Hliník a automobily - AutoExpert
Hliník a jeho zliatiny sú v automobilovom priemysle pomerne málo využívaným poľom. Okrem výroby ráfikov a hliníkových častí alebo podzostáv je možné na výrobu hliníkových telies použiť aj nové technológie.
Nové vybavenie určené na zvýšenie komfortu a bezpečnosti (airbag, ABS, výstuha priestoru pre cestujúcich, zvuková izolácia, nové IT a komunikačné zariadenia) prinieslo moderným automobilom veľa kilogramov. Dodatočná hmotnosť si vyžiadala aj zvýšenie výkonu motora, čo si štandardne vyžaduje zvýšenú spotrebu paliva. Jediným prijateľným riešením na zníženie spotreby paliva spolu s ekonomickejšími motormi je naďalej zníženie hmotnosti automobilu.
Pretože 10% zníženie hmotnosti môže implicitne spôsobiť 6-8% zníženie spotreby paliva. Zníženie hmotnosti je možné zatiaľ dosiahnuť použitím hliníka a plastov.
Použitie hliníka
Hliník má niektoré vlastnosti, ktoré by automobiloví špecialisti nemohli nedbalo prehliadnuť: nízka hustota, dobrá odolnosť proti korózii a vysoká tepelná vodivosť. Odborníci tvrdia, že každá tona hliníka použitá v automobile znižuje emisie o 20 ton počas celej životnosti automobilu.
Použitie hliníka tiež umožňuje zníženie hmotnosti niektorých komponentov, inštalácií a systémov. Použitím hliníka pri výrobe štruktúr karosérie sa verí, že bude možné dosiahnuť cieľ, ktorý si veľmi želajú odborníci z celého sveta: zníženie spotreby paliva pod 3 litre/100 km.
Medzi výhody použitia hliníka musíme spomenúť aj skutočnosť, že sa jedná o 100% recyklovateľný kov, miera využitia hliníka zo šrotu je v priemyselných krajinách v súčasnosti viac ako 95%. Zároveň opätovné použitie recyklovaného hliníka vo výrobe automobilov umožňuje úsporu 90 - 94% elektrickej energie. Tiež sme spomenuli, že nahradenie ocele hliníkom znamená 90% zníženie znečistenia ovzdušia CO2 v priemyselných oblastiach, kde sa oceľ vyrába.
Krátka história
Musíme si uvedomiť, že používanie hliníka sa začalo v prvých rokoch dvadsiateho storočia. Od roku 1905, ale čo je dôležitejšie od roku 1920, začali byť niektoré časti motora vyrobené zo zliatin hliníka, ako sú karburátory, kľukové skrine, hlavy valcov a piesty motora.
Prvý francúzsky prototyp automobilu s karosériou vyrobenou výhradne z hliníka pochádza z roku 1934 a druhý s názvom Gregoire z roku 1942. Spolu so zdokonalením technológií na výrobu častí z liateho hliníka a ich ďalšie spracovanie oceľové diely a podzostavy na automobile sú nahradené hliníkovými. Najmä v posledných rokoch sa podiel hliníka v automobiloch zvýšil asi o 6% ročne.
Napríklad v roku 1996 štatistika ukázala, že dosiahla spotrebu hliníka na auto 114 kg v USA, 90 kg v Japonsku a 70 kilogramov v Európe. Európske auto teraz obsahuje viac ako 100 kg hliníka pri priemernej celkovej hmotnosti 1100 kg. V závislosti od modelu automobilu sa však hmotnosť použitého hliníka veľmi líši a presahuje 270 kg v prípade vozidla Jaguar, 310 kg v prípade Porche a 384 kg v prípade Audi A8.
Asi pred desiatimi rokmi sa vo Frankfurte predstavilo Audi A2, prvé sériové auto s celohliníkovou karosériou. Táto karoséria bola navrhnutá na základe novej technológie, ktorá bola prvýkrát použitá pred niekoľkými rokmi na Audi A8. Spočíva vo výrobe hliníkových panelov upevnených v priestorovej štruktúre extrudovaných rámov z rovnakého kovu, ktoré zaisťujú potrebnú pevnosť.
Vďaka týmto panelom má auto Audi A2 karosériu, ktorá je o 40% ľahšia ako podobná z oceľového plechu, ale tiež odolnejšia. Použitie hliníka umožnilo aerodynamickejšiu karosériu so koeficientom iba 0,28, ktorá patrila k najlepším v tejto triede. Zároveň má Audi A2 na hliníkovú karosériu 12-ročnú záruku, pretože problém ochrany tohto kovu proti korózii je oveľa jednoduchší.
Mnoho automobilových dielov je v súčasnosti vyrobených z liateho hliníka. Ak v roku 1996 bola priemerná hmotnosť liateho hliníka na automobile 56 kg, z čoho kľukové skrine predstavovali 35%, motor 48% a prevodovka a brzdy 14%, v roku 2005 sa množstvo liateho hliníka zvýšilo na 95 kg, z toho 23% kľukové skrine, 36% motor a 26% brzdy a prevodovka. Nárast bude oveľa vyšší u automobilov, ktoré sa budú v budúcnosti vyrábať s celohliníkovými karosériami.
Výhody hliníka
Používanie hliníka v automobile má veľa výhod. Požiadavky spotrebiteľov, ako sú bezpečnosť, výkonnosť, spotreba paliva a ochrana životného prostredia, sa zlepšujú najmä:
- Dosahovanie dobrej aktívnej bezpečnosti. Brzdná dráha sa skracuje kvôli zníženej hmotnosti stroja. Niekoľko metrov získaných znížením brzdnej dráhy môže znamenať zabránenie nehode. Na ľahšom automobile sú zároveň akcelerácie a spomalenia jednoduchšie, vďaka čomu je agilnejšie a ľahšie sa s ním jazdí.
- Zvyšovanie pasívnej bezpečnosti. V prípade nárazu hliníkové profily absorbujú väčšie množstvo nárazovej energie prostredníctvom deformácie.
- Zníženie spotreby paliva. Zníženie hmotnosti automobilu asi o 100 kg určuje spotrebu paliva 0,6 litra/100 km a zahraniční odborníci tvrdia, že v súčasnosti je možné pri súčasných technológiách na výrobu hliníkových zliatin znížiť hmotnosť automobilov až o 300 kg Tento úspech by znamenal zníženú spotrebu paliva o 1,5 - 2 litre/100 km. Spotreba paliva tiež znižuje emisie. Vypočítalo sa, že zníženie hmotnosti vozidla o 25% môže tiež viesť k zníženiu emisií znečisťujúcich látok o 12,5%.
Keď dizajnéri a vedci zlepšujú chovanie hliníkových zliatin pri únave, tepelných a mechanických nárazoch a vyvíjajú nové technológie na odlievanie a obrábanie týchto častí, čoraz viac výrobcov začne s výrobou hliníkových automobilových krytov. Budúce autá budú do nich rok čo rok obsahovať čoraz viac hliníka a čoraz menej železa.