Z čoho sú vyrobené karosérie

Pri vývoji nového modelu automobilu sa každý výrobca snaží zvýšiť dynamiku svojich výrobkov, ale zároveň pripraviť auto o bezpečnosť. Aj keď dynamický výkon vo veľkej miere závisí od typu motora, karoséria vozidla hrá významnú rolu. Čím je ťažší, tým väčšie úsilie vyvinie spaľovací motor na zrýchlenie prepravy. Ak je ale auto príliš ľahké, často to negatívne ovplyvní prítlak.

Zľahčovaním svojich výrobkov sa výrobcovia snažia vylepšiť aerodynamické vlastnosti tela (čo je aerodynamika, je popísané v ďalšia recenzia). Zníženie hmotnosti vozidla sa deje nielen inštaláciou jednotiek vyrobených z ľahkých zliatin, ale aj vďaka ľahkým častiam karosérie. Poďme zistiť, z akých materiálov sa vyrábajú karosérie automobilov, ako aj aké sú klady a zápory každého z nich.

Pravek karosérií

Karosérii moderného automobilu sa nevenuje menšia pozornosť ako jeho mechanizmom. Tu sú parametre, ktoré musí spĺňať:

1. Trvalé. Pri kolízii nesmie zraniť osoby v kabíne. Torzná tuhosť by mala zaručiť, že automobil zostane v tvare aj pri jazde po nerovnom teréne. Čím je tento parameter menší, tým je pravdepodobnejšie, že sa rám vozidla deformuje a preprava bude nevhodná pre ďalšiu prevádzku. Osobitná pozornosť sa venuje pevnosti prednej časti strechy. Takzvaný „losí“ test pomáha automobilke určiť, aké bezpečné bude auto pri náraze do vysokého zvieraťa, napríklad do jeleňa alebo losa (celá hmota jatočného tela padá na čelné sklo a horný preklad strechy nad ním).
2. Moderný dizajn. V prvom rade sofistikovaní motoristi venujú pozornosť tvaru karosérie, nielen technickej časti automobilu.
3. Bezpečnosť. Každý vo vozidle musí byť chránený pred vonkajšími vplyvmi, vrátane bočného nárazu.
4. Všestrannosť. Materiál, z ktorého je karoséria vyrobená, musí odolávať rôznym poveternostným podmienkam. Okrem estetiky sa lak používa na ochranu materiálov, ktoré sa obávajú agresívnej vlhkosti.
5. Trvanlivosť. Nie je neobvyklé, že tvorca ušetrí na materiáli karosérie, a preto sa auto stane nepoužiteľným už po niekoľkých rokoch prevádzky.
6. Udržateľnosť. Aby ste po menšej nehode nemuseli auto odhodiť, vyžaduje výroba moderných typov karosérií modulárnu montáž. To znamená, že poškodenú časť je možné vymeniť za podobnú novú.
7. Priaznivá cena. Ak je karoséria automobilu vyrobená z drahých materiálov, v miestach automobiliek sa nahromadí obrovské množstvo nevyžiadaných modelov. To sa často nestáva kvôli zlej kvalite, ale kvôli vysokým nákladom na vozidlá.

Aby model karosérie spĺňal všetky tieto parametre, musia výrobcovia brať do úvahy vlastnosti materiálov, z ktorých sú rám a vonkajšie panely karosérie vyrobené.

Aby výroba automobilu nevyžadovala veľa zdrojov, vyvinuli inžinieri spoločností také modely karosérie, ktoré umožňujú kombinovať ich hlavnú funkciu s ďalšími. Napríklad hlavné jednotky a vnútorné časti sú pripevnené ku konštrukcii vozidla.

Pôvodne bol dizajn automobilov založený na ráme, ku ktorému bol pripevnený zvyšok stroja. Tento typ je stále prítomný v niektorých modeloch automobilov. Príkladom toho sú plnohodnotné SUV (väčšina džípov má jednoducho zosilnenú štruktúru karosérie, ale chýba tam rám, tento typ SUV sa nazýva tzv. crossover) a nákladné vozidlá. Na prvých automobiloch mohol byť každý panel pripevnený k rámovej konštrukcii vyrobený nielen z kovu, ale aj z dreva.

Prvým modelom bezrámovej konštrukcie bola Lancia Lambda, ktorá zišla z montážnej linky v roku 1921. Európsky model Citroen B10, ktorý sa začal predávať v roku 1924, dostal jednodielnu oceľovú konštrukciu karosérie.

lancia lambda

Citroen b10

Tento vývoj sa ukázal natoľko populárny, že väčšina vtedajších výrobcov zriedka upustila od konceptu celooceľovej monokokovej karosérie. Tieto stroje boli bezpečné. Niektoré firmy odmietli oceľ z dvoch dôvodov. Po prvé, tento materiál nebol k dispozícii vo všetkých krajinách, najmä počas vojnových rokov. Po druhé, oceľové telo je veľmi ťažké, takže niektoré sú kvôli inštalácii spaľovacieho motora s nižším výkonom kompromitované v materiáloch karosérie.

Počas druhej svetovej vojny bol nedostatok ocele na celom svete, pretože tento kov bol úplne použitý na vojenské účely. Niektoré spoločnosti sa z túžby udržať na hladine rozhodli vyrobiť svoje modely karosérie z alternatívnych materiálov. Za tie roky sa teda autá s hliníkovou karosériou objavili prvýkrát. Príkladom takýchto modelov je Land Rover 1-Series (karoséria pozostávala z hliníkových panelov).

Ďalšou alternatívou je drevený rám. Príkladom takýchto automobilov je úprava Willys Jeep Stations Wagon Woodie.

Pretože drevená karoséria nie je odolná a bolo treba jej venovať náležitú starostlivosť, od tejto myšlienky sa čoskoro upustilo, ale čo sa týka hliníkových konštrukcií, výrobcovia vážne uvažovali o zavedení tejto technológie do modernej výroby. Aj keď hlavným zjavným dôvodom je nedostatok ocele, v skutočnosti to nebola hnacia sila, za ktorou automobilky začali hľadať alternatívy.

1. Od globálnej palivovej krízy musela väčšina automobilových značiek prehodnotiť svoju výrobnú technológiu. Najskôr publikum, ktoré vyžaduje výkonné a objemné motory, sa prudko znížilo z dôvodu vysokých nákladov na palivo. Motoristi začali hľadať menej nenásytné autá. A aby bola doprava s menším motorom dostatočne dynamická, bol potrebný ľahký, ale zároveň dostatočne pevný materiál.
2. Na celom svete sa časom začali sprísňovať environmentálne normy pre emisie vozidiel. Z tohto dôvodu sa začala zavádzať technológia na zníženie spotreby paliva, zlepšenie kvality spaľovania zmesi vzduch-palivo a zvýšenie účinnosti pohonnej jednotky. Aby ste to dosiahli, musíte znížiť hmotnosť celého automobilu.

Postupom času sa objavil vývoj v oblasti kompozitných materiálov, ktorý umožňoval ďalšie znižovanie hmotnosti vozidiel. Zvážme, aká je zvláštnosť každého materiálu, ktorý sa používa na výrobu karosérií.

Oceľové telo: výhody a nevýhody

Väčšina prvkov karosérie moderného automobilu je vyrobená z valcovanej ocele. Hrúbka kovu v niektorých častiach dosahuje 2.5 milimetra. Ďalej sa nízkouhlíkový plechový materiál používa hlavne v ložiskovej časti. Vďaka tomu je auto pomerne ľahké a zároveň odolné.

Dnes ocele nie je nedostatok. Tento kov má vysokú pevnosť, dajú sa z neho vyraziť prvky rôznych tvarov a diely sa dajú ľahko spojiť pomocou bodového zvárania. Pri výrobe automobilu dbajú inžinieri na pasívnu bezpečnosť a technológovia na ľahkosť spracovania materiálu tak, aby náklady na prepravu boli čo najnižšie.

A pre metalurgiu je najťažšou úlohou potešiť inžinierov aj technológov. S ohľadom na požadované vlastnosti bola vyvinutá špeciálna trieda ocele, ktorá ponúka ideálnu kombináciu ťažnosti a dostatočnej pevnosti hotového výrobku. To zjednodušuje výrobu panelov karosérie a zvyšuje spoľahlivosť rámu automobilu.

Tu sú ďalšie výhody oceľového tela:

• Oprava oceľových výrobkov je najjednoduchšia - stačí si kúpiť nový prvok, napríklad krídlo, a vymeniť ho;
• Je ľahké ho recyklovať - ​​oceľ je vysoko recyklovateľná, takže výrobca má vždy možnosť získať lacné suroviny;
• Technológia výroby valcovanej ocele je jednoduchšia ako spracovanie analógov z ľahkých zliatin, takže surovina je lacnejšia.

Napriek týmto výhodám majú výrobky z ocele niekoľko významných nevýhod:

1. Hotové výrobky sú najťažšie;
2. Na nechránených častiach sa rýchlo objaví hrdza. Ak prvok nie je chránený lakom, poškodenie rýchlo spôsobí, že karoséria bude nepoužiteľná;
3. Aby bol oceľový plech so zvýšenou tuhosťou, musí byť časť mnohokrát vyrazená;
4. Zdroj oceľových výrobkov je v porovnaní s farebnými kovmi najmenší.

Dnes sa vlastnosť ocele zvyšuje pridaním k zloženiu niektorých chemických prvkov, ktoré zvyšujú jej pevnosť, odolnosť voči oxidácii a plastické vlastnosti (oceľ značky TWIP je schopná natiahnuť sa až na 70% a maximálny ukazovateľ jej pevnosti je 1300 MPa).

Hliníkové telo: výhody a nevýhody

Predtým sa z hliníka vyrábali iba panely, ktoré boli pripevnené k oceľovej konštrukcii. Moderný vývoj vo výrobe hliníka umožňuje použiť materiál aj na vytváranie prvkov rámu.

Aj keď je tento kov menej náchylný na vlhkosť ako oceľ, má menšiu pevnosť a mechanickú pružnosť. Z tohto dôvodu sa na zníženie hmotnosti automobilu tento kov používa na výrobu dverí, batožinových nosičov, kapoty. Pri použití hliníka v ráme musí výrobca zväčšiť hrúbku výrobkov, čo často bráni ľahšej preprave.

Hustota zliatin hliníka je oveľa nižšia ako u ocele, takže hluková izolácia v aute s takouto karosériou je oveľa horšia. Aby sa zabezpečilo, že interiér takéhoto automobilu bude dostávať minimum vonkajšieho hluku, používa výrobca špeciálne technológie na potlačenie hluku, ktoré predražujú automobil v porovnaní s podobnou možnosťou s oceľovou karosériou.

Výroba hliníkového telesa v počiatočných fázach je obdobou procesu vytvárania oceľových konštrukcií. Suroviny sa drvia na listy, potom sa lisujú podľa požadovaného vzoru. Diely sú zostavené do spoločného dizajnu. Iba na to sa používa argónové zváranie. Drahšie modely používajú laserové bodové zváranie, špeciálne lepidlo alebo nity.

Tvrdenia v prospech hliníkového telesa:

• Plechový materiál sa ľahšie lisuje, preto je v procese výroby panelov potrebné menej výkonné zariadenie ako na lisovanie z ocele;
• V porovnaní s oceľovými karosériami bude identický tvar vyrobený z hliníka ľahší, zatiaľ čo pevnosť zostane na rovnakej úrovni;
• Diely sa dajú ľahko spracovať a recyklovať;
• Materiál je odolnejší ako oceľ - nebojí sa vlhkosti;
• Cena výrobného procesu je v porovnaní s predchádzajúcou verziou nižšia.

Nie všetci motoristi súhlasia s kúpou automobilu s hliníkovou karosériou. Dôvod je ten, že aj pri menšej nehode budú opravy automobilov drahé. Samotná surovina stojí viac ako oceľ a v prípade potreby výmeny dielu bude musieť majiteľ automobilu vyhľadať špecialistu, ktorý má špeciálne vybavenie na kvalitné spojenie prvkov.

Plastové telo: výhody a nevýhody

Druhá polovica dvadsiateho storočia bola poznačená vzhľadom plastu. Popularita takéhoto materiálu je spôsobená tým, že z neho možno vyrobiť akúkoľvek štruktúru, ktorá bude oveľa ľahšia ako dokonca aj hliník.

Plast nepotrebuje lakovanie. K surovinám stačí pridať potrebné farbivá a produkt získa požadovaný odtieň. Navyše nevybledne a pri poškriabaní ho nie je potrebné prelakovať. V porovnaní s kovom je plast odolnejší, vôbec nereaguje s vodou, takže nehrdzavie.

Model Hadi má plastové telo

Cena výroby plastových panelov je oveľa nižšia, pretože na razenie nie sú potrebné silné lisy. Zahriate suroviny sú tekuté, vďaka čomu môže byť tvar častí tela absolútne akýkoľvek, čo je ťažké dosiahnuť pri použití kovu.

Napriek týmto jasným výhodám má plast veľmi veľkú nevýhodu - jeho pevnosť priamo súvisí s prevádzkovými podmienkami. Takže ak teplota vonkajšieho vzduchu klesne pod nulu, časti sa stanú krehkými. Aj malé zaťaženie môže spôsobiť prasknutie alebo rozletenie materiálu. Na druhej strane, ako teplota stúpa, zvyšuje sa jej pružnosť. Niektoré druhy plastov sa pri zahrievaní na slnku deformujú.

Z iných dôvodov sú plastové telesá menej praktické:

• Poškodené diely sú recyklovateľné, ale tento proces vyžaduje špeciálne drahé zariadenie. To isté platí pre plastikársky priemysel.
• Pri výrobe výrobkov z plastov sa do ovzdušia uvoľňuje veľké množstvo škodlivých látok;
• Nosné časti tela nemôžu byť vyrobené z plastu, pretože ani veľký kus materiálu nie je taký pevný ako tenký kov;
• Ak je plastový panel poškodený, dá sa ľahko a rýchlo vymeniť za nový, je však oveľa nákladnejší ako zváranie kovovej náplasti na kov.

Aj keď v dnešnej dobe existujú rôzne vývojové trendy, ktoré eliminujú väčšinu uvedených problémov, nebolo možné technológiu doviesť k dokonalosti. Z tohto dôvodu sú nárazníky, ozdobné vložky, lišty vyrobené hlavne z plastu a iba v niektorých modeloch automobilov - blatníkoch.

Zložené telo: výhody a nevýhody

Kompozit znamená materiál, ktorý obsahuje viac ako dve zložky. V procese vytvárania materiálu získava kompozit homogénnu štruktúru, vďaka ktorej bude mať konečný produkt vlastnosti dvoch (alebo viacerých) látok, z ktorých sa skladá surovina.

Kompozit sa často získa lepením alebo spekaním vrstiev rôznych materiálov. Aby sa zvýšila pevnosť dielu, je každá samostatná vrstva často vystužená, aby sa materiál počas prevádzky neodlupoval.

Monokokové telo

Najbežnejším kompozitom používaným v automobilovom priemysle je sklolaminát. Materiál sa získa pridaním polymérneho plniva do sklenených vlákien. Vonkajšie prvky karosérie sú vyrobené z takého materiálu, napríklad nárazníky, mriežky chladiča, niekedy optika hlavy (častejšie sú vyrobené zo skla a ľahké verzie sú vyrobené z polypropylénu). Inštalácia týchto častí umožňuje výrobcovi použiť oceľ v konštrukcii nosných častí karosérie, zároveň však udržuje model dostatočne ľahký.

Okrem vyššie uvedených výhod zaujíma polymérny materiál v automobilovom priemysle dôstojné miesto z nasledujúcich dôvodov:

• Minimálna hmotnosť dielov, ale zároveň majú slušnú pevnosť;
• Hotový výrobok sa nebojí agresívnych účinkov vlhkosti a slnka;
• Vďaka pružnosti v štádiu suroviny môže výrobca vytvárať úplne odlišné tvary dielov vrátane tých najzložitejších;
• Hotové výrobky vyzerajú esteticky;
• Môžete vytvoriť obrovské časti tela a v niektorých prípadoch dokonca celé telo, ako v prípade veľrybích automobilov (viac o takýchto autách nájdete v samostatná kontrola).

Inovatívna technológia však nemôže byť úplnou alternatívou ku kovu. Existuje niekoľko dôvodov:

1. Cena polymérnych plnív je veľmi vysoká;
2. Tvar na výrobu dielu musí byť dokonalý. V opačnom prípade sa prvok ukáže ako škaredý;
3. Počas výrobného procesu je mimoriadne dôležité udržiavať pracovisko čisté;
4. Tvorba odolných panelov je časovo náročná, pretože kompozit zasychá dlho a niektoré časti tela sú viacvrstvové. Z tohto materiálu sú často vyrobené pevné telá. Na ich označenie sa používa okrídlený výraz „monocoque“. Technológia vytvárania typov karosérií v monokoku je nasledovná. Vrstva uhlíkových vlákien je lepená polymérom. Na ňu sa položí ďalšia vrstva materiálu, len tak, aby boli vlákna umiestnené v inom smere, najčastejšie v pravom uhle. Keď je výrobok pripravený, vloží sa do špeciálnej pece a určitý čas sa udržiava pri vysokej teplote, aby sa materiál upečil a získal monolitický tvar;
5. Ak sa časť z kompozitného materiálu pokazí, je veľmi ťažké ju opraviť (je opísaný príklad opravy nárazníkov automobilov. tu);
6. Kompozitné časti nie sú recyklované, iba zničené.

Kvôli vysokým nákladom a zložitosti výroby majú bežné cestné vozidlá minimálny počet častí vyrobených zo sklenených vlákien alebo iných kompozitných analógov. Najčastejšie sa takéto prvky inštalujú na superauto. Príkladom takého auta je Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

Je pravda, že niektoré exkluzívne modely civilných sérií dostávajú rozmerové diely z kompozitu. Príkladom toho je BMW M3. Toto auto má strechu z uhlíkových vlákien. Materiál má potrebnú pevnosť, ale zároveň vám umožňuje posunúť ťažisko bližšie k zemi, čo zvyšuje prítlak pri vchádzaní do zákrut.

Ďalšie originálne riešenie pri použití ľahkých materiálov v karosérii automobilu predvádza výrobca slávneho superauta Corvette. Spoločnosť už takmer pol storočia používa v modeli priestorový kovový rám, na ktorom sú pripevnené kompozitné panely.

Karbónové telo: výhody a nevýhody

S príchodom iného materiálu sa bezpečnosť a zároveň ľahkosť automobilov dostala na novú úroveň. Uhlík je v skutočnosti rovnaký kompozitný materiál, iba nová generácia zariadení umožňuje vytvárať odolnejšie štruktúry ako pri výrobe monokoku. Tento materiál sa používa v karosériách slávnych modelov, ako sú BMW i8 a i3. Ak sa uhlík v iných automobiloch predtým používal iba ako dekorácia, potom ide o prvé sériové automobily na svete, ktorých karoséria je celá vyrobená z uhlíka.

Oba modely majú podobný dizajn: základom je modulárna platforma vyrobená z hliníka. Na ňom sú upevnené všetky jednotky a mechanizmy automobilu. Karoséria automobilov sa skladá z dvoch polovíc, ktoré už majú niektoré detaily interiéru. Pri montáži sú navzájom spojené pomocou svorníkov svorníkov. Zvláštnosťou týchto modelov je, že sú postavené na rovnakom princípe ako prvé automobily - rámová konštrukcia (iba čo najľahšia), na ktorej sú upevnené všetky ostatné pocty.

Počas výrobného procesu sú diely navzájom spojené pomocou špeciálneho lepidla. Simuluje sa tak zváranie kovových častí. Výhodou takéhoto materiálu je jeho vysoká pevnosť. Keď auto prekoná veľké nerovnosti, torzná tuhosť karosérie zabráni jeho deformácii.

Ďalšou výhodou uhlíkových vlákien je, že výroba dielov vyžaduje minimum pracovníkov, pretože špičkové technologické zariadenia sú riadené elektronikou. Karbónové telo je vyrobené z jednotlivých častí, ktoré sú tvarované do zvláštnych tvarov. Polymér špeciálneho zloženia sa načerpáva do formy pod vysokým tlakom. Vďaka tomu sú panely odolnejšie ako ručné mazanie vlákien. Okrem toho sú na pečenie drobností potrebné menšie pece.

Medzi nevýhody takýchto výrobkov patrí predovšetkým vysoká cena, pretože sa používa drahé zariadenie, ktoré si vyžaduje vysoko kvalitné služby. Cena polymérov je tiež oveľa vyššia ako cena hliníka. A ak je diel zlomený, potom je nemožné ho sami opraviť.

Tu je krátke video - príklad montáže karbónových karosérií BMW i8:

Takto je zostavené vaše BMW i8. Zostavenie vášho auta BMW i8

Otázky a odpovede:

Čo je súčasťou karosérie auta? Karoséria sa skladá z: predný nosník, predný štít, predný stĺpik, strecha, stĺpik B, zadný stĺpik, blatníky, panel kufra a kapota, spodok.

Na čom je podopretá karoséria auta? Hlavným telom je priestorový rám. Ide o štruktúru vyrobenú vo forme klietky umiestnenej po celom obvode tela. Telo je pripevnené k tejto nosnej konštrukcii.