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.

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.

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.

Около 80% пластмасс, применяемых в автомобилях, приходится на пять типов материалов: полиуретаны, поливинилхлориды, 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. Сравнительно новым направлением является применение этого материала для изготовления крыльев, капотов, крышек багажника.

Поливинилхлориды применяют для изготовления многих деталей (щиты приборов, рукоятки) и обивочных материалов (ткани, маты). 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