i Развернуть спираль— Машины все тяжелее: пассивная безопасность, сложные агрегаты, раз

— Машины все тяжелее: пассивная безопасность, сложные агрегаты, развлекательная электроника… Все это требует более мощных, тяжелых и прожорливых двигателей. Мы должны развернуть «спираль массы» в обратную сторону! Чем легче кузов, тем скромнее нужен мотор, тем компактнее могут быть трансмиссия, шасси, топливный бак, выхлопная система, а значит, и кузов уйдет на следующий виток облегчения!
Золотые слова изрекает инженер Audi Хайнц Холлервегер. Или алюминиевые?

Чем это инженеры Audi занимаются на рабочем месте? Не поверите — фотографируют мумию! В 2006 году сложнейшая рентгеновская установка, с помощью которой в Некарсульме делают контрольные томографические снимки автомобильных кузовов, была использована для получения трехмерного изображения внутренностей ибиса, две тысячи лет назад мумифицированного в египетском Абидосе
Алюминию в автомобиле — больше века: картер двигателя из легкого металла у американских самобеглых колясок Haynes-Apperson был еще в 1895 году, а кузов из литых (!) алюминиевых панелей у автомобиля Pierce Great Arrow — в 1904 году. Компания NSU свой первый алюминиевый автомобиль — Type 8/24 — построила в 1913 году, в 1923 году у Audi появился прототип Type K, а в 1936 году — гоночный Auto Union Type C массой 825 кг…
Концептуальный седан Audi ASF 1993 года — предтеча серийного Audi A8 первого поколения Но старт массовому применению «крылатого» металла в Audi дал в 1982 году Фердинанд Пьех — инженер-провокатор и гениальный менеджер, а в ту пору еще и глава всех инженерных разработок Audi. Призвав в партнеры компанию Alcoa, Пьех начал работы над серийным цельноалюминиевым автомобилем. Сначала в 1985 году появился экспериментальный Audi 100, но его алюминиевый кузов сохранил прежнюю «стальную» архитектуру. А концепт-кар ASF 1993 года уже был построен на основе запатентованного пространственного каркаса Audi Space Frame — и через год превратился в седан Audi A8 первого поколения. Завод в Некарсульме, где начался выпуск «восьмерки», стал главным алюминиевым НТЦ фирмы Audi — теперь это Aluminium and Lightweight Design Center, Центр проектирования алюминиевых и легких конструкций.
— В сфере алюминиевых технологий у нас подавляющее преимущество перед конкурентами, — заявляют инженеры Audi.
И что с того?
Выигрыш в массе у предыдущей Audi A8 по отношению к полноприводным одноклассникам — всего 140 кг, а у сегодняшнего алюминиевого автомобиля размером с Golf преимущество составит лишь около 100 кг. Конечно, «минус» центнер — это снижение на 0,3—0,5 л/100 км расхода топлива и на 8—10 г/км выбросов углекислого газа. А еще — возможность сменить мотор V6 на «четверку», «четверку» — на «тройку»... Но какой ценой?

Алюминий, даром что самый распространенный на земле металл, стоит в пять раз дороже стали: килограмм «крылатого» металла на Лондонской бирже металлов (LME) оценивается в два доллара, стали — в 40 центов. К тому же изготовление алюминиевого кузова требует дорогостоящей технологии сварки, прогрессивные гидроформовка и литье вакуумным методом тоже обходятся в копеечку. Неудивительно, что сполна эту разницу может покрыть лишь цена таких автомобилей, как Audi A8, Ferrari, Aston Martin, Jaguar XJ/XK, Mercedes SLS AMG или Rolls-Royce. Причем новейший Ghost — уже со стальным кузовом, а не с алюминиевым, как Phantom.
Ведь новые сорта стали становятся прочнее, а детали из них — легче и компактнее. Плотность алюминия на треть ниже, чем стали, но, чтобы добиться аналогичной жесткости, алюминиевая деталь должна быть толще: например, стальной лист толщиной 0,8 мм можно заменить алюминиевым — тот будет вдвое легче, но в полтора раза толще (1,2 мм), что не всегда приемлемо из многих соображений.
А еще существует «экологический рюкзак».
— Так мы называем «груз» ущерба окружающей среде от производства алюминия, который несет каждый алюминиевый автомобиль, — говорят люди из Audi.
Литой алюминиевый поворотный кулак в передней подвеске Audi S3 (слева) легче обычного чугунного на 1,5 кг. А каждый сброшенный килограмм неподрессоренных масс, по словам инженеров Audi, позволяет «разгрузить» амортизаторы (и сделать их компактнее) так же, как 5,4 кг облегчения подрессоренной массы кузова Гидроформованные алюминиевые пороги Audi TT. Слева — обычный от купе, а справа — усиленный от TT-родстера: с точно таким же внешним профилем, но более сложной и жесткой внутренней структурой Иными словами, экономичность и экологичность автомобиля с алюминиевым кузовом — это лишь перемещение вредных выбросов из выхлопной трубы машины в трубы ТЭЦ и металлургических комбинатов. Ингольштадтцы, естественно, уверяют, что балласт «рюкзака» можно отыграть в процессе эксплуатации и при утилизации, но…
Опора передней стойки на нынешней Audi A4 (слева) выполнена из девяти штампованных стальных элементов и весит 7,2 кг. Аналогичная деталь на «новом большом кроссовере» (Q7 следующего поколения) будет представлять собой единую алюминиевую отливку массой 3,9 кг. Следующий шаг — такая же опора из магниевого сплава (справа), которая весит всего 2,6 кг, но сначала надо решить проблемы сборки, коррозии и снизить себестоимость — Будущее, конечно, не за цельноалюминиевыми автомобилями, а за комбинированными конструкциями из стали, легких металлов и композитов, — признает инженер Audi Хайнц Холлервегер.
Такими, как кузова родстера и купе Audi TT, на 38% состоящие из стали. Или как новый концептуальный Volkswagen Up! Lite (см. АР №24, 2009), у которого из алюминия выполнены только панели пола и моторный щит. Или как «пятерки» BMW с алюминиевым передком. Даже у новейшей «цельноалюминиевой» Audi A8 теперь стальные центральные стойки кузова — аналогичные алюминиевые оказались бы слишком толстыми.
Детали из алюминия и стали крепятся друг к другу с помощью технологии flowdrill screw — саморезами. Патрон станка раскручивается до 5000 об/мин и сверлит саморезом отверстие с усилием в 1500 Н — в результате металл по его краям плавится, «обтекая» резьбу. Электрохимической коррозии препятствует слой клея между алюминием и сталью. В кузове новой Audi A8 таких саморезов 632 Двадцать лет назад средняя масса деталей из алюминия и легких сплавов в каждом автомобиле составляла 90 кг, сейчас — приближается к 150 кг. Основные «очаги» применения алюминия — энергопоглощающие зоны с запрограммированной деформацией, навесные кузовные элементы (двери, капот, крышка багажника) из относительно дешевого алюминиевого листа, детали подвески, сложные узлы вроде опор передних стоек или стоек кузова, которые эффективнее целиком изготавливать литьем. В Некарсульме все это, конечно, уже разработано. Вот невесомый никелевый ротор турбонагнетателя, вот магниевый картер преселективной коробки S tronic и полуось новой Audi A8 из того же сплава (как говорят инженеры, каждый килограмм вращающихся масс влияет на разгонную динамику так же, как 16 «кузовных» килограммов). Каркас задних кресел Audi TT отлит из поликарбоната, а экспериментальный рычаг подвески для нее же сделан даже не из алюминия, а из угле- и термопластика!

С алюминием работают на заводе в Некарсульме — за 16 лет здесь выпущено 550 тысяч машин с кузовами по фирменной технологии ASF (большинство пришлось на A8). На кузове новой Audi A8 — 20 метров швов лазерной сварки: трехкиловаттный лазер соединяет алюминиевые панели боковины и крыши 180-сантиметровым «невидимым» швом, который после механической зачистки не требует внешней изоляции. А алюминиевую пятую дверь Audi Q5 сваривают по новой технологии CMT (cold metal transfer, «холодный перенос металла»), которая теоретически позволяет соединять даже алюминий и сталь
Так что алюминий — все же не главный и далеко не единственный компонент будущих массосберегающих технологий. Но то, что разворот «спирали массы» начали в Audi почти тридцать лет назад именно с него, с «крылатого» металла, — это факт.


Источник - Autoreview