться:

Какова грузоподъемность F-150? [Различные модели]

6 типов моделей грузовиков Ford

Сколько бензина у Chevy Silverado?

Если у вас есть вопросы по статье, оставьте нам комментарий ниже:

Может ли алюминий быть экономичной альтернативой стали?

Автомобильные кузова: может ли алюминий быть экономичной альтернативой стали?
Автомобильные материалы: экономика Аниш Келкар, Ричард Рот и Джоэл Кларк

Хотя использование алюминия в автомобилях увеличивалось в последние два десятилетия прогресс в разработке алюминиевых автомобильных тела.Фактически, большая часть замены алюминия пришла в виде отливок. и поковки в трансмиссии, колесах и т. д. Производители автомобилей разработали полностью алюминиевые автомобили с двумя конкурирующими конструкциями: обычным цельным кузовом и пространственной рамой. Однако алюминий – далеко не лучший выбор для кузовов автомобилей. В замена стали на алюминий частично зависит от давления со стороны регулирующих органов чтобы соответствовать стандартам топливной эффективности за счет снижения веса автомобиля, а также соблюдать правила утилизации стандарты.Ключевыми препятствиями являются высокая стоимость первичного алюминия по сравнению с стали и дополнительные затраты на изготовление алюминиевых панелей. И алюминий, и автомобильная промышленность попыталась сделать алюминий рентабельным альтернатива стали. В данной статье анализируется стоимость изготовления и сборки. из четырех различных конструкций алюминиевых кузовов автомобилей, что позволяет сравнивать их с обычными стальные конструкции по текущим ценам на алюминий и с использованием текущего производства алюминия технологии.Затем он пытается определить, может ли алюминий быть альтернативой. производство стали по более низким ценам на первичный алюминий и улучшенные производственные процессы.

ВВЕДЕНИЕ

Производство автомобилей и алюминия стало коммерчески выгодным в примерно в то же время в конце 19 века; есть ссылки к использованию последних в первых с самого их начала. Несмотря на то что сталь предпочитают большинство автопроизводителей, в последние годы изменилась экономия топлива и правила утилизации активизировали попытки автопроизводителей снизить вес.Алюминий предлагает идеальное инженерное решение: его плотность составляет треть от из стали и удовлетворяет требованиям автомобильной материал. Однако весовой алюминий примерно в пять раз дороже, чем стали.

Несмотря на высокую стоимость, в последние два десятилетия количество алюминия в автомобилях неуклонно росла. Проникновение алюминия увеличено с 39 кг (3%). в 1976 г. до примерно 89 кг (7%) в середине 90-х гг. 1 Однако такое использование алюминия за счет стали происходило постепенно. основа, а не результат каких-либо радикальных изменений дизайна. Большая часть проникновения алюминия использовался в трансмиссиях, блоках двигателя и колесах, в основном в виде отливок с некоторые поковки и штамповки. Однако проникновение кованого алюминиевого листа ограничивается кондиционерами и несколькими закрывающими панелями для кузова автомобиля. Проще говоря, доказано, что алюминий можно использовать вместо стали, железа и меди для различные детали в автомобиле.Во всех случаях такая замена снижает вес без снижение производительности, но в большинстве случаев стоимость значительно возрастает. Это увеличение можно противодействовать за счет снижения расхода топлива и повышения способности для перевозки безопасного и электронного оборудования и увеличения срока службы автомобиля, если пользователь, производитель и, возможно, самое главное, законодатель считают, что факторы достаточного достоинства.

Использование большого количества алюминия в серийных автомобилях, в отличие от дорогие малотиражные модели, часто предсказывались, но пока не приходи.Единственный способ, которым алюминий может хоть как-то вытеснить сталь, – это когда алюминиевый лист заменяет сталь в качестве основного материала в шасси или кузов машины. В течение последнего десятилетия производители автомобилей неоднократно попытался оценить состояние алюминиевых автомобилей. Новые виды сплавов и апробированы передовые технологии производства. Интерес был сосредоточен в основном по тестированию подходящих методов соединения. Хонда NS-X был первым (и единственным) алюминиевым автомобилем, выпущенным ограниченным тиражом. бегать.Audi A8 – еще один последний пример роскошной малолитражной полностью алюминиевой космической рамы. дизайн автомобиля.

КУЗОВ БЕЛЫЙ



Рисунок 1. Распределение массы легковых автомобилей.

В то время как алюминий в значительной степени смог победить трансмиссию и теплообменников, шасси, кузов и оборудование должны рассматриваться как области разработки легких конструкций с использованием алюминия.Ключевой вопрос оптимизирует конструкцию, чтобы использовать преимущества алюминия и, в то же время быть рентабельным. Как показано на рисунке 1, на белое тело (BIW) приходится около 27% веса всей средняя машина. Таким образом, именно в БИО происходит масштабное проникновение алюминия. должно произойти.

По частям замена стали алюминием, хотя и обеспечивает свет вес и лучшая коррозионная стойкость алюминия – не оптимальное решение.Поскольку автомобили по-прежнему в основном сделаны из стали, полная переработка конструкции автомобиль необходим для оптимального использования алюминия.

Некоторые алюминиевые и автомобильные компании продвигали алюминиевую конструкцию пространственной рамы, с использованием штамповки, литья и штамповки алюминия. Другие разрабатывали традиционная конструкция unibody, которая представляет собой преимущественно штампованный корпус из алюминия. Хотя оба дизайна продемонстрировали свою функциональность и эффективность, неясно, какая конструкция экономически больше подходит для массового производства.Окончательный успех одного или обоих проектов зависит от прогресса и разработки в области технологии производства алюминия, в частности в алюминиевых штамповках. В этой статье сравниваются и анализируются изготовление и затраты на сборку алюминиевых и стальных автомобильных кузовов двух классов: небольшие, экономичные. автомобили и автомобили среднего размера.

МЕТОДОЛОГИЯ

Производство BIW включает две затраты: изготовление деталей. и сборка деталей.Эти затраты оцениваются с использованием разработанной методики. в Массачусетском технологическом институте Лаборатория систем материалов под названием «Моделирование технических затрат». Технический стоимостное моделирование – это аналитический инструмент на основе электронных таблиц, который разбивает затраты производственного процесса на элементарные этапы процесса. 2,3 Затраты, связанные с каждым этапом, определяются сочетанием инженерных разработок. принципы и эмпирические данные для производственной практики. Факторы включают: проектные характеристики, параметры материалов (например,г., инженерные свойства, материал цены), параметры обработки (например, параметры управления оборудованием, требования к пространству, энергопотребление) и параметры производства (например, объемы производства, лом ставки, время простоя, время обслуживания). Модели также учитывают экономические возможность (т. е. стоимость капитала, связанного с владением оборудованием). Входы преобразуются в оценки постоянных и переменных затрат для каждого производственного шаг. Переменные затраты включают энергию, материалы и непосредственный труд; фиксированные расходы покрыть основное оборудование, необходимое для производственного процесса, включая машины, инструменты для конкретной конструкции, строительные расходы, техническое обслуживание и накладные расходы из косвенных труд.При отсутствии точных и специфичных для объекта данных станок и инструменты затраты можно спрогнозировать на основе проектных спецификаций продукта, используя регрессии, полученные на основе эмпирических данных.



Рисунок 2. Блок-схема методологии оценки затрат на изготовление BIW.

Рисунок 2 поясняет используемую методологию при оценке затрат на изготовление BIW.По дизайну автомобилей список деталей был подготовлен по детальным разобранным чертежам автомобилей.

В список вошли размеры и вес деталей, которые в то время широко использовались. делятся на две группы. Мелкие детали, которые невозможно было прогнать модели затрат, была назначена средняя стоимость в зависимости от их веса. Больше детали классифицировались в зависимости от процесса изготовления: штамповка, литье, или экструзия. Затем каждый из размеров детали был введен в качестве входных данных в соответствующий технологическая модель затрат (штамповка, литье и экструзия) для оценки стоимость изготовления этой части.Процесс повторялся для каждой детали, используя макрос электронной таблицы для оценки стоимости и разбивки затрат (материал, инструменты, стоимость машины, труд) при изготовлении каждой детали. Сумма затрат предоставил общие затраты на изготовление BIW.

Сборочная модель также разработана в Массачусетском технологическом институте. Лаборатория систем материалов использовалась для разработки сметы затрат на сборка BIW. 4 Модель сборки – это TCM, основанная на реляционной базе данных, а не на электронной таблице.BIW собирается путем соединения различных узлов, которые затем соединены вместе на линии окончательной сборки, чтобы сформировать законченный продукт. В модель сборки рассчитывает стоимость с использованием реляционных баз данных для сбора соответствующих информация, необходимая для каждого метода соединения. Затем модель рассчитывает затраты. в зависимости от количества присоединений, которое может быть выполнено на каждой станции во время доступное время. Затем время станции определяет количество станций. что потребуется для указанного объема производства и, соответственно, оборудования и вспомогательные машинные затраты.Для расчета затрат модель сборки выбирает необходимую информацию, хранящуюся в каждой таблице данных для каждого присоединения метод (лазерная сварка, металл в инертном газе [MIG]) сварка, точечная сварка, клепка, клеевое соединение и т. д.) в качестве исходных данных для расчета.

Для сравнения затрат на изготовление и сборку конструкций автомобилей обязательно, чтобы конструкции были одинакового размера. Были проанализированы шесть дизайнов, три из которых являются экономичными компактными автомобилями: полностью стальной Volkswagen Лупо, гибрид Лупо и Audi A2, все они похожи по размеру и габаритам.Сравнение автомобилей среднего размера Форд Контур, Форд P2000 и Audi А8. A8 ориентирован на рынок роскоши и намного больше, чем два других. Для сравнения стоимости изготовления конструкций относительная разница размеры должны быть учтены, поэтому для данного исследования части A8 сравнивались с габаритами форда Контур. Это было сделано путем уменьшения размеров деталей и панелей Audi. А8 в соотношении внешних габаритов двух конструкций.Вес детали также было уменьшено, если предположить, что толщина листа осталась постоянной. Этот Масштабирование позволило сравнить дизайны 1: 1, несмотря на разницу в размерах. Масштабирование нормализует материальные затраты, уменьшая размер инструмента и машина стоит. Эти затраты зависят от размеров детали, полученной опытным путем. производные регрессии.

АНАЛИЗ МАЛЫХ КОНСТРУКЦИЙ АВТОМОБИЛЕЙ

Lupo – это небольшой автомобиль с классической цельной стальной конструкцией.Гибрид Lupo имеет точное внешнее сходство со стальной версией, но двери, капот и крылья изготовлены из алюминия (одна из панелей – из алюминия). магний). Детали тормозной системы, шасси и колес также сделаны из более легкие металлы, чем стальная версия. Внутри машины сохранен вес со специальными сиденьями, рулем и педалями. В Audi A2, конструктивные элементы состоят из профилей и литых узлов, сваренных лазерной сваркой. вместе.Свесные панели изготавливаются из алюминиевого листа, которые затем прикрепляются к космической рамке. В таблице I указано производство детали. и детали веса трех дизайнов.


Таблица I. Данные о деталях для топлива Автомобили эконом-класса

Автомобиль

Количество деталей

Производство

Общий вес детали





190

Штамповки

210 кг

190

Штамповки

166 кг

210

Штамповки (120)
Экструзии (40)
Отливки (50)

153 кг


Рисунок 3, на котором показано изготовление стоимость трех конструкций, ясно показывает экономию на масштабе, связанную с изготовление конструкций.Хотя стальные и гибридные кривые Lupo показывают похожая форма. A2 состоит примерно на 40% из экструдированных и литых деталей, и он сплющивается. ранее, поскольку он не может воспользоваться эффектом масштаба при штамповке. Гибрид Lupo стоит дорого по сравнению со стальной версией на всем производстве. объемы, потому что все крышки изготовлены из алюминия, из которого штраф и дополнительные затраты на инструментальную штамповку всех деталей. A2, на с другой стороны, он был спроектирован как алюминиевый автомобиль, а пространственная рама была оптимизирована. за счет консолидации деталей с использованием крупных, экономичных отливок вместо алюминия штамповки.На рисунке 4 показано абсолютное стоимостная разбивка затрат на изготовление по категориям для двух объемов производства.




Рисунок 3. Затраты на изготовление деталей три маленькие машины.

Рисунок 4.Разбивка по частичной стоимости для малых автомобилей (60 000 и 195 000 автомобилей ежегодно).



Рисунок 5. Стоимость сборки малолитражных автомобилей.

Рисунок 6.Audi Разбивка затрат на сборку А2 по способам стыковки.


Рисунки 3 и 4 показать, что затраты на материалы и инструменты являются самыми высокими Интерес в этом сравнении. Разбивка показывает, что при средних объемах производства (60 000 в год), общие затраты на гибрид Lupo и Audi А2 сопоставимы, хотя стоимость материала А2 выше.Это смещение высокой стоимостью оснастки гибрида. Добавленные затраты учитываются двумя Факторы: пониженная производительность линии, потому что алюминиевый лист имеет тенденцию к разрыву, что требует медленная штамповка и лишние удары для штамповки; увеличенные затраты на штамп из-за к специальным покрытиям для штампов. При большем объеме производства затраты для Гибрида существенно снизятся, потому что капитальные затраты на штамповку процессы распространяются на большие объемы производства.

В этом анализе учитываются только затраты на соединение автомобиля без закрывающих панелей. считались.Таким образом, затраты на соединение стали и гибрида Lupo являются минимальными. то же самое в этом анализе. На самом деле, соединение алюминиевых панелей и магния задняя дверь к стальному unibody приводит к дополнительным расходам, чтобы избежать напряжения и гальваническая коррозия на стыках. В двух конструкциях используются разные технологии соединения. и методы для Lupo единственной используемой технологией соединения является сопротивление точечная сварка. A2 состоит примерно из 35 метров лазерных швов, 20 метров из сварка швом и 1800 заклепок.



Рисунок 7. Общие производственные затраты маленькие автомобили.

Как показано на Рисунке 5, A2 дешевле собирать, за исключением небольших объемов производства (т.е. менее 20000 автомобилей в год) из-за эффекта масштаба, связанного с процессом лазерной сварки.При малых объемах производства высокие капитальные затраты на аппараты лазерной сварки. несет ответственность за высокие затраты. Однако по мере увеличения уровня производства экономия на масштабе приводит к падению цены ниже Lupo. Единственный расходник При лазерной сварке используется азот, который требует незначительных затрат. Большая часть затрат приходится на станок и лазерную головку. Фигура 6 показана разбивка затрат на соединение по технологиям для A2 в объем производства 60 000 автомобилей в год, где преобладают затраты на лазер. в процессе сборки это хорошо видно (около 52%).

Рисунок 7, на котором показано производство в целом стоимость при разных объемах производства, аналогична стоимости изготовления деталей кривые. Гибридные Lupo и A2 конкурентоспособны по цене. Гибридный цельный корпус конструкция намного дороже стального эквивалента, потому что конструкция имеет был оптимизирован для стального автомобиля с добавлением алюминия и магния снаружи панели увеличивают не только материальные затраты, но и затраты на инструменты для штампованные алюминиевые детали.Более того, все не стальные детали в автомобиле штампованы, и поэтому относительно дороже, чем экструдированные профили или литые детали. В при объеме производства 60000 разница в стоимости между А2 и стальной Лупо.

АНАЛИЗ МАШИН СРЕДНИХ РАЗМЕРОВ

Форд Contour – это четырехдверный среднеразмерный стальной цельный автомобиль, использованный в анализе в качестве основного. базовый сценарий. Форд P2000 – это полностью алюминиевый цельный корпус, аналогичный по внешним размерам Форд Контур.Проект P2000 связан с Ford. участие в программе «Партнерство за новое поколение транспортных средств» (PNGV). Конструкция unibody представляет собой сварной алюминиевый лист в конструкции и затворе BIW. панели, литые алюминиевые передняя и задняя стойки амортизаторов, алюминиевая передняя часть подрамник, алюминиевый блок цилиндров и ротор / барабаны из алюминиевого композитного материала.


Таблица II. Данные о деталях для среднего размера Машины

Автомобиль

Количество деталей

Производство

BIW Масса





200

Штамповки

215 кг

288

Штамповки

152 кг

300

Штамповки (160)
Экструзии (75)
Отливки (65)

160 кг
(фактическая масса 249 кг)


Audi A8, большой роскошный автомобиль, был Audi конструкция космического корабля первого поколения.A8 имеет экструдированную раму, состоящую из двух- и трехмерных экструдированных профилей, соединенных алюминиевым литьем под вакуумом узлы. Используемые методы сборки – это пробивные заклепки, сварка MIG и некоторые контактная сварка. Хотя этот 1,8-тонный седан не классифицируется как среднеразмерный. машина для этого анализа, три машины сравнивались из-за наличия данных и отличительные особенности дизайна трех автомобилей. Как обсуждалось ранее, чтобы сравните A8 с двумя другими дизайнами, детали A8 были уменьшены в масштабе до габаритов форда Контур.В таблице II указаны изготовление и вес детали. (уменьшено для A8) детали трех дизайнов, которые были объединены с Стоимость моделей.




Рисунок 8. Стоимость изготовления среднего размера машины.

Рисунок 9.Распределение стоимости запчастей среднего размера автомобилей (60 000 и 195 000 в год).



Рисунок 10. Стоимость сборки среднего размера. машины.

Рисунок 11.Общие производственные затраты автомобили среднего размера.


На рис. 8 показано изготовление детали в целом. расходы на три машины. Это также показывает, что Ford P2000 и Audi А8 намного дороже стального автомобиля. P2000 дороже производить в меньших объемах, чем аналогичный Audi A8, поскольку он состоит из штампованных алюминиевых деталей.Фигура 9 показана абсолютная разбивка затрат на изготовление при производстве. объемы 60 000 и 195 000 автомобилей в год.

Большая часть стоимости P2000 может быть покрыта инструментами. затраты на штампованные детали. Как видно на рисунке 9, затраты на инструмент составляют более 40% затрат при низком уровне производства. объем.

Модель сборки позволяет анализировать затраты на соединение при сборке этих среднеразмерные автомобили без крышек.В таблице III показаны различные способы соединения и их длина в каждой из машин.


Таблица III. Монтажные технологии Используется в автомобилях среднего размера

Автомобиль

Метод соединения

Длина




Точечная контактная сварка

2630 точечных сварных швов

Точечная контактная сварка

2000 точечных сварных швов

Точечная сварка
Сварка МИГ
Пробивные заклепки
Зажимы механические

400 баллов
65 метров
1000 заклепок
150 клинчей


На рисунке 10 показаны затраты на сборку. трех автомобилей при различных объемах производства.Audi А8 – самый дорогой в сборке из трех автомобилей из-за сложности. участвует в использовании различных техник соединения. Капитальные затраты на МИГ сварочное оборудование высокое; однако эффект масштаба можно увидеть в резких снижение затрат с 15 000 до 30 000 автомобилей в год.

Как показано на Рисунке 11, графическая иллюстрация общей стоимости производства при различных объемах производства имитирует кривые затрат на изготовление деталей.Стоимость Audi A8, как правило, выходит за пределы средних объемов производства. В настоящее время оценка оснастки для штамповки алюминия, конструкция алюминиевого цельного корпуса относительно дороже, чем эквивалентная конструкция космической рамы, особенно при низких и средние объемы производства.

ЭКОНОМИКА ЗАМЕНЫ

Анализ затрат на изготовление шести конструкций автомобилей показывает два основных препятствия. превращение алюминия в замену стали: более высокие материальные затраты и более высокие затраты на оснастку алюминиевых панелей.

Производители автомобилей стремятся производить алюминиевые автомобили с такими же общими характеристиками стоит как сталь. Считается, что для этого цена на алюминий должна снизиться. примерно до 1 доллара за фунт (2,2 доллара за кг). Анализ показывает, что это возможно. производить алюминий (5ххх) по указанным ценам методом непрерывной разливки и эксплуатации большая экономия от масштаба. 5 , 6 Однако большая часть алюминия, используемого в панелях внешнего корпуса, представляет собой сплав 6ххх, что относительно дорого в производстве.Рисунок 12 показывает затраты на производство A2, если цена автомобильного алюминиевого листа была упасть до 1 доллара за фунт. Разница между Audi примерно в 320 долларов. A2 и сталь Lupo можно было ожидать при текущем целевом объеме производства. от 60 000 машин (в текущих ценах разница около 510 долларов).





Рисунок 12.Чувствительность продукции А2 затраты на алюминий.

Рисунок 13. Чувствительность производства затраты на алюминиевый лист цена.

Рисунок 14. Чувствительность продукции P2000 затраты при меньших затратах на инструмент.



Аналогичный анализ легковых автомобилей среднего размера объемом 60 000 автомобилей в год показан на рисунке 13.Даже по 1 доллару за фунта, P2000 по-прежнему примерно на 600 долларов дороже, чем Contour.

Дополнительные затраты на инструмент для штамповки алюминия делают алюминий менее выгодным. альтернатива стали, даже по сниженным ценам на материалы, благодаря характеристики алюминия. 7 Например, алюминиевые панели не могут иметь острых фланцев для соединения внутреннего и внешние панели, он имеет тенденцию раскалываться, если углы штамповки слишком острые, и это также обладает большей упругостью, чем сталь, и более чувствителен к загрязнению матрицы так как он относительно мягкий.Как следствие затраты на штамповку алюминия относительно крупнее аналогичной стали по следующим причинам:

  • Более высокие затраты на разработку штампа для компенсации упругого возврата
  • Разработка и нанесение специальных покрытий и смазок на штампы.
  • Более низкая скорость штамповки для предотвращения разрывов и повреждений

На рисунке 14 показан сценарий, в котором это сокращение дополнительных затрат на штамповку алюминия на 50%.В этот оптимистичный сценарий, когда автомобильный алюминиевый лист доступен по цене 1 доллар за фунтов стерлингов и 50% -ное сокращение дополнительных затрат на инструмент для штамповки алюминия, P2000 будет примерно на 300 долларов дороже, чем аналогичный стальной автомобильный кузов. Однако по мере развития технологий проектирования и производства и развития отрасли по мере обучения можно ожидать значительного снижения затрат. Собственно, дизайнерские разработки Audi уже привели к значительному сокращению затрат между первым и автомобили второго поколения.Это произошло за счет объединения частей, замена процессов и упрощение деталей. 8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ конструкции шести автомобилей ясно дает представление об экономике замены алюминия в стальных кузовах автомобилей. Анализ показывает, что:

  • Гибридные конструкции, такие как Lupo-hybrid, служат хорошим примером автомобилей. которые могут достичь стандартов экономии топлива или утилизации. Однако это не экономически выгодное решение для снижения веса, потому что конструкция автомобиля обычно являются вариантами существующей конструкции, в которых частичная замена некоторых закрытий делается с использованием более легких материалов.Таким образом, метод не позволять производителю в полной мере использовать преимущества одного материала и достичь оптимальной эффективности производства.
  • Разбор P2000 и Audi Конструкции A8 (с поправкой на эквивалентный размер) показывают, что при существующем производстве условиях, конструкция космической рамы немного конкурентоспособна по стоимости по сравнению с unibody, в первую очередь из-за более высокой стоимости штамповки алюминия.
  • Анализ технологий соединения первого и второго поколения алюминиевые космические рамы показывают, что можно значительно сократить расходы, так как технология созревает.Audi A8 был самым дорогим из трех автомобилей в своем классе для сборки. С другой стороны, Audi второго поколения А2 вообще дешевле в сборке, чем стальной эквивалент, за исключением очень маленьких объемы производства. В первую очередь это можно отнести к развитию в технологии соединения улучшили понимание лазерной сварки алюминия и более быстрые лазерные сварочные аппараты.

Алюминию еще предстоит преодолеть серьезные технологические и экономические препятствия прежде, чем он сможет заменить сталь в кузове автомобиля.Однако эти препятствия отнюдь не означает непреодолимое, как показал случай с лазерной сваркой алюминия. Превращение производителей алюминия из простых поставщиков материалов в партнерство с автопроизводителями – шаг в этом направлении. Можно ожидать что в области штамповки алюминия в ближайшее будущее. Это, в сочетании с правильным законодательным давлением с точки зрения цели по экономии топлива и рециркуляции могут сделать алюминий значительным, если не первичный материал в кузове авто.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают благодарность Ford. Motor Company и McKinsey & Co. за предоставление ценных данных для этого исследования.

Список литературы

1. M.N. Беккер, Алюминий: новые задачи в сфере переработки и сбыта продукции, JOM , 51 (11) (1999), pp. 2638.
2. Дж. П. Кларк, Techno-Economic Issues in Materials Selection, ASM Handbook Vol.20 Выбор материалов и Дизайн (Парк материалов, штат Огайо: ASM, 1997), pp. 255265.
3. H. Хоэ, Экономический анализ алюминиевого листа и перспективы производства алюминия в Autobody (бакалаврская диссертация, Массачусетский технологический институт, 2000).
4. Ф. Катрак, Д. Полтис и Дж. Мортон, Сталь против алюминия против полимеров: битва за автомобильный кузов Приложения в 21 веке (доклад, представленный на Metal Бюллетени 12-го Междунар. Конф., Сентябрь 1997 г.).
5. А. Келкар, Анализ алюминия в конструкции кузовов автомобилей и ее стратегическое значение для алюминиевой промышленности (Докторская диссертация, Массачусетский технологический институт, 2001).
6. ​​A. Kelkar, R. Roth, and J.P. Кларк, Стоимость обучения при разработке алюминиевых автомобильных кузовов Проекты, представленные в соответствии с JOM .
7. Х. Марти, Моделирование затрат сборки автомобильного кузова с использованием реляционных баз данных (Б.С. Тезис, Массачусетский технологический институт, 1997 г.).
8. F.W. Ostermann, Алюминий Технология материалов для автомобилей (German Press, 1987).

Ричард Рот и Джоэл Кларк с материалы Системная лаборатория в Массачусетсе Технологический Институт. Ашиш Келкар работает в Cisco Systems.

За дополнительной информацией обращайтесь к Ричарду Роту, Массачусетский институт. of Technology, E40-202, 77 Massachusetts Avenue, Cambridge, Massachusetts 02139 США; электронная почта rroth @ mit.edu.


Авторские права принадлежат The Minerals, Metals & Materials Общество, 2001

Прямой вопросы об этой или любой другой странице JOM отправляйте по адресу [email protected]

Почему больше грузовиков не используют алюминиевые кузова?

Как сообщает Алюминиевая ассоциация, первый спортивный автомобиль с алюминиевым кузовом был представлен на автосалоне 1899 года.Однако даже сегодня некоторые производители грузовиков, такие как GMC, Chevy и Ram, по-прежнему в основном полагаются на сталь. Хотя кузова грузовиков изготавливаются не только из алюминия, тем не менее, его использование дает немало преимуществ. Ниже мы рассмотрим различия между алюминием и сталью.

Уменьшенный вес алюминия

Алюминиевые грузовики Ford F-150 | Билл Пульяно / Getty Images

Одно из самых больших преимуществ алюминия перед сталью – это вес. Выбрав алюминиевый, а не стальной кузов, вес грузовика в конечном итоге можно было бы уменьшить до 700 фунтов.А уменьшенный вес обычно означает меньший расход топлива, и в этом случае водители могут ежегодно экономить сотни долларов на эксплуатационных расходах.

Покупатели также могут сэкономить на стоимости нового автомобиля. Производство алюминия дешевле, чем сталь. Соответственно, новые пикапы могут стать дешевле, что позволит большему количеству людей покупать новый, а не подержанный автомобиль.

Постепенное переключение также привело к увеличению срока службы грузовиков. Когда-то считалось, что пикап с пробегом в 100 000 миль превышает его механические ограничения, но в наши дни автомобили могут выдерживать 250 000 миль и более.Отчасти это связано с тем, что более легкие автомобили меньше нагружают топливную систему и шины, что требует меньшего количества ремонтов двигателя.

Устойчивость к коррозии

Алюминиевые сплавы очень устойчивы к ржавчине и коррозии. Это означает, что вам не придется беспокоиться о дырах, поедающих ржавчину в вашем грузовике или в любых его жизненно важных компонентах, таких как двигатель. Сталь же должна быть покрыта оцинкованным слоем цинка. Хотя это обеспечит некоторую защиту, даже малейшие царапины или царапины могут повредить покрытие и сделать нижележащие панели уязвимыми для ржавчины.

Безопасность

Одна из основных причин, по которой многие предпочитают сталь алюминию, связана с безопасностью. В конце концов, более прочный металл, естественно, обеспечит лучшую защиту во время аварии, не так ли? Недавние исследования показывают, что на самом деле эта идея может и не иметь никаких оснований. Алюминиевая ассоциация отмечает, что в недавних испытаниях рам алюминий действительно оказался более прочным, чем сталь.

Ассоциация отмечает, что в ходе испытаний, проведенных Страховым институтом безопасности дорожного движения (IIHS), Ford-F150 был единственным автомобилем, получившим рейтинг Top Safety Pick.Они отмечают, что F150, имеющий алюминиевый корпус, превзошел четыре других пикапа со стальным корпусом. Это произошло во время имитации аварий, имитирующих лобовые столкновения и удары по неподвижным объектам.

Экологически чистый материал

Сталь и алюминий получают из руды. Даже в этом случае процесс рафинирования алюминия чище и производит меньше выбросов, чем при использовании стали. И, в отличие от стали, при производстве не используются вредные химические вещества.Это, естественно, означает, что алюминий – лучший выбор для тех, кто хочет уменьшить углеродный след.

Поскольку алюминий легко перерабатывается, панели кузова могут быть изготовлены из вторичного материала. Также будет очень легко утилизировать кузов грузовика, когда он достигнет конца своего обычного срока службы. По оценкам, 85% всего алюминия получают из переработанных продуктов. В свою очередь, использование переработанных продуктов требует меньше энергии в производственном процессе.

Термообработанный алюминий Преимущества

Чтобы обеспечить эти преимущества, грузовик должен быть изготовлен из термообработанного алюминия серии 6000.Было доказано, что этот тип алюминия не уступает по прочности стальному аналогу. В то же время, его меньший вес и устойчивость к ржавчине просто не могут сравниться со сталью. Поскольку алюминий обеспечивает значительную экономию средств и затрат на техническое обслуживание, возможно, пора большему количеству производителей грузовиков задуматься об этом.

Алюминий в автомобилях: какие алюминиевые сплавы распространены в алюминиевых кузовах автомобилей?

Вы можете спросить себя: «Что делает алюминий в автомобилях таким обычным явлением?» или «Что такого особенного в алюминии, что делает его таким прекрасным материалом для кузовов автомобилей?» не осознавая, что алюминий использовался в автомобилестроении с самого начала производства автомобилей.Уже в 1889 году алюминий производился в больших количествах, лился, катался и формовался в автомобилях.

Производители автомобилей воспользовались возможностью работать с более легким в формовании материалом, чем сталь. В то время существовали только более чистые формы алюминия, которые обычно более мягкие, обладают отличной формуемостью и отличной коррозионной стойкостью, которая сохраняется с течением времени. Эти факторы побудили автопроизводителей отливать в песок и формировать обширные кузовные панели, которые затем вручную сваривали и полировали.

К середине 20-х -х годов -х годов некоторые из наиболее уважаемых автопроизводителей стали применять алюминий в автомобилях.Сюда входят Bugatti, Ferrari, BMW, Mercedes и Porsche.

Почему выбирают алюминий в автомобилях?

Автомобили – это сложные машины, состоящие примерно из 30 000 деталей. Кузова или каркас автомобиля являются самыми дорогими и важными для производства автомобилей.

К ним относятся внешние панели, которые придают форму автомобилю, и внутренние панели, которые действуют как усиление. Панели привариваются к столбам и перилам. Кузова автомобилей включают в себя передние и задние двери, балки двигателя, колесные арки, бамперы, капоты, пассажирские отсеки, переднюю часть, крышу и обшивку пола.

Прочность конструкции – важнейшее требование к кузовам автомобилей. Тем не менее, автомобильные кузова должны быть легкими, доступными в производстве, устойчивыми к ржавчине и обладать такими привлекательными качествами, к которым стремятся потребители, например, превосходными характеристиками отделки поверхности.

Алюминий удовлетворяет этим требованиям по нескольким причинам:

Универсальность

Естественно, алюминий является исключительно универсальным материалом. Формуемость и коррозионная стойкость алюминия позволяют легко обрабатывать его и придавать ему форму.

Он также доступен в различных форматах, таких как алюминиевый лист, алюминиевая катушка, алюминиевая пластина, алюминиевая труба, алюминиевая труба, алюминиевый канал, алюминиевая балка, алюминиевый стержень и алюминиевый уголок.

Универсальность позволяет использовать алюминий в качестве материала выбора для ряда автомобильных применений, которые могут требовать различных характеристик, будь то размер и форма, предел текучести, характер отделки или коррозионная стойкость.

Простота обработки

Рабочие характеристики и универсальность могут быть улучшены с помощью различных процессов изготовления, таких как упрочнение, деформационное и дисперсионное упрочнение, волочение, отжиг, литье, формование и экструзия.Усовершенствованные технологии сварки по-прежнему упрощают соединение алюминия с более безопасными результатами.

Легкий и прочный

Алюминий имеет высокое соотношение прочности и веса, что означает легкость и надежность. Автомобильные тенденции в области алюминия сосредоточены на снижении веса транспортных средств, что является основной целью отрасли, чтобы соответствовать более строгим требованиям по выбросам.

Исследования, проведенные Drive Aluminium, подтверждают, что алюминий в автомобилях снижает вес автомобиля и увеличивает экономию топлива и запас хода электромобилей (EV).Поскольку потребительский спрос и экологические стимулы приводят к увеличению производства электромобилей, мы можем ожидать, что количество алюминия в кузовах автомобилей будет продолжать расти, чтобы компенсировать вес аккумуляторов и снизить выбросы.

Возможность легирования

То, что алюминий может быть легирован рядом элементов для усиления таких качеств, как прочность, электрическая проводимость и коррозионная стойкость, увеличивает его использование в автомобилестроении.

Алюминий разделен на серии сплавов, которые определяются их основными легирующими элементами.Серии алюминиевых сплавов 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx и 7xxx включают сплавы, которые используются в кузовах автомобилей.

Список марок алюминия в кузовах автомобилей

1100

Алюминий серии 1xxx – это самый чистый алюминий из имеющихся. При чистоте 99% алюминиевый лист 1100 чрезвычайно пластичен. Он также демонстрирует отличную коррозионную стойкость. Это был один из первых сплавов, используемых в транспортных средствах, и его продолжают использовать сегодня, прежде всего в теплоизоляторах.

2024

Алюминий серии 2ххх легирован медью.2024 часто используется при производстве поршней, тормозных компонентов, роторов, цилиндров, колес и шестерен, поскольку он демонстрирует высокую прочность и отличное сопротивление усталости.

3003, 3004, 3105

Марганец серии 3ххх из алюминия обладает отличной формуемостью. Скорее всего, вы увидите 3003, 3004 и 3105.

  • 3003 демонстрирует высокую прочность, хорошую формуемость, обрабатываемость и способность к волочению. Он часто используется для автомобильных трубопроводов, панелей, а также для литья под давлением гибридов и электромобилей.Модель
  • 3004 имеет многие характеристики 3003 и может быть дополнительно использована для панелей решетки капота и радиаторов.
  • 3105 имеет отличную коррозионную стойкость, формуемость и сварочные характеристики. Он отображается на кузове автомобиля для использования в крыльях, дверях и обшивке пола.

4032

Алюминий серии 4ххх легирован кремнием. 4032 будет использоваться для поршней, спиральных компрессоров и компонентов двигателей, поскольку он демонстрирует отличную свариваемость и стойкость к истиранию.

5005, 5052, 5083, 5182, 5251

Серия 5xxx – одна из самых популярных для алюминиевых кузовов автомобилей. Его основным легирующим элементом является магний, который, как известно, увеличивает прочность.

  • 5005 обнаруживается в обшивке кузова, топливных баках, рулевых пластинах и трубопроводах.
  • 5052 считается одним из самых пригодных для эксплуатации сплавов и, как следствие, появляется во множестве автомобильных компонентов. Вы увидите это в топливных баках, прицепах для грузовиков, пластинах подвески, панелях для дисплеев, скобах, тормозах дисков и барабанов и во многих других некритичных автозапчастях.
  • 5083 отлично подходит для сложных автомобильных компонентов, таких как основания двигателя и обшивка кузова.
  • 5182 выступает в качестве опоры конструкции кузовов автомобилей. Все, от элементов конструкции до дверей, капотов и концевых пластин переднего крыла.
  • 5251 можно увидеть в обшивке авто.

6016, 6022, 6061, 6082, 6181

Алюминий серии 6xxx легирован магнием и кремнием, они обладают одними из лучших возможностей экструзии и литья и демонстрируют идеальный характер отделки поверхности.

  • 6016 и 6022 предназначены для покрытия автомобильных кузовов, дверей, багажников, крыш, крыльев и наружных пластин, где ключевым фактором является сопротивление вмятинам.
  • 6061 демонстрирует выдающиеся характеристики отделки поверхности, коррозионную стойкость и высокую прочность. Он проявляется в поперечинах, тормозах, карданных валах колес, кузовах грузовиков и автобусов, подушках безопасности и ресиверах.
  • 6082 обладает одной из лучших ударопрочности. Следовательно, он используется для несущего каркаса.
  • 6181 можно использовать как внешнюю обшивку кузова.

7003, 7046

7xxx – самый мощный и высокопрочный сплав класса, легированный цинком и магнием.

  • 7003 – это экструзионный сплав, используемый в основном для изготовления сварных профилей при изготовлении ударных балок, ползунов сидений, усиления бампера, рам мотоциклов и ободов.
  • 7046 имеет полые экструзионные свойства и хорошие сварочные характеристики. Он проявляется в приложениях, аналогичных 7003.

Будущее алюминия в автомобилях

У нас есть все основания полагать, что то, что производители автомобилей заметили в конце 1800-х годов, актуально и сегодня: алюминий – отличный выбор для автомобилей! С момента своего появления на рынке сплавы и улучшенные технологии производства только увеличили использование алюминия в автомобилях.Ожидается, что в сочетании с глобальной заботой об устойчивости и воздействии на окружающую среду алюминий окажет значительное влияние на автомобильную промышленность.

Свяжитесь с нашей квалифицированной командой сейчас

Kloeckner Metals – это поставщик алюминия и сервисный центр полного цикла. Мы сочетаем национальный охват с новейшими технологиями производства и обработки и самыми инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Изготовлены ли автомобили из алюминия?

Cline Collision Center рекламирует владельцев автомобилей в Санта-Розе, Виндзоре, Хилдсбурге, Ронерт-парке, Котати и других городах. Мы специально оборудованы для работы с алюминиевыми автомобилями.Первый вопрос, который может у вас возникнуть, это: сделаны ли автомобили из алюминия? Это не глупый вопрос

. Рамы автомобилей могут быть изготовлены из нескольких различных материалов, включая углеродное волокно, пластик, сталь и алюминий. Идеальные качества рамы автомобиля – легкость и прочность. Меньший вес означает большую топливную экономичность, а прочность обеспечивает более высокие показатели безопасности. Углеродное волокно очень легкое и очень прочное, но, к сожалению, чрезвычайно дорогое, поэтому в основном используется для гоночных и спортивных автомобилей. Все чаще используется пластик, он очень легкий, но не считается самым безопасным материалом.Сталь издавна является традиционным материалом для изготовления автомобильных рам. Сталь дешевле алюминия и прочна. Однако автомобильная промышленность переходит на алюминий, который прочнее, легче стали и не ржавеет.

Алюминий дороже стали и обычно используется в автомобилях высокого класса, таких как Acura NSX, BMW i8, Mercedes-Benz SL-Class, Jaguar XJ, Tesla Model S 60 и других роскошных автомобилях. В 2015 году Ford начал производить Ford F-150 с преимущественно алюминиевым кузовом.Как самый продаваемый автомобиль в Соединенных Штатах, это означает значительный сдвиг в автомобильных тенденциях.

Алюминиевые рамы требуют специализированного ремонта

С ростом количества автомобилей, производимых с алюминиевыми рамами, существует потребность в средствах для ремонта этих автомобилей. Почему вы не можете отнести свой автомобиль с алюминиевой рамой в кузовной цех? Потому что алюминий и сталь могут вызывать коррозию друг друга. Магазин должен быть должным образом оборудован отдельным оборудованием, инструментами и местом для работы с вашим транспортным средством.В противном случае даже стальная стружка от других автомобилей может повредить ваш автомобиль. К счастью, поблизости есть профессиональный автомастерский, в котором есть специально обученные техники и есть все необходимое для ремонта алюминия. Свяжитесь с Cline Collision Center сегодня, чтобы назначить встречу.

Сообщение навигации

Jaguar Land Rover переходит на алюминиевый кузов и экономит немного экологичности

J Jaguar Land Rover (JLR) имеет давние традиции производителя легковых автомобилей премиум-класса с всемирно признанными брендами, эксклюзивный портфель продуктов, отмеченных наградами, глобальную дистрибьюторскую сеть и сильные возможности для исследований и разработок (НИОКР).Стратегия компании основана на трех столпах: «Клиент прежде всего», «Отличные продукты» и «Экологические инновации», поддерживаемые разработкой и применением передовых технологий и процессов.

Искушенные клиенты JLR требуют самого лучшего. Вот почему компания постоянно оценивает качество ИТ-автомобилей и разрабатывает меры по улучшению, чтобы расширить свои предложения продуктов.

Для обеспечения функциональности и формы компания применяет комплексный подход, при котором команды разработчиков, инженеров, специалистов по планированию процессов, производства, управления поставщиками и цепочки поставок работают вместе на протяжении всего процесса создания продукта, чтобы предоставлять лучшие в своем классе продукты.Кроме того, JLR стремится минимизировать свое воздействие на окружающую среду и максимизировать свой более широкий вклад в общество посредством совместной операционной модели, ориентированной на инновационные продукты, эффективность использования ресурсов, процессы замкнутого цикла и инвестиции в сообщества.

Недавно компания была удостоена награды за разработку и реализацию концепции дизайна премиальной облегченной архитектуры на последних автомобилях Range Rover. В этой статье рассказывается, как компания JLR использовала передовые технологии для создания автомобилей, отвечающих высоким ожиданиям клиентов, при одновременном сокращении выбросов углекислого газа.

Новый дизайн мышления

Стратегия

JLR для легковых автомобилей (LWV) предполагает переход от стального кузова к алюминиевому. Он включает в себя решение глобальных проблем с выбросами углекислого газа в автомобилях при производстве автомобилей, которые желают клиенты, в том числе лучшие в своем классе показатели по шуму, вибрации, жесткости (NVH), а также долговечность и безопасность. Результатом является снижение веса кузова и шасси, а также соответствующая вторичная экономия веса – в дополнение к максимальному использованию переработанных материалов и снижению энергопотребления на этапе производства кузова.

Хотя переход от стального корпуса к алюминиевому позволяет снизить вес, сложность производства и проектирования деталей возрастает. Комплексный подход JLR исследовал каждый аспект проектирования и производства, используя новейшие передовые методы моделирования и производства.

Компания JLR поставила цель сэкономить не менее 100 кг по сравнению с аналогичным стальным автомобилем, а для моделей внедорожников Range Rover эта цель составляла 400 кг. «Чтобы облегчить работу, мы хотим добиться значительной экономии, чтобы покупатель действительно почувствовал выгоду», – говорит Марк Уайт, главный инженер подразделения Advanced Body отдела разработки продукции Jaguar Land Rover.

Алюминий стоит больше, чем сталь за фунт, но использование меньшего количества и возможность переработать неиспользованный металл дает значительную экономию и новый взгляд на производственный процесс. «С самого начала мы поняли, что если вы можете утилизировать любой неиспользованный металл в процессе и получить за это максимальную выгоду, разделив его на марки сплава, то его можно довольно быстро превратить обратно в хороший материал по довольно низкой цене и справедливо. низкая энергия », – говорит Уайт. «Мы много работали, прежде всего, над решением технических проблем, связанных с переходом от стали к алюминию, но также пытались сократить разрыв в цене между сталью и алюминием, чтобы сделать его более доступным для широкого применения.”

Ограничения дизайна приводят к появлению бонусов за дизайн

Замена стального корпуса на алюминиевый потребовала от JLR анализа всего процесса проектирования. «Если бы мы продублировали стальной корпус из алюминия, мы бы не получили оптимальную конструкцию. Вместо этого мы посмотрели, что хорошо работает в алюминии, а что нет », – говорит Уайт.

Во-первых, точечная сварка алюминиевых деталей является сложной задачей, поэтому JLR вместо этого обратила внимание на клепку. Техника клепки в сочетании с клеевым соединением создает соединение, которое на самом деле прочнее, чем стальное сварное соединение.В то же время склеивание существенно улучшает долговечность соединений.

JLR использовала инструменты компьютерного проектирования (CAE), в том числе уникальное решение для соединения, чтобы определить наилучшее место для нанесения клея и заклепок и их количество. Заклепки и клеи выполняют две разные функции. Заклепки предназначены для обеспечения высокой прочности, а клей – для обеспечения жесткости, NVH и долговечности. «Это помогает в случае аварии, в этом нет никаких сомнений», – говорит Уайт.«Это улучшает характеристики при столкновении, потому что иметь неразрезной стык всегда лучше, чем иметь одноточечный стык».

Используя клепку и склеивание, JLR сократила количество соединений, необходимых в производственном процессе. «Например, средний стальной седан будет иметь от 5 000 до 6 000 точечных сварных швов. В сочетании со склеиванием нам понадобится всего около 3500 заклепок для модели Jaguar XJ », – поясняет Уайт. Хотя заклепка занимает немного больше времени, чем точечная сварка на стыке, из-за меньшего количества заклепочных соединений среднее время изготовления кузова в белом цвете для алюминиевого автомобиля меньше, чем для аналогичного стального автомобиля.

Еще одна выгода, которую JLR извлекла из переосмысления конструкции, заключалась в сокращении количества деталей. Простая замена материала со стали на алюминий привела к созданию конструкции, в которой потенциально было больше штампованных алюминиевых деталей, чем штампованных стальных деталей. Больше деталей означает более высокие затраты. «Мы сказали, что если для алюминия требуется больше штампованных деталей, есть ли еще одна производственная технология, которую мы должны изучить, чтобы производить алюминиевые компоненты, которые мы не можем производить из стали», – спросил Уайт. «Именно здесь мы начали разрабатывать то, что мы называем тонкостенными отливками под высоким давлением.”

Команда обнаружила, что он может объединить множество деталей в одну отливку под давлением и при этом присоединить ее к остальной конструкции с помощью процесса клепки и соединения. «Например, с помощью переднего амортизатора мы смогли заменить семь стальных деталей всего на одну алюминиевую деталь», – говорит Уайт. «Применительно ко всему автомобилю мы смогли заменить 30-40 стальных деталей примерно на 10 алюминиевых». А меньшее количество деталей, в свою очередь, означало меньшее количество соединений, а также уменьшение количества необходимых заклепок.

Наконец, команда разработчиков JLR активно применила технологию оптимизации при разработке Range Rover и других автомобилей LWV. Несмотря на то, что алюминий легче стали, эффективное использование материала приводит к еще более легким конструкциям и сокращает расходы. «Расширенное программное обеспечение для оптимизации позволяет нам получить правильную геометрию и размер, удаляя ненужный материал там, где он не нужен», – добавляет Уайт.

Jaguar Land Rover, победитель конкурса Altair Enlighten Award 2014 за облегчение транспортных средств, разработал новые методы CAE для имитации аварии, долговечности, шума, вибрации и резкости в конструкции своих автомобилей Range Rover.Параллельно с этим были созданы новые методы моделирования производства для штамповки, литья и соединения легких конструкций транспортных средств.

Алюминиевые сплавы обеспечивают экологичность

Помимо снижения веса и, следовательно, увеличения MPG, переход от стального к алюминиевому кузову дает другие важные экологические преимущества. Например, алюминиевые листы, используемые для изготовления панелей кузова, могут быть изготовлены из переработанного материала.

Алюминиевые автомобили существуют последние 15 лет или около того – и с самого начала были в ДНК Jaguar и Land Rover.Однако многие из алюминиевых автомобилей – это легкие спортивные автомобили с довольно небольшим объемом. «Основное внимание уделялось малому весу, а не высокой прочности и долговечности», – говорит Уайт. Внедорожный внедорожник, такой как Range Rover от JLR, сталкивается с гораздо более жестким рабочим циклом, чем, скажем, высококлассный спортивный автомобиль, проезжающий по трассе несколько сотен миль в год.

Уайт объясняет: «Когда мы начинали, мы действительно хотели убедиться, что мы разработали сплавы, которые подходят для любого производимого нами автомобиля». За последние 15 лет компания JLR разработала несколько высокопрочных алюминиевых сплавов, в том числе следующие:

AC300T61. Это сплав серии 6000, очень пластичный, поэтому он поглощает энергию контролируемым образом, а не вызывает реальное разрушение материала. Когда материал ломается, он начинает терять большую часть своей прочности. Если место разрушения невозможно предсказать, ему не хватает контролируемого поглощения энергии. Уайт говорит: «Мы хотели, чтобы этот материал обладал высокой пластичностью, чтобы получить хорошие характеристики, которые мы называем« характеристиками при столкновении / раздавливании ». Мы разработали его для моделей Range Rover».

AC170. Этот сплав легко поддается формованию, сохраняя при этом высокий уровень прочности.Он затвердевает в окрасочном цехе до прочности, эквивалентной прочности стальной обшивки стального автомобиля. Из него делают крылья, дверные обшивки, боковины кузова и другие сложные внешние обшивки.

RC5754. AA5754 – это стандартный сплав. RC5754 имеет те же свойства, но изготовлен из вторичного сырья. «Мы потратили около трех или четырех лет с одним из наших поставщиков алюминия на разработку этого нового, я бы сказал, сплава с высоким содержанием вторичного сырья», – говорит Уайт. «Он действует так же, как обычный первичный 5754, который можно купить у любого поставщика алюминия, но он постоянно содержит большое количество переработанного металла.Наша цель – получить более 75% переработанного сплава в RC5754 ».

JLR рассматривает другие сплавы, чтобы добавить к ним префикс переработанного содержимого. «Мы начинаем с этого, потому что это довольно популярный сплав. Мы знаем, что можем получить 5754 отдельных поставки лома от отрасли в целом. Это хорошее начало с точки зрения нашей стратегии утилизации », – говорит Уайт.

5754 – это стандартный сплав с хорошо изученными механическими свойствами с точки зрения удлинения и предела прочности на разрыв.«Мы хотим соответствовать всем этим критериям производительности, но то, что мы сделали, разрешено для примесей в сплаве, поэтому мы можем выдерживать более высокий уровень кремния, более высокий уровень железа в сплаве и т. Д.» – говорит Уайт. «Заказчик не заметит разницы, но для нас и окружающей среды это явный победитель», – добавляет он.

Уайт говорит, что углеродный след от использования переработанного алюминиевого сплава также менее вреден для окружающей среды. В зависимости от процесса и количества вторичного сырья для производства вторичных сплавов требуется от 10% до 25% энергии, используемой для изготовления первичного сплава – до 90% экономии энергии и, как следствие, 90% экономии углерода за счет первичных сплавов.«И по мере того, как мы увеличиваем количество вторичного сырья, – говорит Уайт, – в долгосрочной перспективе мы также увидим снижение стоимости металла».

CAE обеспечивает тонкую настройку

JLR использует инструменты CAE для всех аспектов дизайна своих легких алюминиевых кузовов внедорожников. «Все делается в виртуальном мире, а затем мы проводим только проверочные тесты», – говорит Уайт, которые по-прежнему требуются государственным законодательством и органами потребителей. «Нам не нужно тестировать столько, сколько мы когда-то делали. Мы работаем с ними, чтобы убедиться, что машина делает все, что делает на виртуальной платформе.”

Помимо моделирования транспортных средств для результатов аварий, JLR использует CAE для понимания механических свойств используемых материалов. «Например, если мы возьмем штампованную деталь, мы пропустим ее через программное обеспечение и смоделируем производственный процесс», – объясняет Уайт. «Мы получим то, что мы называем истинным размером детали в модели. Допустим, у нас есть панель, которая начинается с плоского листа материала толщиной 1 мм. Он может опуститься до 0,85 мм в тех местах, где он истончился после вытяжки.Мы можем встроить эту модель в наши модели аварий ».

Подобная детальная оценка повторяется на протяжении всего процесса проектирования JLR. «Мы можем записать, сколько повреждений было нанесено в процессе штамповки при создании детали, потому что каждый раз, когда мы помещаем лист металла в пресс-инструмент, мы не только утончаем его, но и используем часть доступной энергии, инертная энергия в процессе штамповки », – добавляет Уайт. «Он больше не вкладывает всю свою силу в аварию, потому что мы использовали часть этой силы при производстве детали.Мы также можем встроить это в модель CAE ».

Этот тип моделирования был недоступен еще 10 лет назад. Раньше «Мы просто взяли бы постоянный калибр и предположили, что вы получите максимальное количество работы от этого постоянного калибра. Это уже не так », – говорит Уайт.

JLR теперь использует термическое моделирование, чтобы посмотреть на реакцию детали на термическое упрочнение, которое также изменит механические свойства в течение срока службы. «Мы даже можем смоделировать, сколько деформационного упрочнения происходит в зависимости от того, где находится деталь в теле.Внешняя панель обшивки будет воспринимать максимальное количество тепла в течение большей части времени, в то время как внутренняя арматура будет получать гораздо меньше тепловой энергии в течение гораздо меньшего времени в той же печи для покрасочного цеха. Мы можем моделировать такой уровень детализации с тепловой точки зрения », – говорит он.

Fidelity будущего

JLR продолжает совершенствовать свои модели. «С каждым новым продуктом, который мы разрабатываем, мы получаем более высокий уровень точности, и мы можем делать больше в виртуальном мире, чем на предыдущих моделях», – говорит Уайт.Компания стремится улучшить методы и сотрудничать с университетами и исследовательскими компаниями, чтобы определить области для улучшения.

Виктория Берт – сотрудник журнала Concept To Reality.

Jaguar Land Rover получил премию Altair Enlighten 2014

Премия Altair Enlighten Award 2014 была присуждена компании Jaguar Land Rover за разработку и реализацию концепции дизайна премиальной облегченной архитектуры на последних автомобилях Range Rover. Премия, вручаемая в сотрудничестве с Центром автомобильных исследований (CAR), является первой программой награждения автомобильной промышленности, созданной специально для признания инноваций в области облегчения веса транспортных средств.

В качестве примера легкой архитектуры премиум-класса в действии новый кузов Range Rover весит всего 288 кг (658 фунтов) по сравнению с массой тела предыдущей модели, равной 498 кг (1096 фунтов), то есть меньше чем на 40%. Значительная экономия была также достигнута на шасси (70 кг, 154 фунта) и трансмиссии (130 кг, 287 фунтов в зависимости от двигателя).

«Мы хотели бы поздравить Jaguar Land Rover с победой в премии Altair Enlighten Award 2014», – говорит Дэвид Мейсон, вице-президент Altair Global Automotive.«Их целостный подход к облегчению транспортных средств и сокращению выбросов CO2 привел к появлению агрессивной и весьма впечатляющей методологии, которая позволяет создавать новые захватывающие архитектуры транспортных средств».

Премия Altair Enlighten Award предназначена для награждения самых больших достижений в области снижения веса каждый год; вызвать интерес со стороны промышленности, инженеров, политиков, преподавателей, студентов и общественности; создать дальнейшую конкуренцию за новые идеи в отрасли; и дать стимул делиться технологическими достижениями.

Что нужно знать о ремонте алюминиевых кузовов для автомобилей

В применении алюминиевых панелей для автомобилей нет ничего нового. Вытяжки и крышки на палубах уже много лет изготавливаются из алюминия. Замена стальных деталей алюминиевыми помогает свести к минимуму уровни веса, что может помочь изготавливать автомобили для определенного класса выбросов.

Фактически, во многих роскошных автомобилях, включая Jaguar, Range Rover, Ashton Martin и Audi, теперь используются почти исключительно алюминиевые детали.Раньше автомобили делали в основном из стали. Это надежный выбор для создания прочного автомобиля, но современный дизайн позволяет создавать легкие и ударопрочные решения из других материалов, которые столь же безопасны и весят гораздо меньше.

Алюминиевые и стальные детали кузовов автомобилей

Ford F-150, пожалуй, самый известный автомобиль, впервые использовавший обширные алюминиевые детали. Хотя стальная рама по-прежнему находится внутри, что придает автомобилю прочную внутреннюю структуру, алюминиевые детали теперь составляют большую часть автомобиля.Меньший вес из-за замены стали также приводит к лучшему расходу топлива для такого большого автомобиля. Это одна из основных причин, по которой сейчас предпочтение отдается алюминию.

Ремонт повреждений алюминия

Ремонт столкновений алюминия сильно отличается от ремонта стали. Сталь обладает «памятью металла», что означает, что ей легко можно вернуть первоначальную структуру. Алюминий более податлив, и для устранения вмятин нужны специальные инструменты. Станция для удаления вмятин из алюминия теперь является стандартным ресурсом для кузовных мастерских, занимающихся ремонтом алюминия.

Алюминий по-разному реагирует на тепло. Это означает, что автомастерские, которые традиционно работали со сталью, должны будут скорректировать свои методы. Слишком много тепла может нарушить целостность алюминия. В связи с этим многие автомобили с обширными алюминиевыми компонентами используют альтернативные методы соединения деталей помимо сварки. Например, у Ford F150 много алюминиевых деталей, соединенных заклепками и специальными клеями. Это заменяет сварку при первоначальной конструкции и, конечно же, при ремонте.

Авторемонтные мастерские должны знать, как выполнять такие ремонтные работы. Те, кто имеет опыт сварки стальных транспортных средств, не могут просто использовать те же методы и инструменты для алюминиевых компонентов. Неправильная сварка алюминия может даже стать проблемой для безопасности, поскольку металл может начать разлагаться после сварки при слишком высоких температурах. Панели могут давать усадку даже при высоких температурах. Техники также должны следить за тем, чтобы случайно не расплавить клеевые соединения при сварке других частей автомобиля.

Популярность алюминия

Почему алюминий становится таким популярным? Правительство продолжает вводить более строгие требования по экономии топлива на автомобили. Все дело в весе, поэтому легкие материалы становятся все более распространенными. Хотя это может быть сложнее исправить, затраты на экономию топлива намного превышают затраты на ремонт.

Может ли ваш автосервис отремонтировать алюминий?

Большинство новых моделей автомобилей, включая Ford F150, содержат в основном алюминиевые компоненты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *