Η Επιστροφή του Αλουμινίου
H χρήση του αλουμινίου στην αυτοκινητοβιομηχανία παρουσιάζει συνεχή αύξηση
με την πάροδο του χρόνου. Πέρα από τους κινητήρες και τις ζάντες, σήμερα
υπάρχουν εφαρμογές ακόμα και στην κατασκευή αμαξωμάτων. Ποιές είναι λοιπόν
οι προοπτικές για την ευρύτερη χρησιμοποίηση του πιο κοινού μετάλλου που
υπάρχει στον πλανήτη μας;
Των Πάνου Φιλιππακόπουλου,
Δημήτρη Αλεξάνδρου
TO 1957 το μέσο αυτοκίνητο περιείχε, κατά μέσον όρο, μόλις 23 κιλά
αλουμινίου. Το 1971 η ποσότητα αυτή έφτασε τα 35 κιλά, ενώ το 1991 τα 73.
Τα πλεονεκτήματα του αλουμινίου και ιδιαίτερα το μικρό βάρος του οδήγησαν
πολύ γρήγορα τους μηχανικούς της αυτοκινητοβιομηχανίας στην προσπάθεια
αύξησης του αριθμού των εξαρτημάτων των αυτοκινήτων που κατασκευάζονται απ?
αυτό το μέταλλο. O κύριος λόγος της χρησιμοποίησής του είναι το χαμηλό του
βάρος σε σχέση με το χάλυβα.
H μείωση του βάρους αποτελούσε πάντα βασική προτεραιότητα στο σχεδιασμό των
αυτοκινήτων, αφού επιτρέπει τη βελτίωση των επιδόσεων και τη μείωση της
κατανάλωσης. Και το αλουμίνιο συνδυάζει το μικρό βάρος με τη μεγάλη αντοχή
σε μηχανικά φορτία. Είναι χαρακτηριστικό, ότι κράματα με βάση το αλουμίνιο
χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ακόμα και ειδικών κρίκων και «γάντζων»
ασφαλείας που χρησιμοποιούνται από τους ορειβάτες κι? από όσους εργάζονται
σε ψηλά κτίρια, εξαρτήματα που ζυγίζουν μόλις 50 γραμμάρια, αλλά αντέχουν
σε φορτία μέχρι 3 τόννων!
Σύμφωνα με την Αμερικανική Ένωση Αλουμινίου η μέγιστη δυνατή χρήση
αλουμινένιων τμημάτων στο σύγχρονο αυτοκίνητο θα μπορούσε να επιφέρει
μείωση του βάρους του μέχρι και 25% και της κατανάλωσης καυσίμου κατά 20%.
Αυτό θα σήμαινε εξοικονόμηση 183 εκατομμυρίων βαρελιών καυσίμου και μείωση
του εκπεμπόμενου διοξειδίου του άνθρακα κατά 65 εκατομμύρια τόννους το
χρόνο.
H μηχανική αντοχή των κραμάτων του αλουμινίου όμως συνδυάζεται και με
αντίστοιχη αντοχή στη διάβρωση, ενώ ένα άλλο πλεονέκτημά του είναι ότι,
είναι πολύ εύκολη η κατασκευή με χύτευση μονοκόμματων, πολύπλοκων
εξαρτημάτων. Εξίσου εύκολη είναι και η επεξεργασία τους στις
εργαλειομηχανές. H κατασκευή ενός εξαρτήματος στον τόρνο από ένα
αδιαμόρφωτο κομμάτι αλουμινίου είναι 40 φορές ταχύτερη απ? ότι με το
χάλυβα. Έτσι το μειονέκτημα που παρουσιάζει σε σχέση με το χάλυβα λόγω της
μικρότερη ελαστικότητάς του, λύνεται με την αύξηση του πάχους των
εξαρτημάτων που κατασκευάζονται απ? αυτό και τα οποία εξακολουθούν παρ? όλα
αυτά να κατασκευάζονται ευκολότερα και να είναι σημαντικά ελαφρύτερα.
Και βέβαια ένα άλλο, εξίσου σημαντικό πλεονέκτημα του αλουμινίου είναι ότι
είναι πολύ εύκολα ανακυκλώσιμο. Κάτι που αντισταθμίζει το αυξημένο κόστος
της αρχικής κατασκευής από «πρωτογενές» αλουμίνιο, αφού από τη στιγμή που
κατασκευάζεται, το υλικό κατασκευής του θα χρησιμοποιηθεί κάποια στιγμή,
στο τέλος της ζωής του εξαρτήματος, για να φτιαχτεί κάτι άλλο. Επομένως, η
ευρύτερη χρησιμοποίηση του αλουμινίου από την αυτοκινητοβιομηχανία μπορεί
να συνδυαστεί με την οργανωμένη συλλογή των αυτοκινήτων που αποσύρονται από
την κυκλοφορία για ανακύκληση των αλουμινένιων τμημάτων τους, το κόστος των
οποίων μπορεί έτσι να περιοριστεί.
Μια από τις πρώτες και από τις πιο διαδεδομένες χρήσεις των κραμάτων
αλουμινίου αφορά την κατασκευή τμημάτων του κινητήρα. H πρώτη εφαρμογή
είναι η κατασκευή εμβόλων και διωστήρων. Εδώ το χαμηλό βάρος έχει σαν
αποτέλεσμα τη μείωση των αδρανειακών φορτίων λόγω της παλινδρομικής κίνησης
και τη μικρότερη επιβάρυνση του στροφαλοφόρου ενώ, η υψηλή θερμική
αγωγιμότητα, ευνοεί την ταχύτερη απαγωγή θερμότητας από τον κύλινδρο. Με
αυτό τον τρόπο μειώνεται η θερμοκρασία της επιφάνειας του εμβόλου μέχρι και
200 βαθμούς σε σχέση με το έμβολο από χυτοσίδηρο. Επίσης δεν παρατηρείται
διάσπαση του λιπαντικού λόγω υψηλής θερμοκρασίας, κάτι που επιφέρει τη
δυσάρεστη εναπόθεση άνθρακα.
H δυνατότητα παραγωγής με χύτευση σε καλούπια είναι επίσης σημαντικό
πλεονέκτημα. Από την άλλη πλευρά, βασικό μειονέκτημα των αλουμινένιων
κινητήρων είναι ότι είναι θορυβώδεις. Στα μειονεκτήματα επίσης θα πρέπει να
αναφέρουμε την απαίτηση εμβόλων μεγαλύτερης διατομής (για λόγους που έχουν
σχέση με την αντοχή τους στα μηχανικά φορτία), κάτι όμως που ευνοεί το
ρυθμό απαγωγής θερμότητας. Τέλος, ο μεγαλύτερος συντελεστής θερμικής
διαστολής επιβάλλει το σχεδιασμό του εμβόλου με μεγαλύτερες ανοχές.
Πολύ συχνά κατασκευάζονται από αλουμίνιο και οι κυλινδροκεφαλές, αλλά και
ολόκληρο το «μπλοκ» του κινητήρα. Σ? αυτή την περίπτωση, πέρα από το
πλεονέκτημα του χαμηλού βάρους, η υψηλή αγωγιμότητα επιτρέπει την καλύτερη
ψύξη του κινητήρα, γι? αυτό και πολλοί κινητήρες αυτοκινήτων υψηλών
επιδόσεων είναι κατασκευασμένοι από ελαφρά κράματα αλουμινίου.
Λιγότερο συχνή είναι η χρήση του αλουμινίου στην κατασκευή της πολλαπλής
εισαγωγής. Εδώ η καλή θερμική αγωγιμότητα επιτρέπει την ταχύτερη θέρμανση
του μίγματος αέρα-καυσίμου. Επίσης, καλύτερη είναι και η ρύθμισή του, λόγω
της μείωσης των μεταβολών της πίεσης που εμφανίζονται μεταξύ των κυλίνδρων,
έτσι ώστε ο κινητήρας να παρουσιάζει λιγότερους κραδασμούς.
Μια από τις πιο διαδεδομένες εφαρμογές του αλουμινίου είναι στους τροχούς
ελαφρών κραμάτων. Εκτός από το αισθητικό αποτέλεσμα, η μείωση του βάρους
των τροχών (μη φερόμενη μάζα) μειώνει ανάλογα και τα αδρανειακά φορτία λόγω
αναπηδήσεων καθώς και την καταπόνηση του συστήματος της ανάρτησης. Το
μειονέκτημα είναι ότι ένα πολύ ισχυρό χτύπημα μπορεί να σπάσει τον τροχό
και να τον καταστρέψει, ενώ σε περίπτωση που θα ήταν κατασκευασμένος από
χυτοσίδηρο θα στράβωνε και θα μπορούσε να επισκευαστεί.
TO ΑΛΟΥΜΙΝΙΟ ΣΤΑ ΑΜΑΞΩΜΑΤΑ
'Ηταν όμως αναπόφευκτο να γίνουν προσπάθειες και για την επέκταση της
χρησιμοποίησής του στα αμαξώματα, αφού βασικοί στόχοι των κατασκευαστών
τους είναι η μείωση του βάρους τους και η αύξηση της αντοχής τους στη
διάβρωση. Από τη στιγμή λοιπόν που το αμάξωμα αντιπροσωπεύει σήμερα μεταξύ
20% και 30% του συνολικού βάρους κάθε αυτοκινήτου είναι ευνόητο ότι είναι
σημαντικός ο ρόλος του αμαξώματος στην προσπάθεια μείωσης του βάρους.
Ιδιαίτερα εκτεταμένη εφαρμογή βρήκε κατ? αρχάς το αλουμίνιο στην κατασκευή
των αυτοφερόμενων πλαισίων και αμαξωμάτων σπορ αυτοκινήτων υψηλών
επιδόσεων. Στην περίπτωση αυτή, η μείωση του βάρους με την ταυτόχρονη
βελτίωση της ακαμψίας και αντοχής του πλαισίου ήταν βασικές προτεραιότητες.
Παράλληλα η αύξηση του κόστους δεν έχει ιδιαίτερη σημασία, αφού η τελική
τιμή του προϊόντος είναι ήδη αρκετά υψηλή.
Κλασικό παράδειγμα είναι το NSX της Χόντα, όπου οι Ιάπωνες πειραματίστηκαν
εκτεταμένα στη χρήση του αλουμινίου, αποκομίζοντας σημαντική εμπειρία. H
ποσότητα του αλουμινίου που χρησιμοποιήθηκε στο τελικό μοντέλο, έφτασε το
31,3% του συνολικού βάρους ξεπερνώντας κατά πολύ το 7,2% που βρίσκουμε στο
μέσο αυτοκίνητο.
H εφαρμογή περιελάμβανε την κατασκευή του πλαισίου, αλλά και τμημάτων του
αμαξώματος. Το πρώτο αποτέλεσμα ήταν η μείωση του βάρους κατά 200 κιλά, σε
σχέση με το συμβατικό σχεδιασμό με χάλυβα. H επίδραση που είχε στις
επιδόσεις ήταν εντυπωσιακή. Για παράδειγμα, στα 0-400 μ. ο χρόνος μειώθηκε
από τα 14,8΄΄ στα 13,8΄΄.
Πέρα όμως από τη μείωση του βάρους η χρήση συγκεκριμένων τύπων κραμάτων
αλουμινίου είχε σαν αποτέλεσμα την επίτευξη υψηλής ακαμψίας του πλαισίου.
Τα διαφορετικά κράματα που χρησιμοποιήθηκαν φαίνονται στον πίνακα 2.
Ανάλογη είναι και η περίπτωση του Avus της Αουντι, του οποίου το
αυτοφερόμενο πλαίσιο είναι κατασκευασμένο εξ ολοκλήρου από κράματα
αλουμινίου. Για να αντιμετωπίσουν τους περιορισμούς αντοχής του υλικού οι
μηχανικοί της εταιρίας χρησιμοποίησαν διατομές μεγαλύτερου πάχους, ειδικά
στα τμήματα που ήταν σχεδιασμένα να απορροφούν την ενέργεια πρόσκρουσης.
Παρ? όλα αυτά, η εξοικονόμηση του βάρους είναι σημαντική. H μείωση του
βάρους δε, είχε σαν αποτέλεσμα και τη μείωση των φορτίων που φέρει η
κατασκευή και κατά συνέπεια την ευκολότερη σύνδεση των τμημάτων.
Αλλο ενδιαφέρον στοιχείο είναι ότι η εύκολη μορφοποίηση των δοκών, που
αποτελούν το αυτοφερόμενο πλαίσιο, μείωσε σημαντικά τον αριθμό των
επιμέρους τμημάτων. Αν το υλικό κατασκευής ήταν ο χάλυβας ο αριθμός θα
έφτανε τα 300, ενώ στην περίπτωση του αλουμινίου περιορίστηκε στα 100.
Το υψηλό κόστος όμως καθώς και η μικρή ελαστικότητα του αλουμινίου, που
δυσκολεύει την επισκευή του αμαξώματος σε περίπτωση χτυπήματος, δεν είχαν
επιτρέψει μέχρι τώρα τη μαζική χρησιμοποίησή του, ενώ ένας άλλος
ανασταλτικός παράγοντας στο παρελθόν ήταν η έλλειψη υπερυπολογιστών, η
εντατική χρησιμοποίηση των οποίων είναι απαραίτητη για τη μελέτη ενός
αλουμινένιου αμαξώματος. Από την άλλη πλευρά, η αύξηση του βάρους των
αμαξωμάτων, που παρατηρείται τα τελευταία χρόνια σαν αποτέλεσμα των
προσπαθειών για βελτίωση της παθητικής ασφάλειας, αύξησε ακόμα περισσότερο
το ενδιαφέρον για τη χρησιμοποίηση ελαφρών υλικών για την κατασκευή
αμαξωμάτων και ιδιαίτερα του λιγότερο «εξωτικού» απ? αυτά, του αλουμινίου
(που είναι το πιο κοινό μέταλλο στη Γη και το τρίτο πιο κοινό στοιχείο μετά
το οξυγόνο και το πυρίτιο).
Σήμερα λοιπόν φτάσαμε στο σημείο, μετά από τις ειδικές κατασκευές
περιορισμένης παραγωγής, να προετοιμάζεται η παραγωγή του πρώτου μοντέλου
μαζικής παραγωγής με αμάξωμα εξ ολοκλήρου από αλουμίνιο, του A8, νέας
«ναυαρχίδας» της Αουντι. Ένα γεγονός που η εταιρία φρόντισε να προβάλλει
ιδιαίτερα, με τη διοργάνωση σχετικής τεχνικής ημερίδας στο 'Ινγκολσταντ για
τους εκπροσώπους του ευρωπαϊκού Τύπου. H προσπάθεια αυτή της Αουντι δεν
είναι τυχαία, αφού η γερμανική εταιρία ασχολείται με την εξέλιξη της
σχετικής τεχνολογίας εδώ και 10 χρόνια. Για την εξασφάλιση δε της επιτυχίας
αυτού του εγχειρήματος προχώρησε σε συνεργασία με την αμερικανική Alcoa,
τον μεγαλύτερο κατασκευαστή αλουμινίου στον κόσμο.
NEA ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ MIA NEA ΕΦΑΡΜΟΓΗ
H μέχρι τώρα εμπειρία από τη χρησιμοποίηση του αλουμινίου στην κατασκευή
των αμαξωμάτων αφορούσε κυρίως «αναρτημένα» μέρη (π.χ. πόρτες, καπό,
προφυλακτήρες κ.λπ.). H κατασκευή όμως ολόκληρου του αμαξώματος, δηλαδή και
του «σκελετού» και των εξωτερικών επιφανειών, είναι κάτι εντελώς
διαφορετικό. Και απαιτεί διαφορετικό σχεδιασμό και διαφορετική
κατασκευαστική τεχνολογία σε σχέση με τα χαλύβδινα αμαξώματα για να
καλυφθούν οι ίδιες απαιτήσεις όσον αφορά την ακαμψία του αμαξώματος και την
απορρόφηση ενέργειας κατά τις συγκρούσεις.
Για την κατασκευή του αμαξώματος του A8 θα χρησιμοποιηθούν τμήματα
κατασκευασμένα με διάφορες μεθόδους, με χύτευση, διέλαση ή από φύλλα
αλουμινίου. Ειδικά για το «σκελετό» (πλαίσιο) του αμαξώματος, που αποτελεί
και το τμήμα που δέχεται το μεγαλύτερο μέρος των μηχανικών φορτίων,
αναπτύχθηκε κι ένα νέο κράμα αλουμινίου-πυριτίου σε συνδυασμό με τις νέες
μεθόδους κατασκευής.
Το αποτέλεσμα είναι ότι αυτό το αλουμινένιο πλαίσιο έχει μεγαλύτερη ακαμψία
από τα αντίστοιχα χαλύβδινα (π.χ. η στατική στρεπτική ακαμψία του είναι
μεγαλύτερη κατά 40% από του Αουντι 100) επιτυγχάνοντας παρ? όλα αυτά μία
μείωση βάρους της τάξης του 40%.
Για το σχεδιασμό του αμαξώματος χρειάστηκε φυσικά η χρησιμοποίηση μεθόδων
υπολογισμού σε υπερυπολογιστή, ώστε να προσδιοριστεί και να βελτιωθεί η
μηχανική συμπεριφορά του πριν την κατασκευή των διαφόρων μερών του. Για
παράδειγμα, η εξομοίωση του μπροστινού χτυπήματος σε σταθερό εμπόδιο
χρειάστηκε την «ανάλυση» του αμαξώματος σε 38.000 στοιχεία, ενώ 23.000
στοιχεία υπολογίστηκαν για την εξομοίωση της πλευρικής πρόσκρουσης.
Ποιό είναι το τελικό αποτέλεσμα, όσον αφορά το βάρος του αυτοκινήτου;
Σύμφωνα με τα στοιχεία που μας έδωσαν οι άνθρωποι της Αουντι, ένα
προσθιοκίνητο Αουντι 100 με κινητήρα V6 και χειροκίνητο κιβώτιο ζυγίζει
1348 κιλά, ενώ το βάρος ενός αυτοκινήτου κατασκευασμένου με την τεχνολογία
που ανέπτυξε για τη χρησιμοποίηση του αλουμινίου η εταιρία είναι μόλις 1121
κιλά. Μια σημαντική διαφορά, δηλαδή, που θα επηρεάσει ανάλογα και την
κατανάλωση.
Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο που έπρεπε να λάβουν υπ? όψη τους οι σχεδιαστές
του αλουμινένιου αμαξώματος, είναι η ενέργεια που απαιτείται για την
κατασκευή του (συμπεριλαμβανομένης και της ενέργειας που χρειάζεται για την
παραγωγή του αλουμινίου). Εδώ σημαντικός παράγοντας είναι η δυνατότητα
ανακύκλησης του αλουμινίου. Έτσι, ενώ για την κατασκευή του αμαξώματος με
«πρωτογενές» αλουμίνιο χρειάζεται 30% περίπου περισσότερη ενέργεια απ? ότι
για ένα αντίστοιχο χαλύβδινο αμάξωμα, η κατασκευή με ανακυκλωμένο αλουμίνιο
απαιτεί μόλις το 25% περίπου αυτής της ενέργειας. Για την κατασκευή λοιπόν
αλουμινένιων αμαξωμάτων σίγουρα πρέπει να ληφθεί υπ? όψη η μακροπρόθεσμη
προοπτική ανακύκλησης του αλουμινίου τους μετά την απόσυρσή τους από την
κυκλοφορία. Και βέβαια, στο συνολικό ενεργειακό ισοζύγιο πρέπει επίσης να
ληφθεί υπ? όψη η σημαντικά μειωμένη κατανάλωση των αλουμινένιων
αυτοκινήτων.
Τέλος, ένα θέμα ιδιαίτερα ενδιαφέρον για τον καταναλωτή είναι αυτό των
επισκευών σε περίπτωση χτυπήματος. Οι μηχανικοί της Αουντι έχουν προβλέψει
ειδικές μεθόδους επισκευών, που συχνά περιλαμβάνουν αντικατάσταση
παραμορφωμένων τμημάτων του αμαξώματος με μεθόδους σύνδεσής τους (ηλώσεις
κ.λπ.) ανάλογες μ? αυτές που χρησιμοποιούνται στην αεροπορική βιομηχανία.
Οι περισσότερες επισκευές θα γίνονται στα κοινά συνεργεία των αντιπροσώπων,
μια και στις περισσότερες περιπτώσεις οι μέθοδοι επισκευής είναι ανάλογες
με αυτές που χρησιμοποιούνται στα χαλύβδινα αμαξώματα, ενώ ορισμένες
δύσκολες επισκευές σε παραμορφώσεις του πλαισίου (γύρω στο 5% των
ατυχημάτων) θα πραγματοποιούνται σε ειδικά κεντρικά συνεργεία.
Σιγά σιγά λοιπόν, το αλουμίνιο φαίνεται πως βρίσκει το δρόμο του και στην
κατασκευή των αμαξωμάτων, καθώς η ανάγκη για μείωση του βάρους έρχεται και
πάλι στο προσκήνιο. Δυσκολίες υπάρχουν ακόμη, αλλά το γεγονός είναι ότι
υπάρχουν και μεγάλα πλεονεκτήματα. Κι αυτά είναι αρκετά για να δώσουν το
κίνητρο στους μηχανικούς της αυτοκινητοβιομηχανίας να βρουν τεχνικές λύσεις
που να ξεπερνούν αυτά τα προβλήματα. Το έχουν καταφέρει πολλές φορές στο
παρελθόν και δεν υπάρχει κανένας λόγος να μη το καταφέρουν και τώρα._Π.Φ.,
Δ.Α.
Τμήμα Τύπος Κράματος Σκοπός χρήσης
Εξωτερικά 6000 Εύκολη μορφοποίηση
αμαξώματος Αντοχή στη διάβρωση
Εσωτερικά 5052-0 Εύκολη μορφοποίηση
αμαξώματος Αντοχή στη διάβρωση
Αυτοφερόμενο 5182-0 Υψηλή αντοχή
Εύκολη συγκόλληση
Πλευρικές δοκοί 6000 Παραγωγή με
Εύκολη συγκόλληση
Πίνακας 2.
H χρήση του αλουμινίου στην αυτοκινητοβιομηχανία αυξάνεται όλο και
περισσότερο τα τελευταία χρόνια.
Σχεδιάζοντας το Avus οι μηχανικοί της Αουντι εκτιμούσαν ότι η χρήση του
αλουμινίου θα μπορούσε να επιφέρει μείωση του βάρους, σε σχέση με το
χαλύβδινο μοντέλο, μέχρι και 40%.
H χρήση του αλουμινίου για το αυτοφερόμενο πλαίσιο του NSX βελτίωσε
θεαματικά τις επιδόσεις του αυτοκινήτου.
H χρήση του αλουμινίου είναι εκτεταμένη στην κατασκευή εξαρτημάτων του
αυτοκινήτου.
Διωστήρες από αλουμίνιο.
H χρήση αλουμινίου στην πολλαπλή εισαγωγής βοηθά την ευκολότερη θέρμανση
του μίγματος.
Εισαγωγή στροβιλοσυμπιεστή από αλουμίνιο.
Πέρα από την αισθητική πλευρά οι τροχοί ελαφρού κράματος βελτιώνουν και τη
δυναμική συμπεριφορά του αυτοκινήτου.
Το αλουμινένιο πλαίσιο του A8 της Αουντι, του πρώτου αυτοκινήτου μαζικής
παραγωγής με αμάξωμα κατασκευασμένο εξ ολοκλήρου από αλουμίνιο.
H επισκευή του αλουμινένιου πλαισίου μετά από μία σύγκρουση, μπορεί να
περιλαμβάνει ακόμα και αντικατάσταση ολόκληρων μερών του.
Και το αλουμινένιο αμάξωμα της Αουντι, όπως και τα χαλύβδινα, θα
περιλαμβάνει παραμορφούμενες δοκούς για την απορρόφηση της ενέργειας
πρόσκρουσης σε περίπτωση ατυχήματος.
Τι είναι το αλουμίνιο;
Το αλουμίνιο είναι ένα μάλλον νέο βιομηχανικό υλικό, μια και η χρήση του
έχει αρχίσει τα τελευταία 100 χρόνια. Παρ? όλα αυτά έχει βρει ένα πλήθος
από εφαρμογές και σήμερα θεωρείται το δεύτερο σε χρήση μεταλλικό υλικό μετά
το χάλυβα.
H εκτεταμένη του χρήση οφείλεται σε μια σειρά από μοναδικές ιδιότητες που
κατέχει και το κάνουν ιδιαίτερα ελκυστικό, όπως:
- ευκολία κατεργασίας
- χαμηλό βάρος
- αντοχή στη διάβρωση
- πολύ καλή θερμική αγωγιμότητα.
Το βασικό του μειονέκτημα είναι το χαμηλό μέτρο ελαστικότητάς του, σχεδόν
το ένα τρίτο του χάλυβα. Αυτό σημαίνει ότι κάτω από το ίδιο φορτίο η
παραμόρφωση του αλουμινίου είναι τριπλάσια του χάλυβα.
H πρώτη ύλη για την παραγωγή του αλουμινίου είναι ο βωξίτης, τον οποίο
βρίσκουμε σε μεγάλες ποσότητες και στην Ελλάδα. Μετά από τον καθαρισμό του
ορυκτού από τις ξένες προσμίξεις (εμπλουτισμός), το υλικό που μένει
ονομάζεται πλέον αλουμίνα (Al2O3). Με ηλεκτρόλυση του τήγματος της
αλουμίνας παράγεται στοιχειακό αλουμίνιο εξαιρετικής καθαρότητας.
Χαρακτηριστικό αυτής της μεθόδου παραγωγής είναι η κατανάλωση πολύ μεγάλης
ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας και η ανάγκη διατήρησης της θερμοκρασίας σε
πολύ υψηλά επίπεδα.
H αντοχή του αλουμινίου στη διάβρωση οφείλεται σε ένα «φιλμ» τριοξειδίου
του αλουμινίου, το οποίο σχηματίζεται στην επιφάνεια (διαδικασία ανοδίωσης)
και προστατεύει το υλικό από την παραπέρα διάβρωση. Στην καθαρή του μορφή
το αλουμίνιο είναι υλικό μαλακό, όλκιμο και με μικρή αντοχή. Γι? αυτόν το
λόγο στην βιομηχανική του εφαρμογή εμφανίζεται με τη μορφή κραμάτων. Τα
υλικά που χρησιμοποιούνται κυρίως για τα κράματα αυτά, είναι ο χαλκός, το
μαγγάνιο, το μαγνήσιο, το πυρίτιο και ο ψευδάργυρος. Κλασικό παράδειγμα
κράματος είναι το ντουραλουμίνιο, του οποίου η σύνθεση περιέχει 4% χαλκό,
0,5% πυρίτιο, 0,7% μαγγάνιο και 0,6% μαγνήσιο. Με τον τρόπο αυτό αυξάνεται
η αντοχή του υλικού σε σχέση με αυτήν του καθαρού αλουμίνιου, ενώ
διατηρούνται τα πλεονεκτήματά του.
H μορφοποίηση του τελικού αντικειμένου γίνεται με χύτευση του κράματος, ενώ
η χαμηλή αντοχή του έχει σαν αποτέλεσμα και την εύκολη επιφανειακή
κατεργασία τους. Επίσης αρκετά εύκολη είναι και η κατασκευή δοκών ή ράβδων
από αλουμίνιο, η οποία γίνεται με εξέλαση, μια και το υλικό είναι αρκετά
μαλακό και εύκαμπτο._Δ.Α.
Σχετική Μέγιστη Μέτρο
πυκνό αντοχή Ελαστι
τητα τάση κότητας N/mm2 N/mm2
Χάλυβας 7,9 1.000 210.000
Κράματα αλουμινίου 2,8 650 70.000
Πίνακας 1. Σύγκριση φυσικών ιδιοτήτων χάλυβα και αλουμινίου.