"Являясь первым в мире внедорожником с полностью алюминиевым кузовом, новый Range Rover вывел возможности флагмана марки на новый уровень, став еще более роскошным и изысканным, более мощным и управляемым на всех типах дорог и значительно более экологичным. " - из пресс-релиза компании Land Rover о новом Range Rover 2013.

Впервые алюминий был открыт древними греками и римлянами. Они использовали соли алюминия в качестве протравки при окрашивании одежды, а также как вяжущее средство при открытом заживлении ран.

Алюминий является третьим элементом по количеству в земной коре, уступая лишь кислороду и кремнию. Среди металлических элементов он - самый распространенный, причем на него приходится 7.3% от общей массы коры Земли. Из-за высокой способности алюминия вступать в соединения с кислородом, он не встречается в виде простого вещества, а только в виде соединений, включая оксиды и силикаты. В результате, большая часть алюминия обычно извлекается из породы, известной как боксит.
Технология получения алюминия из бокситов, известная как процесс Байера, не изменилась с 1889 г. Для получения одной тонны глинозема требуется две-три тонны бокситов, а на получение одной тонны металлического алюминия уходит две тонны глинозема.

Основой химической реакции, необходимой для превращения глинозема в металлический алюминий, является прохождение постоянного тока через смесь криолита и глинозема. Данная технология известна под названием процесса Холла-Эру.
Теперь металл готов к ковке, превращению в сплавы или штамповке для придания форм, необходимых для производства различных приборов. Примеры основных областей использования - электроника, автомобили, самолеты, жестяные банки и множество других общеизвестных изделий.

История применения алюминия в Jaguar Land Rover

В компании Jaguar Land Rover применяют алюминий для производства автомобилей уже многие годы из-за больших преимуществ перед сталью:

• Такой кузов несет с собой гораздо меньше кинетической энергии при столкновении, чем стальной каркас.
• 85% материала кузова JLR подвергаются повторной переработке.
• За счет применения до 50% алюминия вторичной переработки при изготовпении несущей конструкции кузова, компания сократит выбросы СОг на 3.3 тонны в сравнении с испопьзованием апюминия, не явпяющегося продуктом вторичной переработки.
• Данные кузова обеспечат экономию веса в пределах 40% - 65% в сравнении с традиционным каркасом из стали.
• Общий выброс СО2 значительно уменьшился.

Алюминиевые сплавы

Алюминий в своем чистом виде является пластичным и имеет ограниченную область применения. Для создания различных конструкционных свойств в него добавляются легирующие элементы - медь, марганец, магний, цинк и кремний. Например, при добавлении в алюминий меди увеличивается его прочность и твердость, а при добавлении в алюминий марганца - коррозионная стойкость.

Алюминиевые сплавы определяются по Международной системе маркировки сплавов. Каждому типу алюминиевого сплава присвоен четырехзначный номер.
В приведенном ниже списке представлены все разнообразные серии сплавов и соответствующие им основные элементы.

1000 серия - алюминий чистотой 99%
2000 серия - 1.9 - 6,8% меди
3000 серия - 0.3 -1,5% марганца
4000 серия - 3,6-13,5% кремния
5000 серия - 0,5 - 5,5% магния
6000 серия - 0,4 -1,7% магния и кремния
7000 серия - 1 - 8,2% цинка
8000 серия - литий

При изготовлении каркасов кузова в Jaguar Land Rover используются сплавы из серий 5000 (нетермообрабатываемые) и 6000 (термообрабатываемые).
Обе эти серии алюминиевых сплавов могут быть в дальнейшем подразделены.

Магний - один из наиболее эффективных и часто используемых легирующих элементов для алюминия, и при этом является главным элементом в сплавах
5000 серии. При сочетании с магнием получается нетермообрабатываемый сплав с умеренной или высокой прочностью. Сплавы данной серии имеют высокую коррозионную стойкость, даже при использовании в морских условиях.

В сплавах 6000 серии применяются магний и кремний в различных пропорциях для получения силицида магния, который делает оба элемента термообрабатываемыми. Основным сплавом из этой серии является 6111, один из самых многосторонних среди термообрабатываемых сплавов. Магний-кремниевые (или магний-силицидные) сплавы отличаются хорошей способностью к срормоизменению и коррозионной стойкостью при высокой
прочности.

Литье под высоким давлением

При создании алюминиевого кузова особую важность приобрело применение деталей, полученных литьем под высоким давлением (HPD). Данная технология позволяет получать сложные формы для применения в области стоек/подвески, а также участков, подвергающихся высокому воздействию в случае столкновения. Одним из потенциальных отрицательных аспектов при получении литья является риск образования пористости.

Пористость способна оказать крайне отрицательное влияние на усталостные характеристики литья, так что требуется уделять особое внимание, чтобы свести к минимуму улавливание газа в процессе изготовления. Одним из способов борьбы с данным явлением является применение технологии HPD. Она подразумевает нагнетание расплавленного алюминия в литейную форму под значительным давлением. За счет использования данной технологии пористость можно полностью исключить.

К другим преимуществам применения технологии HPD относятся следующие:

• Литье деталей можно выполнять с толщиной стенок всего 2.3 мм.
• Высокая точность размеров.
• Получение гладких поверхностей.
• Нет необходимости в механообработке, за исключением снятия заусенцев по кромке.
• Производство становится быстрым и недорогим.

Процесс соединения - Оригинальные элементы

При изготовлении алюминиевого каркаса кузова используются заклепки серий 3000 - 4000. Данные заклепки называются самопроникающими (SPR) и не требуют изготовления отверстия в металле перед их установкой. Данные заклепки изготавливают из борсодержащей стали и бывают самыми разными в зависимости от толщины или твердости пакета (стыка) на автомобиле. SPR имеют специальное покрытие, которое не вызывает электрохимической коррозии.

Заклепочное соединение всегда применяется в сочетании с монтажным клеем, который наносится между соединяемыми панелями. После отвердевания клея суммарная  прочность между SPR и клеем будет выше, чем у сварной точки. В конструкции каркаса кузова также встречаются конструкционные вытяжные заклепки.

Процесс соединения в послепродажном обслуживании

Процесс ремонта при послепродажном обслуживании включает в себя применение самопроникающих заклепок, конструкционных вытяжных заклепок, монтажного клея и сварки металлическим электродом в инертном газе.

Сварочные технологии

Каждый специалист в этой области обязан уметь выполнять вертикальный, горизонтальный (нижний) сварной шов, потолочный сварной
шов встык и сварной шов внахлестку, а также пробочный сварной шов (электрозаклепку) в соответствии с требуемыми нормами сварки
JLR; по прохождении проверки специалист по работе с кузовными панелями получит свидетельство на право выполнения сварки MIG на
изделиях JLR. К обязательным навыкам таких специалистов относятся следующие виды швов:

Вертикальный сварной шов встык
Потолочный сварной шов встык
Горизонтальный (нижний) сварной шов встык
Пробочный сварной шов (несквозная электрозаклепка)
Сварной шов внахлестку

Защита от коррозии

Под действием атмосферных факторов алюминий образует слой оксида толщиной 0.1 мм. который выступает в качестве защиты металла от коррозии в большинстве условий. Защитная оксидная пленка имеет очень прочное соединение с поверхностью, и в случае повреждения она восстанавливается на воздухе
практически мгновенно, сохраняя очень высокий уровень защиты.

Хотя алюминий и является металлом с высокой химической активностью, в большинстве случаев его активность незаметна, благодаря естественной пленке,
предотвращающей реакцию алюминия с другими веществами.

Нитевидная коррозия

Нитевидная коррозия - одна из видов коррозии, которая возникает на алюминии только под поверхностными слоями, например, под краской. Она возникает благодаря некачественной подготовке и обработке поверхности перед нанесением покрытия во время ремонтной процедуры. Нитевидная коррозия представляет собой тонкую нить, разрастающуюся вдоль панели под поверхностным слоем. Кроме негативного эстетического эффекта, встречающегося наиболее часто, в неблагоприятных случаях нитевидная коррозия может привести к появлению деформации в виде узких трещин или отслаиванию покрытий.

Электрохимическая коррозия

Электрохимическая коррозия возникает в случае, когда два разнородных металла соприкасаются друг с другом в присутствии электролита. Коррозии подвергается менее благородный металл (анод) из данной комбинации, в то время как благородный металл (катод) остается защищенным. Апюминий подвергается быстрому разрушению, и в комбинации с другими металлами именно алюминий является менее благородным. Поэтому алюминий подвержен большему риску электрохимической коррозии, чем другие конструкционные материалы.

С учетом сказанного при выполнении любых работ одобренными кузовными цехами должны приниматься защитные меры по предотвращению возникновения электрохимической и нитевидной коррозии. Сюда можно отнести использование специализированных участков для работы с алюминием, применение отдельного оборудования и ручного инструмента исключительно для работ по алюминию.