Din ce sunt construite caroseriile

Atunci când dezvoltă un nou model de mașină, fiecare producător încearcă să crească dinamica produselor sale, dar în același timp să nu lipsească mașina de siguranță. Deși performanța dinamică depinde în mare măsură de tipul de motor, caroseria mașinii joacă un rol semnificativ. Cu cât este mai greu, cu atât motorul cu ardere internă va face mai multe eforturi pentru a accelera transportul. Dar dacă mașina este prea ușoară, aceasta va afecta adesea negativ forța de forță.

Făcând produsele lor mai ușoare, producătorii se străduiesc să îmbunătățească proprietățile aerodinamice ale corpului (ceea ce este aerodinamica este descris în o altă recenzie). Reducerea greutății vehiculului se realizează nu numai datorită instalării unităților din materiale ușoare din aliaj, ci și datorită părților ușoare ale caroseriei. Să ne dăm seama ce materiale sunt folosite pentru realizarea caroseriei mașinii, precum și care sunt avantajele și dezavantajele fiecăreia dintre ele.

Preistorie caroserii auto

Corpului unei mașini moderne nu i se acordă mai puțină atenție decât mecanismele sale. Iată parametrii pe care trebuie să îi îndeplinească:

1. Durată. În caz de coliziune, nu trebuie să rănească persoanele din habitaclu. Rigiditatea la torsiune ar trebui să asigure că mașina rămâne în formă atunci când circulă pe un teren neuniform. Cu cât este mai mic acest parametru, cu atât este mai probabil ca rama mașinii să fie deformată, iar transportul să nu fie adecvat pentru o funcționare ulterioară. O atenție deosebită este acordată rezistenței frontului acoperișului. Testul așa-numitul „moose” îl ajută pe producător să determine cât de sigură va fi mașina atunci când lovește un animal înalt, cum ar fi un cerb sau un elan (întreaga masă a carcasei cade pe parbriz și pe lintelul superior al acoperișului de deasupra acestuia).
2. Design modern. În primul rând, șoferii sofisticați acordă atenție tocmai formei caroseriei și nu numai părții tehnice a mașinii.
3. Siguranță. Toată lumea din vehicul trebuie protejată de influențe externe, inclusiv în cazul unei coliziuni laterale.
4. Versatilitate. Materialul din care este fabricată caroseria trebuie să reziste condițiilor meteorologice diferite. În plus față de estetică, vopseaua este utilizată pentru a proteja materialele care se tem de umezeala agresivă.
5. Durabilitate. Nu este neobișnuit ca creatorul să economisească materialul caroseriei, motiv pentru care mașina devine inutilizabilă după doar câțiva ani de funcționare.
6. Mentenabilitate. Astfel, după un accident minor, nu trebuie să aruncați mașina, fabricarea tipurilor de caroserie moderne presupune asamblarea modulară. Aceasta înseamnă că piesa deteriorată poate fi înlocuită cu una nouă similară.
7. Preț accesibil. Dacă caroseria mașinii este fabricată din materiale scumpe, un număr mare de modele nerevendicate se vor acumula pe site-urile producătorilor auto. Acest lucru se întâmplă adesea nu din cauza calității slabe, ci din cauza costului ridicat al vehiculelor.

Pentru ca un model de caroserie să îndeplinească toți acești parametri, producătorii trebuie să țină cont de caracteristicile materialelor din care sunt realizate cadrul și panourile exterioare ale caroseriei.

Pentru ca producția unei mașini să nu necesite multe resurse, inginerii companiilor dezvoltă astfel de modele de caroserie care permit combinarea funcției lor principale cu altele suplimentare. De exemplu, unitățile principale și piesele interioare sunt atașate la structura mașinii.

Inițial, designul mașinilor se baza pe un cadru, de care erau atașate restul unităților mașinii. Acest tip este încă prezent în unele modele de mașini. Un exemplu în acest sens îl reprezintă SUV-urile depline (majoritatea jeep-urilor au pur și simplu o structură de caroserie întărită, dar nu există cadru, acest tip de SUV se numește crossover) și camioane. La primele mașini, fiecare panou atașat la structura cadrului putea fi realizat nu numai din metal, ci și din lemn.

Primul model cu o structură portantă fără ramă a fost Lancia Lambda, care a ieșit de pe linia de asamblare în 1921. Modelul european Citroen B10, care a intrat în vânzare în 1924, a primit o structură dintr-o singură bucată din oțel.

lancia lambda

Citroen b10

Această evoluție s-a dovedit atât de populară, încât majoritatea producătorilor din vremuri rareori au abandonat conceptul unui corp monococ din oțel. Aceste mașini erau în siguranță. Unele firme au respins oțelul din două motive. În primul rând, acest material nu era disponibil în toate țările, în special în anii războiului. În al doilea rând, corpul din oțel este foarte greu, deci unele, pentru a instala un motor cu ardere internă cu o putere mai mică, compromis în materialele caroseriei.

În timpul celui de-al doilea război mondial, oțelul a fost în cantitate redusă în întreaga lume, deoarece acest metal a fost complet utilizat pentru nevoile militare. Din dorința de a rămâne pe linia de plutire, unele companii au decis să își fabrice corpurile din materiale alternative. Așadar, în acei ani, mașinile au apărut pentru prima dată cu caroseria din aluminiu. Un exemplu de astfel de modele este seria Land Rover 1 (caroseria consta din panouri din aluminiu).

O altă alternativă este un cadru din lemn. Un exemplu de astfel de mașini este modificarea Willys Jeep Stations Wagon a Woodie.

Deoarece corpul din lemn nu este durabil și avea nevoie de îngrijiri serioase, această idee a fost curând abandonată, dar în ceea ce privește structurile din aluminiu, producătorii s-au gândit serios să introducă această tehnologie în producția modernă. În timp ce principalul motiv aparent este lipsa de oțel, acesta nu a fost cu adevărat forța motrice în spatele căreia producătorii de automobile au început să caute alternative.

1. De la criza mondială a combustibilului, majoritatea mărcilor de automobile au fost nevoite să își regândească tehnologia de fabricație. În primul rând, publicul care necesită motoare puternice și voluminoase a scăzut brusc din cauza costului ridicat al combustibilului. Șoferii au început să caute mașini mai puțin vorace. Și pentru ca transportul cu un motor mai mic să fie suficient de dinamic, era necesar un material ușor, dar în același timp suficient de puternic.
2. În întreaga lume, în timp, standardele de mediu pentru emisiile vehiculelor au devenit mai stricte. Din acest motiv, tehnologia a început să fie introdusă pentru a reduce consumul de combustibil, pentru a îmbunătăți calitatea arderii amestecului aer-combustibil și pentru a crește eficiența unității de putere. Pentru a face acest lucru, trebuie să reduceți greutatea întregii mașini.

De-a lungul timpului, au apărut evoluții în materialele compozite, care au făcut posibilă reducerea în continuare a greutății vehiculelor. Să luăm în considerare care este particularitatea fiecărui material care este utilizat pentru fabricarea caroseriei auto.

Corp din oțel: avantaje și dezavantaje

Majoritatea elementelor caroseriei unei mașini moderne sunt fabricate din oțel laminat. Grosimea metalului în unele secțiuni atinge 2.5 milimetri. Mai mult, materialul din tablă cu conținut scăzut de carbon este utilizat în principal în piesa de rulment. Datorită acestui fapt, mașina este destul de ușoară și în același timp durabilă.

Astăzi, oțelul nu este suficient. Acest metal are o rezistență ridicată, elemente de diferite forme pot fi ștampilate din acesta, iar piesele pot fi ușor fixate împreună folosind sudarea prin puncte. La fabricarea unei mașini, inginerii acordă atenție siguranței pasive, iar tehnologii acordă atenție ușurinței de prelucrare a materialului, astfel încât costul transportului să fie cât mai mic posibil.

Iar pentru metalurgie, cea mai dificilă sarcină este de a mulțumi atât inginerilor, cât și tehnologilor. Având în vedere proprietățile dorite, a fost dezvoltat un grad special de oțel care oferă combinația ideală de trasabilitate și rezistență suficientă în produsul finit. Acest lucru simplifică producția de panouri de caroserie și crește fiabilitatea cadrului mașinii.

Iată câteva beneficii ale corpului din oțel:

• Repararea produselor din oțel este cea mai ușoară - doar cumpărați un element nou, de exemplu, o aripă și înlocuiți-l;
• Este ușor de eliminat - oțelul este extrem de reciclabil, astfel încât producătorul are întotdeauna posibilitatea de a obține materii prime ieftine;
• Tehnologia pentru fabricarea oțelului laminat este mai simplă decât prelucrarea analogilor din aliaj ușor, astfel încât materia primă este mai ieftină.

În ciuda acestor avantaje, produsele din oțel au mai multe dezavantaje semnificative:

1. Produsele finite sunt cele mai grele;
2. Rugina apare rapid pe piesele neprotejate. Dacă elementul nu este protejat cu vopsea, deteriorarea va face rapid corpul inutilizabil;
3. Pentru ca tablele de oțel să aibă o rigiditate crescută, piesa trebuie ștampilată de mai multe ori;
4. Resursa produselor din oțel este cea mai mică în comparație cu metalele neferoase.

Astăzi, proprietatea oțelului este mărită prin adăugarea unor elemente chimice la compoziție, care îi cresc rezistența, rezistența la oxidare și caracteristicile de plasticitate (oțelul TWIP este capabil să se întindă până la 70%, iar indicatorul maxim al rezistenței sale este de 1300MPa).

Corp din aluminiu: avantaje și dezavantaje

Anterior, aluminiul era folosit doar pentru a realiza panouri ancorate pe o structură de oțel. Evoluțiile moderne în producția de aluminiu fac posibilă utilizarea materialului și pentru crearea elementelor de cadru.

Deși acest metal este mai puțin susceptibil la umiditate decât oțelul, are o rezistență și o elasticitate mecanică mai reduse. Din acest motiv, pentru a reduce greutatea unei mașini, acest metal este folosit pentru a crea uși, portbagaje, capote. Pentru a utiliza aluminiu în cadru, producătorul trebuie să mărească grosimea produselor, ceea ce lucrează adesea împotriva transportului mai ușor.

Densitatea aliajelor de aluminiu este mult mai mică decât cea a oțelului, astfel încât izolarea fonică într-o mașină cu o astfel de caroserie este mult mai proastă. Pentru a se asigura că interiorul unei astfel de mașini primește un minim de zgomot extern, producătorul folosește tehnologii speciale de suprimare a zgomotului, care vor face mașina mai scumpă decât o opțiune similară cu o caroserie din oțel.

Realizarea unui corp de aluminiu în primele etape este similară cu procesul de creare a structurilor din oțel. Materiile prime sunt împărțite în foi, apoi sunt ștampilate conform designului dorit. Piesele sunt asamblate într-un design comun. Numai pentru aceasta se folosește sudarea cu argon. Modelele mai scumpe utilizează sudarea cu puncte laser, lipici special sau nituri.

Argumente în favoarea unui corp din aluminiu:

• Materialul de tablă este mai ușor de ștanțat, prin urmare, în procesul de fabricare a panourilor, este necesar un echipament mai puțin puternic decât pentru ștanțarea din oțel;
• În comparație cu corpurile de oțel, forma identică din aluminiu va fi mai ușoară, în timp ce rezistența rămâne la același nivel;
• Piesele sunt ușor prelucrate și reciclabile;
• Materialul este mai durabil decât oțelul - nu se teme de umiditate;
• Costul procesului de fabricație este mai mic comparativ cu versiunea anterioară.

Nu toți șoferii sunt de acord să cumpere o mașină cu caroserie din aluminiu. Motivul este că, chiar și în cazul unui accident minor, reparațiile auto vor fi costisitoare. Materia primă în sine costă mai mult decât oțelul și, dacă piesa trebuie schimbată, proprietarul mașinii va trebui să caute un specialist care să aibă echipamente speciale pentru conectarea elementelor de înaltă calitate.

Corp plastic: avantaje și dezavantaje

A doua jumătate a secolului al XX-lea a fost marcată de apariția plasticului. Popularitatea unui astfel de material se datorează faptului că din acesta se poate realiza orice structură, care va fi mult mai ușoară decât chiar și aluminiul.

Plasticul nu are nevoie de vopsea. Este suficient să adăugați coloranții necesari materiilor prime, iar produsul capătă nuanța dorită. În plus, nu se estompează și nu trebuie revopsită atunci când este zgâriată. Comparativ cu metalul, plasticul este mai durabil, nu reacționează deloc cu apa, deci nu ruginește.

Modelul Hadi are un corp din plastic

Costul realizării panourilor din plastic este mult mai mic, deoarece prese puternice nu sunt necesare pentru ștanțare. Materiile prime încălzite sunt fluide, datorită cărora forma părților corpului poate fi absolut oricare, ceea ce este dificil de realizat atunci când se utilizează metalul.

În ciuda acestor avantaje clare, plasticul are un dezavantaj foarte mare - rezistența sa este direct legată de condițiile de funcționare. Deci, dacă temperatura aerului exterior scade sub zero, părțile devin fragile. Chiar și o sarcină mică poate face ca materialul să se spargă sau să se zboare în bucăți. Pe de altă parte, pe măsură ce temperatura crește, elasticitatea acesteia crește. Unele tipuri de materiale plastice se deformează atunci când sunt încălzite la soare.

Din alte motive, corpurile din plastic sunt mai puțin practice:

• Piesele deteriorate sunt reciclabile, dar acest proces necesită echipamente speciale scumpe. Același lucru este valabil și pentru industria materialelor plastice.
• În timpul fabricării produselor din plastic, o cantitate mare de substanțe nocive este emisă în atmosferă;
• Părțile portante ale corpului nu pot fi din plastic, deoarece nici măcar o bucată mare de material nu este la fel de puternică ca metalul subțire;
• Dacă panoul din plastic este deteriorat, acesta poate fi înlocuit cu ușurință și rapid cu unul nou, dar este mult mai scump decât sudarea unui plasture de metal pe metal.

Deși în zilele noastre există diverse evoluții care elimină majoritatea problemelor enumerate, nu a fost încă posibil să aducem tehnologia la perfecțiune. Din acest motiv, bare de protecție, inserții decorative, muluri și doar în unele modele de mașini - aripile sunt fabricate în principal din plastic.

Corpul compozit: avantaje și dezavantaje

Compozit înseamnă un material care conține mai mult de două componente. În procesul de creare a unui material, compozitul capătă o structură omogenă, datorită căreia produsul final va avea proprietățile a două (sau mai multe) substanțe care alcătuiesc materia primă.

Adesea, un compozit va fi obținut prin lipirea sau sinterizarea straturilor de diferite materiale. Adesea, pentru a crește rezistența piesei, fiecare strat separat este întărit astfel încât materialul să nu se desprindă în timpul funcționării.

Corp monococ

Cel mai frecvent compozit utilizat în industria auto este fibra de sticla. Materialul este obținut prin adăugarea unui material de umplutură de polimer în fibra de sticlă. Elementele exterioare ale corpului sunt realizate dintr-un astfel de material, de exemplu, bare de protecție, grile de radiatoare, uneori optică pentru cap (mai des sunt din sticlă, iar versiunile ușoare sunt din polipropilenă). Instalarea unor astfel de piese permite producătorului să utilizeze oțel în structura pieselor suport ale corpului, dar, în același timp, să păstreze modelul suficient de ușor.

În plus față de avantajele enumerate mai sus, materialul polimeric ocupă un loc demn în industria auto din următoarele motive:

• Greutatea minimă a pieselor, dar în același timp au o rezistență decentă;
• Produsul finit nu se teme de efectele agresive ale umezelii și ale soarelui;
• Datorită elasticității în stadiul materiei prime, producătorul poate crea forme complet diferite de piese, inclusiv cele mai complexe;
• Produsele finite arată estetic;
• Puteți crea părți ale corpului uriașe și, în unele cazuri, chiar și întregul corp, ca în cazul mașinilor cu balene (citiți mai multe despre astfel de mașini în revizuire separată).

Cu toate acestea, tehnologia inovatoare nu poate fi o alternativă completă la metal. Există mai multe motive pentru aceasta:

1. Costul umpluturilor polimerice este foarte mare;
2. Forma pentru realizarea piesei trebuie să fie perfectă. În caz contrar, elementul se va dovedi urât;
3. În timpul procesului de fabricație, este extrem de important să păstrați locul de muncă curat;
4. Crearea de panouri durabile necesită mult timp, deoarece compozitul durează mult timp să se usuce, iar unele părți ale corpului sunt multistratificate. Corpurile solide sunt adesea realizate din acest material. Pentru desemnarea lor, se folosește termenul înaripat „monococ”. Tehnologia pentru crearea tipurilor de corp monococ este următoarea. Stratul de fibră de carbon este lipit cu un polimer. Deasupra acestuia, este așezat un alt strat de material, numai astfel încât fibrele să fie localizate într-o direcție diferită, cel mai adesea în unghi drept. După ce produsul este gata, se introduce într-un cuptor special și se păstrează o anumită perioadă de timp la temperaturi ridicate, astfel încât materialul să fie copt și să capete o formă monolitică;
5. Când o piesă compozită se defectează, este extrem de dificil să o reparați (este descris un exemplu al modului în care se repară barele de protecție auto aici);
6. Piesele compozite nu sunt reciclate, ci doar distruse.

Datorită costului ridicat și complexității producției, autoturismele obișnuite au un număr minim de piese din fibră de sticlă sau alți analogi compoziți. Cel mai adesea, astfel de elemente sunt instalate pe un supercar. Un exemplu de astfel de mașină este Ferrari Enzo.

Ferrari Enzo 2002

Este adevărat, unele modele exclusive ale seriei civile primesc părți dimensionale de la un compozit. Un exemplu în acest sens este BMW M3. Această mașină are un acoperiș din fibră de carbon. Materialul are rezistența necesară, dar, în același timp, vă permite să mutați centrul de greutate mai aproape de sol, ceea ce crește forța de forță la intrarea în colțuri.

O altă soluție originală în utilizarea materialelor ușoare în caroseria mașinii este demonstrată de producătorul celebrului supercar Corvette. De aproape o jumătate de secol, compania folosește în model un cadru metalic spațial pe care sunt atașate panouri compozite.

Corpul carbonului: avantaje și dezavantaje

Odată cu apariția unui alt material, siguranța și, în același timp, ușurința mașinilor au atins un nou nivel. De fapt, carbonul este același material compozit, doar o nouă generație de echipamente vă permite să creați structuri mai durabile decât în ​​fabricarea monococului. Acest material este utilizat în corpurile unor modele celebre precum BMW i8 și i3. Dacă carbonul din alte mașini a fost folosit anterior doar ca decor, atunci acestea sunt primele mașini de producție din lume a căror caroserie este realizată în întregime din carbon.

Ambele modele au un design similar: baza este o platformă modulară din aluminiu. Toate unitățile și mecanismele mașinii sunt fixate pe ea. Corpul mașinilor este format din două jumătăți, care au deja câteva detalii interioare. Acestea sunt conectate între ele în timpul asamblării folosind cleme de șurub. Particularitatea acestor modele este că sunt construite pe același principiu ca și primele mașini - o structură de cadru (doar cât mai ușoară posibil), pe care sunt fixate toate celelalte onoruri.

În procesul de fabricație, piesele sunt conectate între ele folosind adeziv special. Aceasta simulează sudarea pieselor metalice. Avantajul unui astfel de material este rezistența sa ridicată. Când mașina depășește nereguli mari, rigiditatea torsională a corpului împiedică deformarea acestuia.

Un alt avantaj al fibrei de carbon este că necesită un număr minim de lucrători pentru fabricarea pieselor, deoarece echipamentele de înaltă tehnologie sunt controlate de electronică. Corpul de carbon este realizat din părți individuale care sunt formate în forme speciale. Un polimer cu o compoziție specială este pompat în matriță sub presiune ridicată. Acest lucru face ca panourile să fie mai durabile decât lubrifierea manuală a fibrelor. În plus, sunt necesare cuptoare mai mici pentru a coace obiecte mici.

Dezavantajele acestor produse includ în primul rând costul ridicat, deoarece se utilizează echipamente scumpe care necesită servicii de înaltă calitate. De asemenea, prețul polimerilor este mult mai mare decât cel al aceluiași aluminiu. Și dacă piesa este ruptă, atunci este imposibil să o reparați singură.

Iată un scurt videoclip - un exemplu al modului în care sunt asamblate corpurile de carbon ale BMW i8:

Acesta este modul în care BMW i8 este asamblat. Asamblarea mașinii dvs. BMW i8

Întrebări și răspunsuri:

Ce este inclus în caroseria mașinii? Caroseria mașinii este alcătuită din: un cârlig față, un scut față, un stâlp din față, un plafon, un stâlp B, un stâlp din spate, aripi, un panou de portbagaj și o capotă, un fund.

Pe ce se sprijină caroseria mașinii? Corpul principal este cadrul spațial. Aceasta este o structură realizată sub formă de cușcă, situată în jurul întregului perimetru al corpului. Corpul este atașat de această structură de susținere.