Alüminyum Alaşımları Hafif Performans için Otomobil Sporları Mühendisliğine Egemen

Motor sporlarında, her saniyenin küçük bir kısmı bile önemlidir. Yarış bileşenleri için malzeme seçimi dört temel faktöre bağlıdır: hafif özellikler, yüksek mukavemet, işleme kolaylığı ve korozyon direnci. Olağanüstü performans özellikleriyle alüminyum alaşımları, radyatörlerden ve pistonlardan emme manifoldlarına kadar yarış uygulamalarında önemli bir rol oynamaktadır. Ancak, güvenlik endişeleri nedeniyle alüminyumun egzoz sistemleri için kesinlikle uygun olmadığı vurgulanmalıdır.

Alüminyumun yarış mühendisleri için en cazip özelliklerinden biri hafif yapısıdır. Çeliğin yaklaşık üçte biri yoğunluğuna sahip olan alüminyum bileşenler, eşdeğer hacimlerde önemli ağırlık tasarrufu sağlar; bu, aşırı ağırlık azaltma arayışında kritik bir avantajdır. Dikkat çekici bir şekilde, belirli alüminyum alaşımları, bazı düşük karbonlu çeliklerin çekme dayanımlarını aşarak yapısal bütünlükten ödün vermeden önemli ağırlık azaltımlarına olanak tanır. Mukavemetteki daha fazla iyileştirme, ısıl işlem süreçleriyle elde edilebilir.

Alüminyum alaşımları iki ana gruba ayrılır: dövme alaşımlar ve döküm alaşımlar. Dövme alaşımlar, yapısal şekiller (borular, profiller, levhalar veya çubuklar) oluşturmak için haddeleme, ekstrüzyon veya çekme gibi işlemlere tabi tutulurken, döküm alaşımlar karmaşık geometriler için döküm yoluyla kalıplanır. Dövme, bir diğer yaygın imalat yöntemidir. Montaj teknikleri arasında perçinleme, cıvatalama veya kaynak yer alır ve kaynak sonrası mukavemeti artırmak için ısıl işlem mevcuttur.

Motor sporlarının özel taleplerini karşılamak için mühendisler, alaşımlama elemanları aracılığıyla alüminyum özelliklerini uyarlar. Dövme alaşımlar, ilk rakamın birincil alaşımlama bileşenini gösterdiği dört basamaklı bir tanımlama sistemini izler. Aşağıda, başlıca alüminyum serilerinin ve uygulamalarının bir dökümü bulunmaktadır:

Yarışta yaygın alaşımlar arasında 3003, 2024, 6061 ve 7075 bulunur. Isıl işlem görmeyen 3003 alaşımı, tanklar ve braketler gibi düşük stresli parçalar için işlenebilirlik ve kaynak kabiliyetinde mükemmeldir. 2024 alaşımı yüksek mukavemet sunar ancak sınırlı şekillendirilebilirlik ve kaynak kabiliyetine sahiptir, bu da onu şasi kaplamaları ve volanlar için ideal hale getirir. 7075 alaşımı, yaygın seçenekler arasında en güçlü olanıdır ve zayıf kaynak kabiliyetine rağmen işlenmiş parçalar ve düz süspansiyon bileşenleri için uygundur.

6061 alaşımı, tavlanmış hallerde kaynak kabiliyeti, orta ila yüksek mukavemet ve şekillendirilebilirlik sunarak emme manifoldu ve ara soğutucu boru imalatına hakimdir. Pompa muhafazaları veya şanzıman kutuları gibi döküm bileşenler için 356 alaşımı mükemmel kaynak kabiliyeti ve ısıl işlem uygulanabilirliği sağlar.

Isıl işlem, alüminyum alaşımlarını güçlendirmek için "çökeltme sertleşmesi" kullanır. Bu işlem, alaşımlama elemanlarını eşit olarak çözmek için alaşımı "çözelti sıcaklığının" üzerine ısıtmayı, ardından su verme (hızlı soğutma) işlemini içerir. Daha sonraki yaşlandırma - oda sıcaklığında veya yapay olarak hızlandırılmış - alaşım elemanlarını ince parçacıklar halinde çökelterek tane kaymasını engeller ve sertliği artırır.

Soğuk işleme (dövme, damgalama, bükme), tane yapılarını iyileştirmek ve mukavemeti artırmak için plastik deformasyona neden olur. Tersine, tavlama, alaşımları çözelti sıcaklığının ötesine ısıtarak ve yavaş soğutarak yumuşatır, bu da daha fazla süneklik için kaba, düzensiz kristal oluşumunu teşvik eder.

Temper kodları, alaşım koşullarını belirtir: O (tavlanmış, bükme için optimum), F (imal edilmiş), T4 (çözelti ısıl işlem görmüş + doğal yaşlandırılmış) ve T6 (çözelti ısıl işlem görmüş + tepe mukavemeti için yapay olarak yaşlandırılmış). Kaynak sonrası, bileşenler T6 özelliklerini geri kazanmak için yeniden ısıl işlem gerektirebilir. Bükülmüş alüminyum borular, tipik olarak şekillendirmeden önce tavlanır, kısmi soğuk işlenmiş mukavemet elde eder ancak tam sertleşme için ısıl işlem gerektirir.