کاربرد آلومینیوم به جای فولاد در فورد F-150

به گزارش پایگاه خبری سبقت آزاد، حرکت جسورانه دیگر، انتخاب جنس مناسب برای پوسته موتور 2.7 لیتری V6 توین توربو Nano این خودرو است که از جنس چدن ریخته گری شده تعبیه شده است. عقل و منطق سنتی می‌گوید که آهن برای خودروهای امروزی بسیار سنگین است. اولین نابغه کمپانی فورد یعنی چارلز سورنسن با نام چارلی چدنی شناخته می‌شد که در فورد مدل T کلیه قطعات موتور و گیربکس را از جنس چدن ریخته گری شده طراحی کرده بود. ولی در دو دهه اخیر مهندسان در جهت کاهش وزن خودرو به طور سیستمی، پوسته موتور و سرسیلندر را از جنس فولادی به آلومینیومی ‌تغییر داده‌اند. چرا کمپانی فورد در خصوص موتور 2.7 لیتری V6 وانت F-150 با وجود برخورداری از سه موتور سفارشی با پوسته و سرسیلندر آلومینیومی، حرکتی رو به عقب داشته و پوسته آهنی استفاده کرده است؟ برای اینکه از دید مهندسین، فلز آهن برای فرآیند ساخت و تولید مناسب تر از آلومینیوم است، در حالی که هزینه بیشتری برای کمپانی فورد دارد.

در دهه 1950 میلادی مهندسان متالورژی در ساخت خودروی فورد مدل T به میزان زیادی از فلز چدن استفاده نموده و آن را توسعه دادند. چدن ترکیبی از آهن و کربن گرافیت با مقادیر کمی ‌از عناصر دیگر برای تنظیم خواص فیزیکی آن است. آهن خاکستری پایه برای ساخت ماهیتابه و ظروف آشپزخانه بسیار مناسب است و نوع مستحکم تر آهن قابل انعطاف و چکش خوار برای ساخت میل لنگ خودرو به کار می‌رود. چدن گرده ای استحکام کششی و سختی بیشتری دارد و برای ساخت دنده ها و میل بادامک استفاده می‌شود. بهترین نوع آهن کاربردی در صنعت، آهن گرافیتی کوبیده شده است که از نظر استحکام و سختی بین آهن خاکستری و چدن گرده‌ای قرار می‌گیرد، در حالی که مقاومت بیشتری در مقابل ضربات تست خستگی نشان می‌دهد. از زیر یک میکروسکوپ الکترونی، خوشه‌های گرافیتی در CGI همانند شاخک‌های مرجانی هستند. این چین و شکن‌های گره دار در مقایسه با ورقه های پولکی آهن خاکستری و خوشه‌های کروی چدن گرده‌ای، در ماتریس بلورهای آهن محصور می‌شوند. فلز CGI همچنین ضریب هدایت گرمایی و ضریب میرایی ارتعاشات مناسبی از خود نشان می‌دهد که باعث کاهش میزان صدا  لرزش موتور می‌گردد.

در حالی که قطارهای سریع السیر اروپایی دچار ایراداتی مانند شکستن روتورهای ترمز می‌شدند، فلز CGI در ترمزهای آنها به کار گرفته شد و مشکل را حل نمود. این همان فلزی است که در فرآیند ساخت منیفولدهای اگزوز، لول‌های سیستم توربوشارژر و چرخ طیار به کار می‌رود. پوسته موتور خودروهای مسابقات NASCAR و موتور توربودیزل خودروهای سنگین سال‌هاست که از جنس CGI ساخته می‌شوند. با توجه به اینکه آهن سه برابر آلومینیوم متراکم‌تر و چگال‌تر است، پوسته موتور F-150 سنگین تر از زمانی است که از ذوب کردن قوطی‌های نوشابه بازیافتی، ریخته‌گری و ساخته می‌شد. البته در این خصوص باید مواردی را در نظر داشت، چرا که از آنجا که فلز آهن سخت‌تر و مستحکم‌تر است، دیواره‌های پوسته موتور می‌توانند نازک تر تعبیه شوند و پایه‌های اصلی یاتاقان باریک‌تر باشند که باعث کاهش طول و وزن کلی موتور می‌شوند. مهندسان به صورتی خلاقانه و هوشمندانه یک پوسته موتور دو تکه برای کمپانی فورد طراحی نموده‌اند که فلز آهن در بین سرسیلندر آلومینیومی‌و فریم نردبانی از جنس آلومینیوم ریخته‌گری شده، قرار می‌گیرد. به علت کاربرد فلز CGI در موتور V6 خودروی جدید فورد F-150 این موتور نسبت به موتور تمام آلومینیومی ‌محکم‌تر، جمع و جورتر و ارزان تر است. به عبارت دیگر، این یک روش عالی برای متعادل کردن قیمت بالای آلومینیوم مصرفی برای کابین و قسمت بار خواهد بود.