صنایع جهانی به استفاده از آلیاژهای آلومینیوم در بدنه خودرو، هواپیما و کشتی به جای فولاد روی آورده‌اند. سبک کردن وسیله نقلیه و به دنبال آن بهینه شدن مصرف سوخت و در نتیجه کاهش آلودگی‌های محیط‌زیست،همگی دلایل جذابی برای این جایگزینی به شمار می‌روند.
رویکرد جهانی به آلیاژ آلومینیومی
خودروهایی که بدنه آنها از آلیاژ آلومینیوم تشکیل می‌شود علاوه بر اینکه مصرف سوخت آنها کاهش می‌یابد و در ارتقای سلامت محیط‌زیست موثرند، وزن خودرو تا ۳برابر سبک‌تر از خودروهای فولادی می‌شود؛ بنابراین با کاهش وزن خودرو فاصله بین توقف آن و ترمز، کوتاه‌تر و در نتیجه شتاب خودرو به هنگام حرکت بیشتر می‌شود که در نهایت قابلیت رانش را بالا می‌برد. مزیت دیگر آلومینیوم بازیافت‌پذیری آن است. آلومینیوم، فلزی است انعطاف‌پذیر و می‌تواند در هنگام تصادف خم شود و اجازه دهد خودروحداکثر انرژی را جذب کند، این قابلیت، ایمنی سرنشینان را در برابر نیروها و ضربه‌های تخریبی بالا می‌برد. نحوه فرمینگ، نقطه ذوب‌کم، داشتن سیالیت مناسب و پذیرفتن عملیات حرارتی و مکانیکی لازم برای افزایش ویژگی مکانیکی از دیگر مزایای این فلز است که در یک نگاه کلی آن را جانشین مطلوبی برای فولاد معرفی می‌کند.
در میان آلیاژهای آلومینیوم که به دو گروه ریختگی و کارشده یا نوردی تقسیم می‌شوند، در صنعت خودرو بیشتر آلیاژهای ریختگی مورد استفاده قرار گرفته است، اما در ایران هنوز نه. هر چند مردم و مسئولان ایرانی به اندازه کشورهای توسعه‌یافته به ذخیره‌سازی سوخت‌های فسیلی و دغدغه‌های زیست‌محیطی توجه ندارند و اینها نمی‌تواند دلایلی باشد که فقط با اتکا بر آنها آلیاژ آلومینیوم وارد صنعت خودروسازی کشور شود، اما در حال حاضر کاربرد آلومینیوم در صنعت خودروسازی با هدف سبک کردن خودروهای تولیدی کشور مورد توجه قرار گرفته است. عمده‌ترین هدفی که هم‌اکنون خودروسازان ایرانی در استفاده از آلومینیوم در بدنه خودرو دنبال می‌کنند سبک‌سازی و به دنبال آن ارزان‌کردن قیمت خودرو است و همچنین از آنجایی که خودروسازان داخلی محصولات خارجی را کپی می‌کنند و مواد مورد استفاده هم باید مشابه محصول خارجی باشد، سازندگان ایرانی هم از ورود آلومینیوم به این صنعت استقبال می‌کنند.
دغدغه‌ای که در این میان وجود دارد این است که صنعت خودروسازی کشور تا چه میزان مستعد پذیرش این تغییر است و این تغییر چه تبعاتی برای بازار خودروی ایران خواهد داشت؟
آلومینیوم آلیاژی در خودروهای داخلی
امید رضایی، کارشناس خودرو در گفت‌وگو با خبرنگار صمت توضیح می‌دهد: در حال حاضر در کشور هیچ یک از شرکت‌های خودروساز این فناوری را وارد فرآیند تولید محصولات خود نکرده‌اند.
تولیدآلیاژ بدنه خودرو یا به‌طور کل آلیاژسازی و فناوری مربوط به آن به مراتب پیچیده‌تر از تولید فلزات رایج است، مثلا ما فلزی مانند آهن ST۳۷ را تولید می‌کنیم اما وقتی این فلز قرار است تبدیل به آهن عملیاتی حرارتی با استحکام بالاتر شود، فرآیند تولید آن هم پیچیده‌تر می‌شود.
این روند برای آلومینیوم هم وجود دارد. هم‌اکنون آلومینیوم ایران در رده نشان‌های شناخته شده قرار می‌گیرد. شرکت‌هایی مانند ایرالکو در اراک و المهدی در بندرعباس شرکت‌هایی قوی در زمینه تولید آلومینیوم هستند و توان تولید این فلز را در کشور بالا می‌برند. رضایی در ادامه افزود: با این پشتوانه فناورانه به نظر من بعید است امکان فناوری تولید آلیاژ خاصی در صورت نیاز برای کشور وجود نداشته باشد بنابراین به نظر می‌رسد که ما از نظر فناوریک در سطح مطلوبی قرار داریم، ما حتی توان تولید آلیاژهای مورد نیاز در صنایع نظامی با پیچیدگی‌های ویژه خود را هم داریم.
وی ادامه داد: اینکه این آلیاژ از یک فناوری به تولید انبوه برسد قبل از هر چیزی نیاز به رشد در تیراژ دارد تا برای تولیدکننده آلیاژ آلومینیوم با هدف مصرف در بدنه خودرو صرفه اقتصادی داشته باشد. دوم اینکه باید بتوانیم آلومینیوم را در قالب ورق‌های آلومینیوم تولید کنیم. وی در ادامه افزود: درحال‌حاضر در کشور ما آلومینیوم به صورت میلگرد تولید می‌شود و تولید آن به شکل ورق‌های باکیفیت کار ساده‌ای نیست؛ با توجه به اینکه صنعت ما پیش از این هم در تولید ورق آلومینیوم مشکل داشته است. سومین موضوعی که در این زمینه اهمیت دارد ظرفیت تولید است. رضایی با بیان اینکه در حال حاضر شرکت‌های بزرگ تولید آلومینیوم برای تامین آلومینیوم مصرف معمول خود که برای لوازم خانگی استفاده می‌شود مشکل دارند، اظهار کرد: در ایران تعداد زیادی کوره‌های ذوب آلومینیوم داریم که بیلت تولید می‌کنند و در بازارهای زیرزمینی به فروش می‌رسانند. وی اضافه کرد: هم‌اکنون نیاز به تامین آلومینیوم نو بیش از میزانی است که تولیدکنندگان در اختیار دارند و حالا اینکه آیا شرکت‌ها می‌توانند علاوه بر تامین بازار خود آلیاژ مورد نیاز صنعت خودرو را هم تولید کنند، مسئله‌ای است که باید مورد بررسی قرار بگیرد و ارزیابی شود اینکه آیا زیرساخت و سرمایه مورد نیاز اجرای این طرح وجود دارد یا نه؟
این کارشناس خودرو پس از توضیح این ۳ پیش‌نیاز درباره سایر مسائل مربوط اینچنین توضیح داد: حالا اگر مواد اولیه مورد نیاز ساخت آلیاژ را فراهم و ورق آلومینیوم آن را هم تولید کردیم، باید ببینیم امکان حمل‌ونقل یا رنگ‌کاری آن با همین فناوری که در اختیار داریم وجود دارد یا نه؟
رضایی افزود: باید دید قیمت تمام‌شده آن چقدر بر قیمت خودرو تاثیر می‌گذارد و بازار خودرو کشورتا کجا این تفاوت قیمت را تاب می‌آورد؟ برای جایگزین کردن آلیاژ آلومینیوم برای بدنه خودرو به جای فولاد باید ابتدا تمامی این اقلام بررسی شود؛ در غیراین صورت فقط با رواج این فناوری در سایر کشورهای دنیا نمی‌توان اجرای آن را در داخل کشور هم الزامی دانست. این طرح نیاز به یک امکان‌سنجی کامل و جامع دارد. رضایی در پایان گفت: برای آزمایش این طرح نیاز است یک فرد صاحب فناوری که از نحوه ساخت این بدنه و استانداردهای جهانی آن مطلع است وارد گود شود و همچنین سازمانی در کشور این آگاهی و توانمندی را داشته باشد که محصول تولیدشده را تایید کند. علاوه بر ویژگی‌های خود خودرو، عوامل بیرونی موثر بر آن را هم باید در نظر گرفت. خودروی ساخته‌شده با ورق آلومینیوم چقدر با وضعیت جاده‌های ایران و با تغییرات آب‌وهوایی که در کشور وجود دارد، سازگار است؟
آلیاژ آلومینیوم در عرصه جهانی
با این تفاسیر ورود آلیاژ آلومینیوم به بدنه خودروی تولیدات داخلی هنوز با اما و اگرهایی روبه‌روست و البته در دنیا هم این فناوری در اختیار کشورهای معدودی قرار دارد. حدود یک دهه پیش انجمن جهانی فولاد با همکاری فولادسازان برتر کشورهای صنعتی ازجمله آرسلورییال (پروژه فولادهای برتر) به مطالعه و بررسی برای تولید فولادهای سبک و پردوام پرداختند تا خودروسازان بتوانند در ساخت خودروهای سبک از آن استفاده کنند که در این زمینه به دستاوردهایی هم رسیدند. علاوه بر صنعت خودروسازی تولید آلیاژ آلومینیوم در صنایع هوایی و دریایی نیز مورد توجه قرار گرفته و البته ویژگی آلیاژهای مختلف این فلز در کاربرد هر یک از گروه‌ها با گروه دیگر متفاوت است. در سازه‌های دریایی پارامترهایی که بیشترین اهمیت را دارد شامل مقاومت به خوردگی، نسبت استحکام به وزن، قابلیت شکل‌پذیری و جوشکاری می‌شود.
ویژگی مکانیکی در آلیاژ آلومینیومی که در سازه‌های دریایی استفاده می‌شود به گونه‌ای است که نسبت استحکام به وزن آنها از فولادهایی با کاربرد مشابه بیشتر است. به علاوه، آلومینیوم حدود ۱۰۰ برابر آهسته‌تر از فولادکربنی دچار خوردگی می‌شود. در صنایع هوایی نیز پوسته بدنه هواپیما می‌تواند از آلیاژهای گوناگون آلومینیومی ساخته شود که متداول‌ترین آنها نوع ۲۱۱۷ است و قابلیت استفاده در هر نوع ساختمان و روشی را دارد.
اما در برخی از هواپیماها، نمونه‌های نوع ۲۰۲۴ و ۷۰۷۵، استفاده می‌شود که قابلیت عملیات حرارتی را داشته و مقاوم‌ترین آلیاژ آلومینیوم به شمار می‌آید. کمپانی‌های مختلف مانند بوئینگ و داگلاس از نمونه تقویت شده ۷۰۷۵ برای ساختمان تولیدات سنگین خود استفاده می‌کنند که از استحکام بسیار بالایی برخوردارند و در اصطلاح آنتی‌فِیتیگ‌لایف (خستگی‌ناپذیر) هستند. همچنین در همین زمینه عرضه آلیاژهای جدید آلومینیوم لیتیومی به بازار، صنعت هواوفضا را متحول کرده است. نسل سوم آلیاژهای آلومینیوم لیتیومی عرضه‌شده از سوی شرکت آلکوا به‌همراه فناوری پیشرفته در این شرکت، ساخت بدنه‌های منحصربه‌فرد برای صنعت هواپیماسازی را ممکن کرده که این هواپیماها سبک‌تر و با صرف هزینه کمتر به مرحله تولید می‌رسند. نخستین نسل آلیاژهای آلومینیوم لیتیومی در صنایع هواوفضا و صنایع دفاع به‌کار رفته‌اند. این آلیاژها نخستین بار در ایرباس ۳۸۰A مورد استفاده قرار گرفتند. پس از آن بوئینگ ۷۸۷ متحول شد و از این آلیاژ در تولید محصولات خود بهره برد. استفاده از آلیاژهای آلومینیوم لیتیومی در هواپیماسازی نسبت به مصرف کامپوزیت‌ها، مصرف سوخت را ۲۲ تا ۲۷درصد و وزن هواپیما را ۱۰ تا ۶درصد کاهش می‌دهد. در عین حال مقاومت به خوردگی و ساختار بدنه هواپیما ۱۰۰درصد بهبود می‌یابد.
به‌نظر می‌رسد با ورود نسل جدید این آلیاژهای آلومینیومی به بازار، آینده مثبتی در انتظار صنایع هواپیماسازی باشد. این فناوری در کشورهای آلمان، فرانسه، روسیه و امریکا برای بدنه هواپیما استفاده می‌شود.
