Плюсы и минусы «алюминизации», или Умеет ли считать деньги господин Пих

Какая легкая архитектура этого внутреннего дома, какие маленькие простенки между окнами, — окна огромные, широкие, во всю вышину этажей... Но какие эти полы и потолки? Из чего эти двери и рамы окон? Что это такое? Серебро? Платина?.. Ах, знаю теперь, Саша показывал мне такую дощечку, она была легка, как стекло... Но как же все это богато. Везде алюминий и алюминий...» Н. Чернышевский. «Что делать?», 1863 г.

Когда был показан концепт Audi Al2, мало кто усомнился в том, что он увидит свет как серийная модель — слишком уж законченным и реальным выглядел автомобиль. Но в одном прогнозы были осторожными: может самый маленький Audi все-таки будет стальным? И вот он появился. Алюминиевый.

A2 уже ждали, и какого-то особого фурора он не произвел — так всегда бывает, когда модель фактически анонсирована за несколько лет до официального дебюта. Но даже когда реальные живые A2 стали все чаще попадаться на европейских улицах, верилось в это как-то не до конца. Еще бы, полностью алюминиевый кузов — мыслимое ли дело в массовом автомобильном производстве! Конечно, алюминий — прекрасный конструкционный материал. Очень легкий, хорошо поддающийся многим видам обработки, устойчивый к коррозии. Но относительно его перспектив в автомобилестроении всегда были (а может быть и остались?) сомнения. На переживания (весьма распространенные!) по поводу прочности алюминиевых конструкций, пожалуй, можно заметить, что 3/4 сухого веса современного пассажирского самолета приходится на алюминиевые детали. И ничего, летают... Но на самом деле это, конечно, не довод: самолеты и автомобили работают в разных условиях.

Большая проблема — стоимость. Чернышевский не зря писал об алюминии: «Но как же все это богато...». Там еще было упоминание про серьги и броши: в середине XIX века алюминий был настолько дорог, что из него делали ювелирные украшения. Конечно, с тех пор многое изменилось, но и сегодня алюминий — довольно дорогой материал, куда дороже стали. В авиации снижение массы — на первом плане, пусть даже за счет увеличения стоимости конечного продукта. В массовом автомобилестроении такой подход неприемлем.

И еще одна проблема — технологическая. При переходе на алюминий производство нужно перестраивать существенно. Точнее — создавать, ибо пока еще никто в таких масштабах легковые автомобильные кузова из алюминия не делал. А делают их не так, как стальные. Audi А8? Да, уже 7 лет выпускается, и многие производственные вопросы на этой модели, безусловно, были отработаны. Но «один в один» перенести все на A2 не получится: A8 — это большой и довольно дорогой автомобиль, и делают их всего 80 в день. Не те масштабы... В общем, сомнений много. Тем более важно разобраться, почему один из самых прагматичных, если так можно сказать, автомобильных концернов сделал на «крылатый металл» немалую ставку.

Недостатки мнимые и истинные

Начнем с механических свойств.
Действительно, сталь тверже и прочнее алюминия. Но, во-первых, алюминий используется не в чистом виде, а в виде сплавов: в основном добавляются магний, марганец и кремний, которые улучшают механические характеристики материала. Не будем также забывать, что нам важны свойства не абстрактного «куска металла», а вполне конкретных деталей. А их прочность и жесткость определяются не только характеристиками материала, но еще формой, размерами... И даже при больших размерах алюминиевая деталь все равно может дать существенный выигрыш в массе. Что же до формообразования, то здесь алюминий предоставляет куда более широкие возможности: из него делают профили настолько сложной формы, что стали даже и не снилось. И это во многом объясняет, почему каркасно-панельный алюминиевый кузов Audi А2 имеет более высокую жесткость, чем стальные. При том, что он на 40% (!) легче аналогичного по размерам стального несущего кузова.

Теперь о технологии.
Да, конечно, переоснащение производства требуется — в технологии производства стальных и алюминиевых кузовов есть определенные различия. Современные стальные кузова практически полностью состоят из штампованных деталей, соединяемых, в основном, сваркой. При «алюминиевом» производстве есть возможность помимо обработки давлением использовать еще и литье, и оно используется, поскольку в ряде случаев выгоднее. Что же касается сварки, то как раз здесь алюминий большой привереда: варится он исключительно только в среде инертного газа и никак иначе. Можно, конечно, как в авиации, соединять детали заклепками, хотя для массового производства это не самый лучший вариант. Но есть и современные технологии — например, лазерная сварка, которой алюминий вполне поддается, и которая за последние годы значительно подешевела. И можно поискать оптимальный вариант: для Audi A2 таковым оказалось сочетание клепки (1800 заклепок), сварки в среде инертного газа (17 метров швов) и лазерной сварки (30 метров швов). Наверное, это дороже, чем сварить стальной кузов, но ненамного.

Однако кое-что есть и в чистом активе. Мы уже упоминали, что применение литья вместо штамповки дает определенный экономический эффект. Если же говорить о самих этих процессах, то в каждом из них алюминий «обходится» намного дешевле стали: он лучше льется, лучше деформируется и требует меньших усилий при штамповке; на порядок меньше изнашиваются дорогостоящие формы, пресс-формы и штампы, дольше служит прессовое оборудование. Кроме того, алюминиевое производство почти безотходно: отходы тут же отправляются в печь, где при температуре около 700°C расплавляются — и снова в работу. Да, алюминий дорогой материал. Но в условиях современного производства он становится конкурентоспособным — благодаря меньшим затратам на обработку.

А что получилось?

Прежде всего — автомобиль, который весит в среднем на 150 килограммов меньше, чем аналоги. Много это или мало? Представьте себе, что вы едете в небольшом автомобиле вчетвером. Потом останавливаетесь и высаживаете из машины двоих взрослых. Как вы думаете, быстрее после этого поедет автомобиль? А расход топлива? Совершенно верно: динамика улучшится, расход топлива снизится. Вдумайтесь: 150 кг — это шестая (!) часть собственной массы автомобиля! Кстати, именно A2 с 1,2-литровым турбодизелем стал «трехлитровым» (потребляющим 3 л/100 км топлива) автомобилем Audi, в то время как у «братьев-фольксвагенов» этого титула удостоился Lupo, который короче на 300 мм, ниже на 150 мм, относится к меньшему классу и весит... почти столько же, сколько A2!

Но это еще не все. Добавьте кузов, который не ржавеет (в привычном нам понимании). Правда алюминий подвержен электрохимической коррозии, особенно когда контактирует со сталью. Но о том, чтобы этого не было, позаботились специалисты Audi. Кроме того, благодаря свойствам материала кузова, у A2 удалось достичь высокого уровня пассивной безопасности: из алюминия удается изготовить сложные по форме и весьма эффективные энергопоглощающие элементы. Ну а в минус (правда, это будет чисто российский минус) мы можем отнести то, что алюминиевый кузов требует особой технологии сварки и окраски. Так что в случае повреждений дорога к «жестянщику дяде Васе» будет заказана. Только — в специализированный центр. Но ведь в аварии лучше вообще не попадать, правда?

http://www.automobili.ru/