De fleste motorblokker, felger og topplokk er nå av trykkstøpt, legert aluminium. Ren flyteknikk. Det samme gjelder bærearmer osv i understellet. Så støpt bil er ikke tull! Så hva slags aluminium bruker de – og hva er egentlig en støpelegering?

Bildet øverst: BMW har en mengde aluminiumsilisium i understell, motor og kraftoverføring, og deres flotte sekser trykkstøpes med vakkert resultat, sjekk bildet med lupe … (Foto: BMW)

Av Stein Bekkevold

Trykkstøpning er en teknikk der smeltet metall trykkes inn i en form, et robust og stivt hulrom. Formen har to koblede deler av herdet verktøystål. De er maskinert til eksakte dimensjoner og finpusset. Svært lite bilstøpegods lages nå av støpejern og støpestål.

Langt oftere brukes sink, kobber, aluminium, magnesium, bly, tinn og tinnlegeringer. Alt etter metalltypen brukes varm- eller kaldkammer-maskin. Støpeutstyr og metallformer krever høye investeringer, så store serier er best.

Grei prosess

Å lage støpegods skjer i fire trinn – da kan stykkprisen holdes under kontroll; metoden passer godt for storserie av små til mellomstore varer, så det lages mest av disse. Produktene får jevn og fin overflate med eksakte dimensjoner.

Oppjustert støpeutstyr kom alt i 1838, til enkeltbokstaver for trykkerier, etter Gutenbergs oppfinnelse – han revolusjonerte trykkingen. Det første patentet kom i 1849 – på håndsveivet maskin. I 1885 oppfant herr Mergenthaler Linotype-maskinen, som støpte en hel bokstavlinje om gangen, i ny prosess. Andre bruksområder vokste raskt, og nye metoder skapte kjapp vekst i salg av diverse varer; moderne metoder senket kostnadene for kompliserte deler.

Oppheng

I takt med at bilingeniørene ønsket lettere og sterkere løsninger og materialer – med avanserte legeringer fra flyindustrien – lærte de seg fordelene med trykkstøpte deler av aluminiumsilisium (AlSi) i hjul og oppheng; dette senket ufjæret masse, og forbedret kjøreegenskaper og komfort.

Spranget ble kort til også å støpe motorblokk og topplokk, noe som ytterligere senket vekten, og ga økt varmekontroll i motoren. Da hadde fly hatt aluminiumsilisium (AlSi) V12 motorer – som Rolls Royce Kestrel og Merlin og Griffon – i flere tiår. Motorer av trykkstøpt AlSi kom inn i biler via satsingen på avanserte motorer for løp. Ferrari og Alfa var tidlig ute.

Robotfabrikkene var tidlig ute med å bygge utstyr for støpning med flytende metall – ikke minst de norske fra Trallfa; et typisk innsatsområde er å erstatte fagarbeidere som ellers ville bli utsatt for en farlig og slitsom prosess, i den grad dagens er åpen … (Foto: KUKA)

Mange legeringer

De viktigste støpelegeringene er av sink, aluminium, magnesium, kobber, bly og tinn. Det er ikke så vanlig i våre dager, men ren jern-støpning går også fint. Støpelegeringer av sink ogaluminium øker sterkt, og Aluminium Association (AA) har utviklet standarder som bilfabrikkene nå bruker: AA 380, AA 384, AA 386, AA 390; og AZ91D med magnesium.

Her er noen av fordelene: Sink er enklest å støpe; gir høy duktilitet (seighet); høy slagfasthet;er lett å belegge; svært lønnsomme i små deler; gir lang levetid for formen. Aluminium er lett (2,8 kg/dm³), og har høy dimensjonsstabilitet også med komplekse former og tynne vegger;AlSi har god korrosjonsbestandighet, fine mekaniske egenskaper med høy termisk og elektrisk ledningsevne; metallet beholder fasthet i moderate temperaturer.

Magnesium har økt i biler, og kom først i fly pga vekten (1,8 kg/dm³) og er det aller enkleste metallet å maskinere – Mg har svært godt styrke/vekt forhold; og er den aller letteste støpelegeringen. Smeltet flyter den omtrent som vann og trenger fort inn i alle hulrom og kanaler; kompliserte dashbordstammer (skjelett) er lenge laget av slike.

Ikke minst i understellet er det mye som er trykkstøpt. Vi husker hvor imponerte vi var den gangen magnesium-felgene for alvor dukket opp …(Foto: BMW)

Smeltetemperaturen

for metaller varierer enormt, fra kvikksølv som er flytende ved romtemperatur (smelter ved minus 39 °C) til wolfram, med det høyeste smeltepunktet – over 3400 °C.

Smeltepunktet for legeringer er ofte et annet enn de rene metallenes, og varierer med innholdet; den er for metaller og legeringer som jern ca 1540, vanlig stål 1370 til 1540 avhengig av innholdet, mens titan ikke smelter før ved 1670^o, for å nevne det viktigste du har i bilens støpte deler – i tillegg til aluminium som altså smelter ved 660. Men dette gjelder ikke legeringene i motorblokk, topplokk, oppheng osv, for de har bl.a. med silisium (og annet) som ikke smelter før ved 1660 grader. Så en AlSiMg-legering må ofte opp tusen grader + før den kan trykkes inn i formen. Til gjengjeld får du flotte deler av grøten …

Norsk teknologi

Hydro Aluminium har lenge vært på topp i forskning på AlSi. Dette sier de om legeringene som mange europeiske bilbyggere nå bruker: «Våre legeringer baseres på høy-ren primær-aluminium (99,99%). Høy metallkvalitet sikres med topp råvarer, standardiserte prosesser og konstant kontroll. Vi skreddersyr legeringene for å møte kundenes spesifikasjoner, men tilbyr også spesielle varianter av de viktigste – som selvsagt oppfyller internasjonale standarder.Vår forskning fokuserer på AlSi₅Mg og liknende kombinasjoner. Noen inneholder også Mn og Cu.»

Når det gjelder lavkarbon har Hydro dessuten lavest energiforbruk og utslipp i verden. Med vannkraft og moderne metoder lager de nå renere aluminium enn noen gang. De har flyttet grensene for lavkarbonaluminium ved økt bruk av skrap. REDUXA heter denne. De har der senket karbonavtrykket per kg Al til under ¼ av det globale gjennomsnittet – verdens laveste.Dette vet bilfolk som kan dette …

Les også: Smart med limt aluminium