Легче стали

Сегодня на транспортную сферу приходится наибольшая часть мирового потребления алюминия — около 27%. В ближайшие годы эта цифра будет только расти. Но если в авиации алюминий составляет 75-80% массы самолета, то в автопроме он лишь начинает всерьез теснить традиционную сталь. Российские металлурги надеются повысить уровень потребления алюминия в России за счет увеличения выпуска не только колесных дисков, но и кузовных деталей и комплектующих для двигателя.

Борьба с весом

В 2014 году мировые автопроизводители (без учета китайского автопрома) потребили почти 3 млн тонн алюминия. Согласно прогнозам, к 2020 году эта цифра может вырасти почти до 4,5 млн тонн. По подсчетам экспертов, каждый килограмм алюминия, использованный при изготовлении автомобиля, позволяет снизить его общую массу примерно на 1 кг. Поэтому сегодня конструкторские бюро работают над тем, чтобы перевести на алюминий как можно большее количество деталей машины: колесные диски, бамперы, блоки цилиндров двигателя, детали подвески, корпуса трансмиссий, детали кузова — капоты, двери, рамы. По некоторым прогнозам, среднее содержание алюминия в одном автомобиле может достигнуть через несколько лет 250 кг (с сегодняшних 150 кг).

Главным конструкторским материалом для автомобиля остается сталь: ее доля в общей массе машины близка к 50%. Нельзя сказать, что раньше автопроизводители не предпринимали попыток сместить акцент со стали на алюминий. Например, в середине 1990-х в поиске инновационных решений компания Audi выпустила одну из своих моделей с алюминиевыми деталями в кузове. Однако поставщикам стали долгое время удавалось успешно конкурировать с алюминиевыми компаниями за счет меньших цен на прокат, хорошо обкатанных технологий обработки стали и так далее.

После того как вступили в действие достаточно жесткие требования по защите окружающей среды, обострилась проблема эффективного использования топлива и снижения выбросов CO2. Причем сделать это необходимо не в ущерб техническим характеристикам автомобиля (скорости и динамике разгона) или безопасности, которая много значит для потенциальных покупателей. В итоге автомобилестроители вынуждены были всерьез задуматься о снижении веса машин. И сегодня интерес автопрома начал все более активно смещаться в сторону алюминия.

Детализация

Активнее всего процесс "алюминизации" авто проходил в части замены штампованных стальных дисков алюминиевыми. Современные легкосплавные алюминиевые диски имеют ряд достоинств помимо дизайна: меньший вес автомобиля, геометрическая точность, обеспечение плавности хода автомобиля, улучшенный теплоотвод от тормозной системы. Поначалу российский рынок алюминиевых дисков заполнил импорт, в частности из Китая — крупнейшего в мире производителя алюминия. За счет политики экспансии своей продукции на зарубежные рынки и низких цен китайские диски и сегодня занимают большой сегмент российского рынка. Однако популярность алюминиевых дисков стала стимулом появления современных предприятий по производству колесных дисков и в России. Сегодня такие российские компании, как ООО КиК, ООО ЛМЗ СКАД, ООО "Азов-ТЭК", являются предприятиями полного цикла: от переработки сырья до выпуска готового продукта — и не просто не уступают зарубежным производителям по качеству своей продукции, но и поставляют часть ее на экспорт в Европу.

Если говорить о безопасности, то здесь также алюминий показал свое превосходство: он гасит удар лучше и эффективнее, чем сталь. Поэтому автопроизводители уже сравнительно давно используют алюминий для изготовления бамперов. Кстати, производители революционного автомобиля Tesla также предпочли алюминий традиционной стали. Уже сейчас эти автомобили состоят почти на 70% из алюминия, и в дальнейшем этот уровень планируется довести до 100%. Исследования по безопасности показали, что деформация в алюминиевых конструкциях локализуется в компактных зонах, не давая деформироваться другим частям кузова и сохраняя максимальную безопасность той части машины, где находятся пассажиры. Поэтому эксперты едины во мнении, что в ближайшее десятилетие, вполне возможно, алюминий все больше будет использоваться для изготовления деталей кузовов машин или даже для изготовления кузова целиком.

Один килограмм пишем — два в уме

Для изготовления кузова алюминий первыми начали применять производители премиальных марок. После того как в 1994 году состоялся дебют Audi A8 с полностью алюминиевым кузовом, к экспериментам с алюминием присоединились и другие люксовые бренды — BMW, Mercedes-Benz, Porsche, Land Rover, Jaguar.

Кузов из алюминиевых сплавов имеет одно очень важное преимущество перед другими материалами, которые также рассматривались автопроизводителями в качестве альтернативы стали, например карбоном. Алюминиевый кузов может быть полностью переработан (в отличие от карбона, к тому же более энергозатратного). То есть при обработке поставляемого на завод алюминиевого проката все неизбежные в техпроцессе отходы и обрезки отправляются на переработку. В конце жизненного цикла машины при утилизации практически весь алюминий может быть использован заново. Дело в том, что он имеет меньшую температуру плавления, чем у стали, поэтому его легко извлечь даже из сложных композитных деталей, чтобы использовать повторно. Выгода для автопроизводителя здесь в том, что чем больше он будет выпускать автомобилей с алюминиевыми кузовами, тем меньше ему придется закупать новый материал для производства. В идеале некоторые производства могут даже перейти к полностью замкнутой системе с минимальными закупками нового сырья. Поэтому уже сегодня автомобильные компании начинают вести переговоры с производителями алюминия о создании производств замкнутого цикла, когда из лома алюминиевых деталей утилизируемого автомобиля создаются запчасти для новых машин. Такой цикл может оказаться не только менее затратным, но и более экологичным.

Знаковым событием мирового автопрома стало начало в 2014 году производства из алюминия автомобиля массового спроса Ford-150, который оставался самым популярным в США пикапом на протяжении 38 лет. Благодаря переходу на алюминий этот любимец американской публики стал легче своего предшественника на 315 кг. Это позволило значительно снизить расход топлива, выхлоп CO2, а также увеличить грузоподъемность и улучшить динамику разгона и торможения. При этом автомобиль получил самый высокий рейтинг надежности NHTSA — пять звезд вместо четырех в предыдущей модели.

Блоки, головки, поршни

В России также началась "алюминизация" производимых в стране автомобилей. С прошлого года компания "Русал" начала поставки алюминиевых сплавов на завод "Форд Соллерс" в Елабуге для серийного производства деталей автомобильных двигателей. Перед началом поставок алюминиевые сплавы "Русала" успешно прошли квалификационные испытания для серийного производства компонентов двигателя Ford. Блок цилиндров, головка блока цилиндров, крышка коренных подшипников для локализованного двигателя Ford производятся из алюминия "Русала" литейным заводом "РосАЛит/ЗМЗ" (г. Заволжье), а двигательные поршни — Костромским заводом автокомпонентов (г. Кострома), производство радиаторов локализовано в Нижнем Новгороде.

Кроме компонентов двигателя российские сплавы также используются для локального производства колесных дисков для всего модельного ряда автомобилей Ford в России. Выпуск колесных дисков для российских моделей Ford запущен на ЛМЗ СКАД (г. Дивногорск). В 2008 году этому предприятию присвоен статус приоритетного поставщика Ford Motor Company Q1.

Алюминиевые сплавы для "Форд Соллерс" производятся на Новокузнецком алюминиевом заводе. Завод сертифицирован по ISO 14001:2004 (международный стандарт системы экологического менеджмента), ISO 9001:2008 (международный стандарт системы менеджмента качества) и ISO/TS 16949:2009 (международный стандарт системы управления качеством для предприятий автомобилестроения).

В "Русале" развитие внутреннего рынка и импортозамещение изделий из алюминия называют приоритетным направлением стратегии компании. В подтверждение этого в рамках локализации производства автокомпонентов и государственной программы импортозамещения ведется сотрудничество с ведущими отечественными и иностранными автосборочными предприятиями. Помимо этого компания совместно с партнерами ведет работу по созданию новых автомобильных сплавов и производству алюминиево-циркониевой катанки для автомобильных жгутов.

Константин Анохин