อลูมิเนียมในรถยนต์: อลูมิเนียมอัลลอยด์ชนิดใดที่พบได้ทั่วไปในตัวถังรถยนต์อลูมิเนียม?

คุณอาจตั้งคำถามกับตัวเองว่า “อะไรที่ทำให้อลูมิเนียมในรถยนต์กลายเป็นวัสดุที่หาได้ทั่วไป” หรือ “อะไรที่ทำให้อลูมิเนียมเป็นวัสดุที่ดีเยี่ยมสำหรับตัวถังรถยนต์” โดยที่ไม่รู้ว่าอลูมิเนียมถูกนำมาใช้ในการผลิตรถยนต์มาตั้งแต่ยุคเริ่มแรกของการผลิตรถยนต์ ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1889 เป็นต้นมา อลูมิเนียมก็ถูกผลิตขึ้นเป็นจำนวนมาก ผ่านการหล่อ รีด และขึ้นรูปในรถยนต์
ผู้ผลิตรถยนต์คว้าโอกาสนี้ไว้ด้วยการใช้วัสดุที่ขึ้นรูปได้ง่ายกว่าเหล็ก ในขณะนั้นมีเพียงอะลูมิเนียมที่บริสุทธิ์กว่าเท่านั้น ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือมีความอ่อนตัวกว่า ขึ้นรูปได้ดี และทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม ปัจจัยเหล่านี้ทำให้ผู้ผลิตรถยนต์หันมาใช้วิธีหล่อทรายและขึ้นรูปชิ้นส่วนตัวถังขนาดใหญ่ ก่อนจะนำไปเชื่อมและขัดเงาด้วยมือ

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ผู้ผลิตรถยนต์ชั้นนำหลายรายเริ่มนำอะลูมิเนียมมาใช้ในรถยนต์ ซึ่งรวมถึง Bugatti, Ferrari, BMW, Mercedes และ Porsche
เหตุใดจึงควรเลือกอลูมิเนียมในรถยนต์?
รถยนต์เป็นเครื่องจักรที่ซับซ้อน ประกอบด้วยชิ้นส่วนประมาณ 30,000 ชิ้น ตัวถังรถหรือโครงกระดูกของรถยนต์ ถือเป็นส่วนที่มีราคาแพงที่สุดและมีความสำคัญที่สุดในการผลิตรถยนต์
ซึ่งประกอบด้วยแผงด้านนอกที่ช่วยเสริมรูปทรงให้กับตัวรถ และแผงด้านในที่ทำหน้าที่เป็นตัวเสริมความแข็งแรง แผงเหล่านี้ถูกเชื่อมเข้ากับเสาและราวบันได ตัวถังรถประกอบด้วยประตูหน้าและหลัง คานเครื่องยนต์ ซุ้มล้อ กันชน ฝากระโปรงหน้า ห้องโดยสาร แผงด้านหน้า หลังคา และพื้น

ความแข็งแรงของโครงสร้างเป็นข้อกำหนดที่สำคัญที่สุดสำหรับตัวถังรถยนต์ อย่างไรก็ตาม ตัวถังรถยนต์จะต้องมีน้ำหนักเบา ราคาไม่แพง ทนทานต่อสนิม และมีคุณสมบัติที่น่าดึงดูดใจที่ผู้บริโภคต้องการ เช่น คุณสมบัติการตกแต่งพื้นผิวที่ยอดเยี่ยม
อะลูมิเนียมตอบโจทย์ความต้องการเหล่านี้ได้ด้วยเหตุผลหลายประการ:
ความอเนกประสงค์
โดยธรรมชาติแล้ว อะลูมิเนียมเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูง อะลูมิเนียมมีความสามารถในการขึ้นรูปและทนต่อการกัดกร่อน จึงง่ายต่อการใช้งานและขึ้นรูป
นอกจากนี้ยังมีจำหน่ายในรูปแบบต่างๆ เช่น แผ่นอลูมิเนียม ม้วนอลูมิเนียม แผ่นอลูมิเนียม ท่ออลูมิเนียม ท่ออลูมิเนียม ช่องอลูมิเนียม คานอลูมิเนียม แท่งอลูมิเนียม และมุมอลูมิเนียม
ความคล่องตัวทำให้อลูมิเนียมเป็นวัสดุทางเลือกสำหรับการใช้งานยานยนต์หลายประเภทที่อาจต้องการคุณลักษณะที่แตกต่างกัน ไม่ว่าจะเป็นขนาดและรูปร่าง ความแข็งแรง ลักษณะการตกแต่ง หรือความทนทานต่อการกัดกร่อน
ความสะดวกในการใช้งาน
คุณภาพและความยืดหยุ่นของประสิทธิภาพสามารถเพิ่มขึ้นได้ผ่านกระบวนการผลิตที่หลากหลาย เช่น การอบชุบแข็ง การชุบแข็งชิ้นงานและการตกตะกอน การดึง การอบอ่อน การหล่อ การขึ้นรูป และการอัดรีด เทคโนโลยีการเชื่อมที่พัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่องทำให้การเชื่อมอะลูมิเนียมทำได้ง่ายขึ้นและให้ผลลัพธ์ที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น
น้ำหนักเบาและทนทาน
อะลูมิเนียมมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูง หมายความว่ามีน้ำหนักเบาและทนทาน แนวโน้มการใช้อะลูมิเนียมในอุตสาหกรรมยานยนต์มุ่งเน้นไปที่การลดน้ำหนักของยานพาหนะ ซึ่งเป็นเป้าหมายหลักของอุตสาหกรรมเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

งานวิจัยของ Drive Aluminum ยืนยันว่าอะลูมิเนียมในรถยนต์ช่วยลดน้ำหนักของรถยนต์ ประหยัดน้ำมัน และเพิ่มประสิทธิภาพระยะทางในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) เนื่องจากความต้องการของผู้บริโภคและแรงจูงใจด้านสิ่งแวดล้อมทำให้มีการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เราจึงคาดการณ์ได้ว่าอะลูมิเนียมในตัวถังรถยนต์จะยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เพื่อชดเชยน้ำหนักของแบตเตอรี่และลดการปล่อยมลพิษ
ความสามารถในการผสมโลหะผสม
อะลูมิเนียมสามารถผสมกับธาตุต่างๆ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติ เช่น ความแข็งแรง การนำไฟฟ้า และความทนทานต่อการกัดกร่อน ทำให้มีการใช้งานเพิ่มมากขึ้นในการผลิตยานยนต์
อะลูมิเนียมถูกแบ่งออกเป็นกลุ่มโลหะผสม ซึ่งกำหนดตามองค์ประกอบโลหะผสมหลัก กลุ่มโลหะผสมอะลูมิเนียม 1xxx, 2xxx, 3xxx, 4xxx, 5xxx, 6xxx และ 7xxx ล้วนเป็นโลหะผสมที่นำมาใช้กับตัวถังรถยนต์
รายชื่อเกรดอลูมิเนียมที่ใช้กับตัวถังรถยนต์
1100
อะลูมิเนียมซีรีส์ 1xxx เป็นอะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงสุดที่มีจำหน่าย แผ่นอะลูมิเนียม 1100 มีความบริสุทธิ์ 99% จึงสามารถขึ้นรูปได้ง่ายมาก อีกทั้งยังมีความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม อะลูมิเนียมนี้เป็นหนึ่งในโลหะผสมแรกๆ ที่ใช้ในยานยนต์ และยังคงถูกนำมาใช้จนถึงปัจจุบัน โดยส่วนใหญ่ใช้ในฉนวนกันความร้อน
2024
อะลูมิเนียมซีรีส์ 2xxx ผสมกับทองแดง โดย 2024 มักใช้ในการผลิตลูกสูบ ชิ้นส่วนเบรก โรเตอร์ กระบอกสูบ ล้อ และเฟือง เนื่องจากมีความแข็งแรงสูงและทนต่อความเมื่อยล้าได้ดีเยี่ยม
3003, 3004, 3105
อะลูมิเนียมแมงกานีสซีรีส์ 3xxx มีความสามารถในการขึ้นรูปได้ดีเยี่ยม คุณน่าจะเห็น 3003, 3004 และ 3105 มากที่สุด
3003 มีความแข็งแรงสูง ขึ้นรูปง่าย ใช้งานได้ดี และมีความสามารถในการดึงขึ้นรูป มักนำไปใช้ในงานท่อยานยนต์ แผงผนัง และงานหล่อขึ้นรูปสำหรับรถยนต์ไฮบริดและรถยนต์ไฟฟ้า
3004 มีคุณลักษณะหลายอย่างที่เหมือนกับ 3003 และยังสามารถนำไปใช้เป็นแผงกระจังหน้าและหม้อน้ำได้อีกด้วย
3105 มีความทนทานต่อการกัดกร่อน ขึ้นรูปง่าย และเชื่อมได้ดีเยี่ยม นิยมใช้ผลิตแผ่นตัวถังรถยนต์ บังโคลน ประตู และแผ่นพื้น
4032
อะลูมิเนียมซีรีส์ 4xxx ผสมซิลิคอน โดย 4032 จะถูกนำมาใช้ในลูกสูบ สโครลคอมเพรสเซอร์ และส่วนประกอบของเครื่องยนต์ เนื่องจากมีความสามารถในการเชื่อมและทนต่อการสึกกร่อนได้ดีเยี่ยม
5005, 5052, 5083, 5182, 5251
ซีรีส์ 5xxx เป็นหนึ่งในซีรีส์ที่ได้รับความนิยมสูงสุดสำหรับตัวถังรถยนต์อะลูมิเนียม ธาตุโลหะผสมหลักคือแมกนีเซียม ซึ่งขึ้นชื่อว่าช่วยเพิ่มความแข็งแกร่ง
5005 ปรากฏอยู่บนแผงตัวถัง ถังเชื้อเพลิง แผ่นพวงมาลัย และท่อ
5052 ถือเป็นหนึ่งในโลหะผสมที่ใช้งานได้ดีที่สุด และมักพบในชิ้นส่วนรถยนต์หลากหลายประเภท คุณจะเห็นโลหะผสมนี้ในถังเชื้อเพลิง รถพ่วงบรรทุก แผ่นกันกระแทก แผงหน้าปัด โครงยึด เบรกดิสก์และดรัม และชิ้นส่วนรถยนต์อื่นๆ ที่ไม่สำคัญอีกมากมาย
5083 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนยานยนต์ที่ซับซ้อน เช่น ฐานเครื่องยนต์และแผงตัวถัง
5182 ปรากฏเป็นเสาหลักด้านโครงสร้างสำหรับตัวถังรถยนต์ ตั้งแต่โครงสร้างยึด ไปจนถึงประตู ฝากระโปรง และแผ่นปิดท้ายปีกหน้า
5251 สามารถมองเห็นได้ในแผงอัตโนมัติ
6016, 6022, 6061, 6082, 6181
ซีรีส์อลูมิเนียม 6xxx ผสมแมกนีเซียมและซิลิกอน มีความสามารถในการอัดรีดและการหล่อที่ดีที่สุด และมีคุณสมบัติการตกแต่งพื้นผิวที่เหมาะสมที่สุด
6016 และ 6022 มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้เคลือบตัวถังรถยนต์ ประตู ฝากระโปรงหลัง หลังคา บังโคลน และแผ่นด้านนอกที่ต้องการความทนทานต่อรอยบุบ
6061 โดดเด่นด้วยคุณสมบัติการเคลือบผิวที่โดดเด่น ทนทานต่อการกัดกร่อน และความแข็งแรงสูง นิยมใช้ในงานโครงสร้างคานขวาง เบรก เพลาใบพัด ตัวถังรถบรรทุกและรถโดยสาร ถุงลมนิรภัย และถังรับลม
6082 มีความต้านทานแรงกระแทกที่ดีที่สุด ดังนั้นจึงนำมาใช้เป็นโครงสร้างรับน้ำหนัก
6181 ทำหน้าที่เป็นแผงตัวถังภายนอก
7003, 7046
7xxx คือโลหะผสมที่มีพลังมากที่สุดและมีความแข็งแรงสูงสุด ผสมด้วยสังกะสีและแมกนีเซียม
7003 เป็นโลหะผสมรีดขึ้นรูปที่ใช้เป็นหลักในการเชื่อมรูปร่างต่างๆ ในการผลิตคานกันกระแทก ตัวเลื่อนเบาะ การเสริมแรงกันชน เฟรมมอเตอร์ไซค์ และขอบล้อ
7046 มีความสามารถในการรีดขึ้นรูปแบบกลวงและมีคุณสมบัติการเชื่อมที่ดี ปรากฏให้เห็นในการประยุกต์ใช้งานที่คล้ายกับ 7003
อนาคตของอลูมิเนียมในรถยนต์
เรามีเหตุผลทุกประการที่จะเชื่อว่าสิ่งที่ผู้ผลิตรถยนต์ได้หยิบยกขึ้นมาในช่วงปลายศตวรรษที่ 1800 นั้นยังคงเป็นจริงอยู่ในปัจจุบัน นั่นคือ อะลูมิเนียมเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับยานยนต์! นับตั้งแต่มีการเปิดตัวครั้งแรก โลหะผสมและเทคนิคการผลิตที่ได้รับการพัฒนายิ่งทำให้การใช้อะลูมิเนียมในรถยนต์เพิ่มมากขึ้น ประกอบกับความกังวลทั่วโลกเกี่ยวกับความยั่งยืนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม คาดว่าอะลูมิเนียมจะมีอิทธิพลอย่างกว้างขวางและลึกซึ้งในอุตสาหกรรมยานยนต์
ผู้แต่ง: ซาร่า มอนติโจ
ที่มา:https://www.kloecknermetals.com/blog/aluminum-in-cars/
(หากละเมิดกรุณาติดต่อเราเพื่อลบทิ้ง)
แก้ไขโดย May Jiang จาก MAT Aluminum