مقالات تجارت آلیاژ مقالاتی از فلزات پرکاربرد
بدنه خودرو بخشی از خودرو است که در نگاه اول مورد توجه قرار می‌گیرد. این بخش از خودرو علاوه بر زیبایی وظیفه امنیت سرنشینان را نیز به عهده دارد. از طرفی وزن اصلی خودرو نیز مربوط به بدنه آن است، بنابراین سازندگان خودرو همواره به دنبال کاهش وزن بدنه و افزایش استحکام آن هستند. آلومینیوم، فولاد و فیبر کربن از جمله مواد ساخت بدنه فلزی خودرو هستند.
تاریخچه بدنه خودرو
اتومبیل‌های اولیه عموماً از چوب ساخته می‌شدند که به تقلید از ارابه‌ها و واگن‌های چوبی بود. آنها عموماً شکل یکسانی داشته و مانند یک جعبه ی چوبی ساده بودند. اما با شروع قرن بیستم تحولی در این صنعت پدید آمد و از فولاد در ساخت آنها استفاده شد. پنل‌های فولادی راحت‌تر شکل می‌پذیرفت و در نتیجه تنوع در شکل خودروها پدید آمد. فولاد تا اوایل دهه ۷۰ در خودروسازی استفاده می‌شد اما در اواخر همان دهه آلومینیوم در کنار فولاد مورد استفاده قرار گرفت. آلومینیوم علاوه بر شکل ظاهری خوب نسبت به فولاد مزایای زیر را داشت:
- کاهش وزن
- حرکت سریعتر
- جذب انرژی بیشتر در تصادفات
- صرف انرژی کمتر تولید
- قابلیت بازیافت
با گذشت زمان و تحولات خودروسازی فیبر کربنی هم پا به عرصه خودرو گذاشت. فیبر کربنی از کنار هم قرار گرفتن رشته‌های باریک کربن ساخته می‌شود. این متریال دو برابر سخت‌تر و ۵ برابر محکم‌تر از فولاد است. البته ساخت فیبر کربنی پرهزینه است و به همین علت در ساخت اتومبیل‌های گران قیمت از آن استفاده می‌شود.
ورقه بدنه خودرو
همانطور که گفته شد بدنه خودرو علاوه بر زیبایی بر ایمنی سرنشینان نیز اثرگذار است. همچنین بدنه خودرو حدود ۳۰ درصد وزن آن را تشکیل می‌دهد. ورق هایی که امروزه در ساخت خودرو به کار می‌رود، شامل فولادهای نرم کششی کم کربن، فولادهایی با استحکام بالا نظیر DP و Trip و ورق های گالوانیزه می‌باشد.
جنس ورق فلزی بدنه خودرو
آلیاژ مورد استفاده در بدنه خودرو باید مستحکم و سبک باشد و ضربه نتواند موجب فروپاشی خودرو شود. در ساخت بدنه خودرو عموماً از ورق استاندارد ASTM A36 و C1010 و ۱۰۴۵ و ۱۱۴۱ استفاده می‌شود. همچنین اخیراً از آلیاژ‌های MS و Trip و DP و CP و TRIP و STRIP که فولادهایی چند فازی با استحکام بالاتر و وزن کمتر است استفاده می‌شود.
فولاد نرم
این فولاد حدود ۰.۱۶ تا ۰.۲۹ درصد کربن، ۰.۴ تا ۰.۷ درصد منگنز، ۰.۱ تا ۰.۵ سیلیکون و مقدار کمی فسفر، سرب و گوگرد دارد. این نوع ورق کشش پذیری مناسبی دارد، اما استحکام تسلیمی آن معمولا زیر ۲۲۰ مگاپاسکال است.
فولادهای کم الیاژ پر استحکام
این فولاد ها HSLA و مخفف High Strength Low Alloy است که به آن فولاد میکرو آلیاژی نیز گفته می‌شود. فولادهای کربن منگنز و فولادهای کم آلیاژ مستحکم جزو این گروه هستند که مقاومت بالا، خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارد. استحکام تسلیمی این گروه زیر ۵۵۰ مگاپاسکال است.
فولادهای استحکام بالا
این فولادها که AHSS هم نامیده می‌شود، بسیار مستحکم بوده و مقاومت آن تا ۲۰۰۰ مگاپاسکال است. این فولادها شامل سه نسل است. نسل اول شامل فولادهای trip و DP و CP و MS و نسل دوم شامل فولادهای TWIP و نسل سوم شامل Q&P است.
ورق گالوانیزه
این ورق که از فرایند نورد سرد تولید می‌شود و محصول کلیدی در صنعت خودروسازی می‌باشد، می‌تواند بر روی قیمت نهایی خودرو موثر باشد. این ورق به علت داشتن مقاومت به خوردگی بالا، ضد زنگ بودن، انعطاف پذیری، رنگ پذیری، مقاومت در برابر نمک‌های محلول در آب، صاف و یکدست بودن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ورق گالوانیزه‌ای که در ساخت خودرو استفاده می‌شود ضخامتی بین ۰.۴ تا ۲ میلیمتر و عرض ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ و ۸۸۰ میلیمتر دارد. توجه کنید که استفاده از ورق گالوانیزه موجب کاهش ۳۰ درصدی قیمت نسبت به موارد مشابه خارجی شده است.
عوامل موثر بر انتخاب خودروسازان
کاهش قیمت، کاهش وزن و افزایش استحکام ورق جزو عوامل موثر در انتخاب ورق فلزی بدنه خودرو می‌باشد. کاهش وزن خودرو منجر به کاهش مصرف سوخت شده و هرچه ورق نازک‌تر و مستحکم‌تر باشد برای خودرو مناسب‌تر است. این ورق‌ها باید جوش پذیری بالا، استحکام کششی بالا، قابلیت شکل پذیری، پرس‌کاری و بازیافت داشته و مقاوم به خوردگی و زنگ زدگی باشند. امروزه بیشتر اتومبیل‌ها با ورق ۰.۷ میلیمتر ساخته می‌شود. توجه کنید که استحکام با فرم دادن فلز افزایش می‌یابد.
استفاده از فیبر کربنی در خودروهای برقی
فیبر کربنی سبک و مقاوم است و به بهبود آیرودینامیکی و افزایش برد خودرو کمک می‌کند. این فیبرها سبک بوده و موجب کاهش وزن خودرو می‌شود. همچنین وجود این فیبرها به افزایش استحکام خودرو کمک می‌کند، زیرا یک ماده مقاوم بوده و استحکامی ۱۰ برابر بیشتر از فولاد دارد. این مسئله به ایمنی خودرو کمک کرده و در هنگام تصادف انرژی بیشتری جذب می‌کند، در نتیجه آسیب به سرنشینان به حداقل می‌رسد. همچنین آیرودینامیک بودن خودرو در مصرف کمتر سوخت نیز موثر است.
ضخامت ورق بدنه خودرو
علاوه بر نوع و جنس ورق، ضخامت آن نیز از عوامل موثر در ساخت بدنه خودرو است. استانداردهای موجود در سطح جهانی نشان می‌دهد که ورق‌هایی با ضخامت ۰.۷ تا ۱.۵ میلیمتر برای بدنه خودرو مناسب است. از آنجایی که این ورق‌ها نقش مهمی در وزن و استحکام دارند، معمولاً خودروسازان از ضخامت ۰.۷ میلیمتر استفاده میکنند و آن را با آلیاژ‌هایی مقاوم‌تر کرده تا از نظر ایمنی مستحکم باشد.
ضخامت ورق خودروهای داخلی
ضخامت ورق‌های فولادی در ساخت خودروهای داخلی با یکدیگر متفاوت است. به عنوان مثال ورق سیاه که در پراید استفاده می‌شود ساخت کشور کره جنوبی و ضخامتی برابر ۰.۷۶ میلیمتر دارد و در ساخت بدنه خودرو پژو ۴۰۵ نیز از ورق سیاه استفاده می‌شود. همچنین خودرو سمند از ورق گالوانیزه نورد گرم ساخت کشور ژاپن به ضخامت ۰.۷ میلیمتر ساخته می‌شود و ورق بدنه ۲۰۶ از ورق گالوانیزه نورد گرم می‌باشد که توسط دو کشور کره جنوبی و روسیه و با ضخامتی حدود ۰.۶۷ میلیمتر تولید شده است. ورق گالوانیزه فولاد مبارکه نیز در ساخت خودروهایی مانند پیکان و پیکان وانت کاربرد دارد.
نتیجه‌گیری
بدنه خودرو از قسمت‌های اصلی خودرو محسوب می‌شود. تولید خودروی خوب و مناسب، ایمن، با دوام و با کیفیت مستلزم دقت در جنس و ضخامت بدنه است. با توجه به مواردی که گفته شد فولاد و مشتقات آن برای ساخت بدنه خودرو ایده آل بوده زیرا آلیاژ‌های فولاد در عین دارا بودن استحکام، انعطاف پذیری و سبکی، قیمت مناسبی هم دارند. ضخامت مناسب برای تولید خودرو بین ۰.۷ تا ۱.۵ میلیمتر است که عموما از ورق ۰.۷ میلیمتر استفاده می‌شود.
