Материалы для кузова машины

Для изготовления кузова авто необходимо сотни частей, которые затем соединяют в одну конструкцию. Расскажем из чего делают кузова автомобилей и какие технологии появились. Плюсы и минусы основных материалов при изготовлении машины.

Сталь

Основные детали кузова изготовляют из стали, алюминиевых сплавов, пластмасс и стекла. Причем предпочтение отдается низкоуглеродистой листовой стали толщиной 0,65...2 мм. Благодаря применению последней удалось снизить общую массу машины и повысить жесткость кузова. Это вызвано ее высокой механической прочностью, недефицитностью, способностью к глубокой вытяжке (можно получать детали сложной формы), технологичностью соединения деталей сваркой.

обозначение материалов с структуре кузова машины
Недостатки стали - высокая плотность и низкая коррозионная стойкость, требующая сложных действий по защите от коррозии. Конструкторам нужно, чтобы сталь была прочной и обеспечивала высокий уровень пассивной безопасности, а технологам хорошая штампуемость. И главная задача металлургов - угодить тем и другим. Поэтому разработан новый сорт стали, позволяющий упростить производство и получить заданные свойства кузова.

Изготавливается кузов в несколько этапов. Из стальных листов, имеющих разную толщину, штампуются отдельные детали. После детали свариваются в крупные узлы, и с помощью сварки собираются в одно целое. Сварку на современных заводах ведут роботы.

Плюсы

  • низкая стоимость;
  • высокая ремонтопригодность кузова;
  • отработанная технология производства и утилизации.

Минусы

  • самая большая масса;
  • требуется антикоррозийная защита от коррозии;
  • потребность в большом количестве штампов;
  • ограниченный срок службы.

Что в будущем

Совершенствование технологий производства и штамповки, увеличение в структуре кузова доли высокопрочных сталей. И применение сверхвысокопрочных сплавов нового поколения. К ним можно отнести TWIP-сталь с высоким содержанием марганца (до 20%). Данная сталь обладает особым механизмом пластической деформации, поэтому относительное удлинение может достигать 70%, а предел прочности - 1300 МПа.

Для примера: прочность обычных сталей составляет до 210 МПа, а высокопрочных - до 550 МПа.

Алюминий

Алюминиевые сплавы для изготовления автомобильных кузовов начали использовать относительно недавно. Используют алюминий при изготовлении всего кузова или его отдельных деталей – капот, двери, крышка багажника.

степень прочности стали и распределение по авто
Алюминиевые сплавы применяются в ограниченном количестве. Поскольку прочность и жесткость этих сплавов ниже, чем у стали, поэтому толщину деталей приходится увеличивать и существенного снижения массы кузова получить не удается. Кроме того, шумоизолирующая способность алюминиевых деталей ниже, чем стальных, и требуются более сложные мероприятия для достижения акустической характеристики кузова.

Начальный этап изготовления алюминиевого кузова схожий с изготовлением стального. Детали вначале штампуются из листа алюминия, потом собираются в целую конструкцию. Сварка используется в среде аргона, соединения на заклепках и/или с использованием специального клея, лазерная сварка. Также к стальному каркасу, который изготовлен из труб разного сечения, крепятся кузовные панели.

Плюсы

  1. возможность изготовить детали любой формы;
  2. кузов легче стального, при этом прочность равная;
  3. легкость в обработке, вторичная переработка не составляет труда;
  4. устойчивость к коррозии, а также низкая цена технологических процессов.

Минусы

  1. низкая ремонтопригодность;
  2. необходимость в дорогостоящих способах соединения деталей;
  3. необходимость специального оборудования;
  4. значительно дороже стали, так как энергозатраты намного выше.

Что такое алюсил

Это сплав алюминия с большой долей кремния (около 12%). В автомобильной промышленности из данного материала производят блоки цилиндров, которые проще и дешевле, чем с залитыми чугунными гильзами. Рабочая поверхность цилиндра из алюсила обеспечивает меньший коэффициент трения с поршнем и кольцами, что снижает расход топлива. Но чувствителен к перегреву и детонации, т.к. рабочий слой очень тонкий и легко повреждается при высокой температуре и ударных нагрузках.

Стеклопластик и пластмассы

Под названием стеклопластик имеется в виду любой волокнистый наполнитель, который пропитан полимерными смолами. Наиболее известными наполнителями считаются – карбон, стеклоткань и кевлар.

пластиковые детали автомобиля
Около 80% пластмасс, применяемых в автомобилях, приходится на пять типов материалов: полиуретаны, поливинилхлориды (ПВХ), полипропилены, АБС-пластики, стеклопластики. Остальные 20% составляют полиэтилены, полиамиды, полиакрилаты, поликарбонаты.

Из стеклопластиков изготовляют наружные панели кузовов, что обеспечивает существенное уменьшение массы автомобиля. Из полиуретана делают подушки и спинки сидений, противоударные накладки. Также недавно стал применяется этот материал для изготовления крыльев, капотов, крышек багажника.

ПВХ применяют для изготовления многих деталей (щиты приборов, рукоятки). Из полипропилена делают корпуса фар, рулевые колеса, перегородки и многое другое. АБС-пластики используют для различных облицовочных деталей.

Достоинства

  • при высокой прочности маленький вес;
  • поверхность деталей обладает хорошими декоративными качествами;
  • простота в изготовлении деталей, имеющих сложную форму;
  • большие размеры кузовных деталей.

Недостатки

  • высокая стоимость наполнителей;
  • высокое требование к точности форм и к чистоте;
  • время изготовления деталей достаточно продолжительное;
  • при повреждениях сложность в ремонте.
Автомобильная промышленность развивается в угоду автолюбителю, который хочет быстрый и безопасный автомобиль. Поэтому в производстве авто используются новые, отвечающие современным требованиям материалы.
Что ещё почитать