其它材料
1.铝合金
最近几年,一级方程式赛车使用碳素纤维材料的地方越来越多,原来的铝合金(aluminium)渐渐的被取代了。但是,铝合金毕竟是代表一个时代的材料,现在赛车上还有很多地方使用这种材料。它的特点就是成本低,而且使用一种加工工艺可以大量生产同样的零部件,这也是他的特点之一。它的材料特性是轻、容易加工、以及在可耐强度方面不象碳素纤维有一个最大受力范围。这是什么意思呢?也就是说,碳素纤维因为有纤维的特性所以在一定的纤维方向上受力能力很强,但是在在别的方向上的受力就会很差。在制造一个比较大的零部件时可能会使用好几层碳素纤维,在超过受力能力时该零部件就会象酥饼一样变得一层一层的。而铝合金在承受了一定的力量后,会慢慢变形再损坏。所以利用该材料的特性一般在托架、车手使用的手柄等地方使用该材料。还有就是铝合金容易加工和具有高度的散热性。引擎部分特别适合使用铝合金材料。这里几乎完全是铝合金的一家天下。铝合金的加工工艺多种多样,最常见的是铸造,是主要用于引擎缸的制造工艺。还有就是象打铁一样为了加强它的强度进行锻造,是主要用于引擎活塞的制造工艺。再者,就是切割工艺,简单的说就是将不要的部分切割掉。总之,铝合金是过去一个时代的材料,以前在赛车的车身、风翼等等地方随处可见,而现在已经是几乎只能据守引擎部位了。不知道什么时候,连引擎部分也会被其他材料替代。
2.钢铁
一级方程式赛车中还有很多地方在使用这种人类最早开始使用的金属之一。
它的特点不消多说,就是价格低廉、到处可以买到。对于一级方程式赛车的设计工程师来说,钢铁就象我们使用的纸和木材一样普通。钢铁的特性就是和铝合金一样在一定的重量中具有高度的强度。比较一下,在一定的重量中,它生产出的零部件能够比塑料更小、比铝合金更强。而且在铸造的时候,能够通过热处理,改变它的材料特性,也就是通过加热加工的处理可以改变它的柔硬程度。比如说变速箱的齿轮,表面可以制成很坚固而内部则比较柔软。
其实,碳素纤维的相对强度超过钢铁,但是因为碳素纤维制成的零部件在耐力方面具有很明显的方向性,在设计是需要进行充分的考虑和试验。而钢铁就没有这一问题,相对设计、制造就比较简单。钢铁,我们一般对其具有容易生锈的印象。在一级方程式中,这不是一个问题,因为技师们每天都会对主要的零部件进行检修。有趣的是防锈的手法就是简单的在上面加油,隔绝空气。赛车运动中禁止使用铬钢(chrome)目前,一级方程式赛车中钢铁的使用越来越少,主要开始使用碳素纤维和钛。下一篇介绍钛。
3.镁
镁是我们日常实用金属中仅次于铁、铝的金属材料。它具有的特点是轻、延展性、易切割等。价格也不高。所以使用在赛车的变速箱、托架、以及轮胎的轮轴等部位。
但是,它也有它的缺点。不强,不硬。在铸造、合金方面,它比不过铝合金的铸造产品。
而且,镁很易燃。如果变成粉末的话是非常易燃的。以前曾经发生过在加工镁制品的时候,不注意而引起失火。镁仅仅具有轻这一优点以外,在其他方面都比其他金属要难以使用。
所以,在一级方程式赛车上面,主要的部位都已经使用其它金属代替了,仅存的部位大概就是轮轴了吧。因为赛车的轮轴是属于比较大的零部件,外形呈圆形,受力比较容易分散。同时,轮胎也会吸收一部分的受力。这样一来,镁就成了最适合的材料。目前,所有的轮轴都是使用镁制造的。为了防锈,在轮轴的表面需要进行充分的防锈处理。
钛合金
德语(Titan)意为大力神,英语也是(Titan),都是源至希腊神话的泰坦大力神。的确,在钛金属被世人发现的时候,人们纷纷说这是地球上最坚固的金属,最轻、特别稀少的金属元素。的确,钛是一种特种金属,但是现在也已经在我们的生活中到处可见了。
首先,钛是一种很轻的金属。而且强度也很高。同样的零部件使用钛可以制作的更轻,但是它的硬度不够,容易变形,所以在一级方程式赛车的细细长长的悬挂系统上不能使用。从它的优点和缺点上也就决定了它的使用范围。有一定硬度和需要比铁、铝合金的更轻的零部件——托架类。
还有就是螺丝。因为钛能够承受一定的耐力,但也容易变形,所以钛螺丝在拧紧以后会有所变形而不容易松动。但是,一级方程式赛车里面使用的并不是纯钛,而是根据所使用的目的参入其他元素制成钛合金。代表的材料就是含有6%铝、4%钒的“6-4钛合金”。
目前,在我们的日常生活中使用钛合金的地方也越来越多。因为它不生锈,所以在厨具等等地方都已经渐渐开始使用钛合金了。还有就是它具有高耐热性,400度高温以内强度不变。导弹、火箭的引擎也使用这种金属。方程式赛车的引擎排气管大多使用钛合金制造。
但是,钛很昂贵。并不是因为稀有而贵,目前估计钛的地球含量接近铁和镁。钛贵在加工方面,钛的加工工艺具有高难度。比如说焊接,因为在焊接时如果钛接触到氧的话会氧化而变成很脆的材料,所以必须在无氧的空间中焊接。在机械加工方面也是一样,钛具有的热传导特性会在机械加工的摩擦中产生高温而使得加工工具被融化。所以,钛加工的成本很高,主要是技术费的作怪。将来随着技术的进步,钛的价格一定会降下来吧。相比呢? |