З чаго робяць кузава аўтамабіляў

Распрацоўваючы новую мадэль аўтамабіля, кожны вытворца імкнецца павысіць дынаміку сваёй прадукцыі, але разам з тым не пазбавіць аўтамабіль бяспекі. Хоць дынамічныя характарыстыкі шмат у чым залежаць ад тыпу рухавіка, немалое значэнне гуляе кузаў аўта. Чым цяжэй ён будзе, тым больш намаганняў будзе прыкладаць ДВС для таго, каб разагнаць транспарт. Але калі машына будзе занадта лёгкай, гэта часта адмоўна адбіваецца на прыціскной сіле.

Палягчаючы сваю прадукцыю, вытворцы імкнуцца палепшыць аэрадынамічныя ўласцівасці кузава (аб тым, што такое аэрадынаміка, распавядаецца ў іншым аглядзе). Памяншэнне вагі транспартнага сродку ажыццяўляецца не толькі за рахунак усталёўкі агрэгатаў з лёгкасплаўных матэрыялаў, але і дзякуючы палегчаным кузаўным дэталям. Разбярэмся з тым, якія матэрыялы выкарыстоўваюцца для выраба кузаваў аўтамабіляў, а таксама ў чым плюсы і мінусы кожнага з іх.

Перадгісторыя аўтамабільных кузаваў

Кузаву сучаснага аўтамабіля надаецца не менш увагі, чым яго механізмам. Вось якім параметрам ён павінен адпавядаць:

1. Трывалы. Пры сутыкненні ён не павінен траўміраваць людзей, якія знаходзяцца ў салоне. Калянасць на скрут павінна забяспечваць захаванне формы аўта пры перасоўванні па няроўнай мясцовасці. Чым меншым будзе гэты параметр, тым большая верагоднасць, што каркас аўто дэфармуецца, і транспарт будзе непрыдатным да далейшай эксплуатацыі. Асаблівая ўвага надаецца трываласці франтальнай часткі даху. Так званы ласіны тэст дапамагае аўтавытворцу вызначыць, наколькі бяспечным будзе машына пры сутыкненні з высокай жывёлай, напрыклад аленем ці ласём (уся маса тушы прыходзіцца на лэбавае шкло і верхнюю перамычку даху над ім).
2. Сучасны дызайн. У першую чаргу спрактыкаваныя аўтамабілісты зважаюць менавіта на форму кузава, а не толькі на тэхнічную частку машыны.
3. Бяспека. Усе, хто знаходзіцца ў салоне аўтамабіля, павінны быць абаронены ад знешняга ўздзеяння, у тым ліку пры бакавым сутыкненні.
4. Універсальнасць. Матэрыял, з якога вырабляецца кузаў аўта, павінен вытрымліваць розныя ўмовы надвор'я. У дадатак да эстэтычнасці лакафарбавае пакрыццё выкарыстоўваецца для абароны матэрыялаў, якія баяцца агрэсіўнага ўздзеяння вільгаці.
5. Даўгавечнасць. Нярэдкія выпадкі, калі стваральнік эканоміць на матэрыяле кузава, з-за чаго аўтамабіль прыходзіць у непрыдатнасць праз усяго некалькі гадоў эксплуатацыі.
6. Рамонтапрыдатнасць. Каб пасля невялікага ДТЗ не прыйшлося выкідваць аўтамабіль, выраб сучасных тыпаў кузава мае на ўвазе модульную зборку. Гэта азначае, што пашкоджаную дэталь можна замяніць на аналагічную новую.
7. Даступны кошт. Калі кузаў аўтамабіля будзе выраблены з дарагіх матэрыялаў, на пляцоўках аўтавытворцаў будзе запасіцца велізарная колькасць незапатрабаваных мадэляў. Такое часта адбываецца не з прычыны дрэннай якасці, а з-за дарагоўлі транспартных сродкаў.

Каб мадэль кузава адпавядала ўсім гэтым параметрам, вытворцам даводзіцца ўлічваць асаблівасці матэрыялаў, з якіх вырабляецца каркас і вонкавыя панэлі кузава.

Каб вытворчасць аўтамабіля не патрабавала шмат рэсурсаў, інжынеры кампаній распрацоўваюць такія мадэлі кузаваў, якія дазваляюць сумясціць іх асноўную функцыю з дадатковымі. Напрыклад, да канструкцыі аўта мацуюцца асноўныя агрэгаты і дэталі салона.

Першапачаткова канструкцыя аўтамабіляў у аснове мела раму, да якой мацаваліся астатнія вузлы машыны. Такі тып да гэтага часу прысутнічае ў некаторых мадэлях аўто. Прыкладам таму служаць паўнавартасныя пазадарожнікі (у большасці джыпаў проста ўзмоцненая канструкцыя кузава, але няма рамы, такі тып пазадарожнікаў завецца кросоверам) і грузавікі. На першых аўтамабілях кожная панэль, замацаваная на рамной канструкцыі, магла вырабляцца не толькі з металу, але таксама з дрэва.

Першая мадэль з апорнай канструкцыяй без рамы была Lancia Lambda, якая сышла з канвеера ў 1921 году. Суцэльную сталёвую канструкцыю кузава атрымала еўрапейская мадэль Citroen B10, якая паступіла ў продаж у 1924-м г.

Запускае Lambda

Цытрына B10

Гэтая распрацоўка апынулася настолькі папулярнай, што большасць вытворцаў тых часоў рэдка калі адыходзілі ад канцэпцыі суцэльнастальнага апорнага кузава. Такія машыны былі бясьпечныя. Ад сталі некаторыя фірмы адмаўляліся па дзвюх прычынах. Па-першае, гэты матэрыял не ва ўсіх краінах быў даступны, асабліва ў ваенныя гады. Па-другое, сталёвы кузаў вельмі цяжкі, таму некаторыя дзеля ўсталёўкі ДВС з меншай магутнасцю ішлі на кампраміс у матэрыялах кузава.

У перыяд Другой сусветнай вайны ва ўсім свеце сталь была дэфіцытам, бо гэты метал поўнасцю ішоў на ваенныя патрэбы. З жадання пратрымацца на плаву, некаторыя кампаніі вырашалі вырабляць кузавы сваіх мадэляў з альтэрнатыўных матэрыялаў. Так, у тыя гады ўпершыню з'явіліся машыны, кузаў якіх быў алюмініевы. Прыклад такіх мадэляў Land Rover 1-Series (кузаў складаўся з алюмініевых панэляў).

Іншая альтэрнатыва - драўляны каркас. Прыклад такіх аўтамабіляў Willys Jeep Stations Wagon мадыфікацыя Woodie.

Бо драўляны кузаў не даўгавечны і меў патрэбу ў сур'ёзным сыходзе, неўзабаве ад гэтай ідэі адмовіліся, а вось што да алюмініевых канструкцый, вытворцы сур'ёзна задумаліся над укараненнем дадзенай тэхналогіі ў сучасную вытворчасць. Хоць асноўны ўяўны чыннік – недахоп сталі, насамрэч не гэта было падахвочваючым фактарам, з-за якога аўтавытворцы сталі шукаць альтэрнатыўныя варыянты.

1. З моманту сусветнага паліўнага крызісу большасці аўтабрэндаў прыйшлося перагледзець тэхналогію сваёй вытворчасці. У першую чаргу, аўдыторыя, якая патрабуе магутных і аб'ёмных матораў, рэзка скарацілася з прычыны дарагоўлі паліва. Аўтамабілісты сталі шукаць менш пражэрлівыя машыны. А каб транспарт пры менш аб'ёмным рухавіку быў дастаткова дынамічным, патрабаваўся лёгкі, але пры гэтым дастаткова трывалы матэрыял.
2. Ва ўсім свеце з часам сталі мацней узмацняцца экалагічныя нормы па выхлапе аўтатранспарту. Па гэтай прычыне пачала ўкараняцца тэхналогія па зніжэнні спажывання паліва, павышэнні якасці згарання паветрана-паліўнай сумесі і павелічэнні ККД сілавога агрэгата. Для гэтага трэба зменшыць вагу ўсяго аўто.

З часам з'явіліся распрацоўкі з кампазітных матэрыялаў, якія дазволілі яшчэ больш зменшыць вагу транспарта. Разгледзім, у чым асаблівасць кожнага матэрыялу, які выкарыстоўваецца для выраба кузаваў аўтамабіляў.

Сталёвы кузаў: перавагі і недахопы

Большасць элементаў кузава сучаснага аўта вырабляюцца са сталёвага праката. Таўшчыня металу ў некаторых аддзелах дасягае 2.5/XNUMX міліметра. Прычым пераважна ў апорнай частцы выкарыстоўваецца низкоуглеродистый ліставы матэрыял. Дзякуючы гэтаму аўтамабіль дастаткова лёгкі і адначасова трывалы.

На сённяшні дзень сталь не ў дэфіцыце. Гэты метал валодае высокай трываласцю, з яго можна штампаваць элементы рознай формы, а дэталі лёгка змацаваць паміж сабой пры дапамозе кропкавай зваркі. Пры вырабе аўтамабіля інжынеры надаюць увагу пасіўнай бяспецы, а тэхнолагі - прастаце апрацоўкі матэрыялу, каб сабекошт транспарту, наколькі гэта магчыма, была невысокай.

А для металургіі самая складаная задача складаецца ў тым, каб дагадзіць і інжынерам, і тэхнолагам. Улічваючы жаданыя ўласцівасці, быў распрацаваны спецыяльны гатунак сталі, які валодае ідэальным спалучэннем здольнасці да выцяжкі і дастатковай трываласці гатовага выраба. Гэта спрашчае вытворчасць кузаўных панэляў і павялічвае надзейнасць каркаса аўта.

Вось яшчэ некаторыя плюсы сталёвага кузава:

• Рамонт сталёвых вырабаў найлягчэйшы – досыць купіць новы элемент, напрыклад, крыло, і замяніць яго;
• Яго лёгка ўтылізаваць - сталь выдатна паддаецца другаснай перапрацоўцы, дзякуючы чаму ў вытворцы заўсёды ёсць магчымасць атрымаць танную сыравіну;
• Тэхналогія вырабу сталёвага пракату прасцей, чым апрацоўка лёгкасплаўных аналагаў, таму сыравіна каштуе танней.

Нягледзячы на ​​гэтыя перавагі, у сталёвых вырабаў ёсць некалькі істотных недахопаў:

1. Гатовыя вырабы самыя цяжкія;
2. На неабароненых дэталях хутка з'яўляецца іржа. Калі элемент не абараніць лакафарбавым пакрыццём, пашкоджанне хутка прывядзе кузаў у непрыдатнасць;
3. Каб ліставая сталь мела павялічаную калянасць, дэталь трэба шмат разоў штампаваць;
4. Рэсурс у сталёвых вырабаў самы маленькі ў параўнанні з каляровымі металамі.

На сённяшні дзень уласцівасць сталі павялічваецца за кошт дадання ў склад некаторых хімічных элементаў, якія падвышаюць яе трываласць, устойлівасць да акіслення і характарыстак пластычнасці (сталь маркі TWIP здольная расцягвацца да 70%, а максімальны паказчык яе трываласці складае 1300МПа).

Алюмініевы кузаў: перавагі і недахопы

Раней алюміній выкарыстоўваўся толькі для выраба панэляў, якія замацоўваліся на сталёвай канструкцыі. Сучасныя распрацоўкі вытворчасці алюмінія дазваляюць выкарыстоўваць матэрыял таксама і для стварэння элементаў каркаса.

Хоць гэты метал у параўнанні са сталлю меней схільны ўздзеянню вільгаці, ён валодае меншай трываласцю і механічнай эластычнасцю. Па гэтым чынніку для паніжэння масы аўта дадзены метал выкарыстоўваецца пры стварэнні дзвярэй, ляд багажнікаў, капотаў. Каб выкарыстоўваць алюміній у каркасе, вытворцу даводзіцца павялічваць таўшчыню вырабаў, што часта працуе супраць палягчэння транспарта.

Шчыльнасць алюмініевых сплаваў нашмат менш, чым у сталі, таму ў машыне з такім кузавам значна горш шумаізаляцыя. Каб у салон такога аўтамабіля паступала мінімум вонкавых шумоў, вытворца выкарыстоўвае асаблівыя тэхналогіі шумапрыглушэння, з-за чаго аўтамабіль будзе каштаваць даражэй у параўнанні з аналагічным варыянтам, мелым сталёвы кузаў.

Выраб алюмініевага кузава на першых этапах падобна з працэсам стварэння сталёвых канструкцый. Сыравіна разбіваецца ў лісты, затым яны штампуюцца ў адпаведнасці з патрэбным дызайнам. Дэталі збіраюцца ў агульную канструкцыю. Толькі для гэтага выкарыстоўваецца аргонавая зварка. У даражэйшых мадэлях выкарыстоўваецца лазерная кропкавая зварка, асаблівы клей ці заклёпванні.

Аргументы ў карысць алюмініевага кузава:

• Ліставы матэрыял лягчэй штампуецца, таму падчас вырабаў панэляў патрабуецца не такое магутнае абсталяванне, як для штамповак са сталі;
• У параўнанні са сталёвымі кузавамі ідэнтычная форма, выкананая з алюмінія, будзе лягчэй, а трываласць у той жа час застаецца на аднолькавым узроўні;
• Дэталі лёгка апрацоўваюцца і паддаюцца другаснай перапрацоўцы;
• Матэрыял больш даўгавечны ў параўнанні са сталлю - ён не баіцца ўздзеяння вільгаці;
• Кошт тэхналагічнага працэсу выраба менш у параўнанні з папярэднім варыянтам.

Не ўсе аўтамабілісты згаджаюцца на пакупку аўто з алюмініевым кузавам. Прычына ў тым, што нават пры нязначным ДТЗ рамонт машыны будзе дарагім. Сама сыравіна каштуе больш, чым сталь, а калі дэталь трэба мяняць, аўтаўладальніку давядзецца шукаць спецыяліста, у якога ёсць спецыяльнае абсталяванне для якаснага злучэння элементаў.

Пластыкавы кузаў: перавагі і недахопы

Другая палова ХХ-га стагоддзя адзначылася з'яўленнем пластыка. Папулярнасць такога матэрыялу тлумачыцца тым, што з яго можна вырабіць любую канструкцыю, якая будзе нашмат лягчэй нават алюмінію.

Пластык не мае патрэбы ў лакафарбавым пакрыцці. Досыць дадаць у сыравіну патрэбныя фарбавальнікі, і выраб набывае патрэбнае адценне. Да таго ж яно не выліньвае і яго не трэба перафарбоўваць, калі на ім з'яўляюцца драпіны. У параўнанні з металам пластык больш даўгавечны, ён увогуле не ўступае ў рэакцыю з вадой, таму ён не іржавее.

Мадэль Хадзі мае пластыкавы кузаў.

Кошт выраба пластыкавых панэляў нашмат ніжэй, бо для ціснення не патрэбныя магутныя прэсы. Разагрэтая сыравіна цякучая, дзякуючы чаму форма кузаўных дэталяў можа быць абсалютна любой, чаго складана дасягнуць пры выкарыстанні металу.

Нягледзячы на ​​гэтыя відавочныя перавагі, у пластыка ёсць вельмі вялікі недахоп яго трываласць напроста злучана з умовамі эксплуатацыі. Так, калі тэмпература паветра на вуліцы апускаецца ніжэй за нуль, дэталі становяцца далікатнымі. Нават невялікая нагрузка можа прывесці да таго, што матэрыял лопне ці разляціцца на кавалкі. З іншага боку, з падвышэннем тэмпературы павялічваецца яго эластычнасць. Некаторыя тыпы пластмас дэфармуюцца пры нагрэве на сонца.

Вось па якіх яшчэ прычынах пластыкавыя кузавы менш практычныя:

• Пашкоджаныя дэталі паддаюцца другаснай перапрацоўцы, аднак для гэтага працэсу патрэбна спецыяльнае дарагое абсталяванне. Тое ж датычыцца вытворчасці пластмасы.
• Падчас выраба пластмасавых вырабаў у атмасферу выкідваецца вялікая колькасць шкодных рэчываў;
• З пластмасы нельга вырабляць апорныя часткі кузава, бо нават буйны кавалак матэрыялу не такі трывалы, як тонкі метал;
• Калі пашкоджваецца пластыкавая панэль, яе можна лёгка і хутка замяніць на новую, аднак гэта нашмат даражэй, чым прыварыць металічную латку да металу.

Хоць у нашы дні існуюць розныя распрацоўкі, якія ўстараняюць большасць з пералічаных праблем, давесці тэхналогію да ідэалу ўсё роўна пакуль не ўдалося. Па гэтай прычыне з пластыка ў асноўным робяцца бамперы, дэкаратыўныя ўстаўкі, молдынгі, і толькі ў некаторых мадэлях машын - крылы.

Кузаў з кампазітных матэрыялаў: перавагі і недахопы

Пад паняццем кампазітны маецца на ўвазе матэрыял, у склад якога ўваходзіць больш за два складнікі. У працэсе стварэння матэрыялу кампазіт набывае аднастайную структуру, дзякуючы чаму канчатковы выраб будзе валодаць ўласцівасцямі двух (або больш) рэчываў, з якіх складаецца сыравіна.

Нярэдка кампазіт будзе атрымлівацца пры склейванні ці спяканні пластоў з розных матэрыялаў. Нярэдка для падвышэння трываласці дэталі кожны асобны пласт армуецца, каб падчас эксплуатацый матэрыял не адпластаваўся.

Кузаў манакок

Самы распаўсюджаны кампазіт, які ўжываецца ў аўтамабілебудаванні гэта стеклопластик. Матэрыял атрымліваецца шляхам дадання палімернага напаўняльніка ў шкловалакно. З такога матэрыялу робяцца вонкавыя элементы кузава, напрыклад, бамперы, радыятарныя рашоткі, часам галаўная оптыка (часцей яна вырабляецца са шкла, а палегчаныя варыянты з поліпрапілена). Усталёўка такіх дэталяў дазваляе вытворцу ў канструкцыі апорных частак кузава выкарыстоўваць сталь, але пры гэтым захаваць мадэль дастаткова лёгкай.

Апроч пералічаных вышэй добрых якасцяў, палімерны матэрыял займае годнае месца ў аўтамабілебудаванні па наступных чынніках:

• Мінімальная вага дэталяў, але ў той жа час яны валодаюць годнай трываласцю;
• Гатовы выраб не баіцца агрэсіўнага ўздзеяння вільгаці і сонцы;
• Дзякуючы элястычныя на стадыі сыравіны вытворца можа ствараць абсалютна розныя формы дэталяў, у тым ліку самыя складаныя;
• Гатовыя вырабы выглядаюць эстэтычна;
• Можна ствараць велізарныя кузаўныя дэталі, а ў некаторых выпадках нават цалкам увесь кузаў, як у выпадку з кіт-карамі (падрабязней пра такія аўтамабілі чытайце ў асобным аглядзе).

Аднак інавацыйная тэхналогія не можа быць поўнай альтэрнатывай металу. Вось некалькі прычын таму:

1. Кошт палімерных напаўняльнікаў вельмі высокая;
2. Форма для выраба дэталі павінна быць ідэальнай. У адваротным выпадку элемент атрымаецца брыдкім;
3. Падчас вырабаў вельмі важна выконваць чысціню працоўнага месца;
4. Стварэнне трывалых панэляў патрабуе шмат часу, бо кампазіт доўга высыхае, а некаторыя дэталі кузава шматслаёвыя. Часта менавіта з гэтага матэрыялу вырабляюцца суцэльныя кузавы. Для іх абазначэння выкарыстоўваецца крылаты тэрмін «манаок». Тэхналогія стварэння монококовых тыпаў кузаваў наступная. Пласт вуглявалакна праклейваецца палімерам. Па-над ім укладваецца іншы пласт матэрыялу, толькі так, каб валакна размяшчаліся ў іншым кірунку, часцей за ўсё пад прамым кутом. Пасля таго, як выраб гатова, яго ставяць у адмысловую печку і вытрымоўваюць вызначаны час пад высокай тэмпературай, каб матэрыял запекся і набыў маналітную форму;
5. Калі ламаецца дэталь з кампазітнага матэрыялу, яе вельмі складана адрамантаваць (прыклад таго, як рамантуюцца аўтамабільныя бамперы, распавядаецца тут);
6. Дэталі з кампазітаў не перапрацоўваюцца, а толькі знішчаюцца.

З прычыны дарагоўлі і складанасці выраба, звычайныя дарожныя аўтамабілі маюць мінімальную колькасць дэталяў са шклапластыка ці іншых кампазітных аналогаў. Часцей за ўсё такія элементы усталёўваюць на суперкар. Прыклад такога аўтамабіля Ferrari Enzo.

Ferrari Enzo 2002 года

Праўда, некаторыя эксклюзіўныя мадэлі грамадзянскай серыі атрымліваюць габарытныя дэталі з кампазіта. Прыкладам таму служыць BMW М3. У гэтага аўтамабіля дах выраблена з вуглявалакна. Матэрыял валодае патрэбнай трываласцю, але пры гэтым дазваляе перамясціць цэнтр цяжару бліжэй да зямлі, што павялічвае прыціскную сілу пры ўваходжанні ў павароты.

Яшчэ адно арыгінальнае рашэнне ва ўжыванні лёгкіх матэрыялаў у кузаве аўта дэманструе вытворца знакамітага суперкара Corvette. Амаль паўстагоддзя кампанія выкарыстоўвае ў мадэлі прасторавую металічную раму, на якую мацуюцца панэлі з кампазітаў.

Карбонавы кузаў: перавагі і недахопы

Са з'яўленнем яшчэ аднаго матэрыялу бяспека і ў той жа час лёгкасць аўтамабіляў выйшлі на новы ўзровень. У сутнасці, карбон, гэта такі ж кампазітны матэрыял, толькі новае пакаленне абсталявання дазваляе ствараць больш трывалыя канструкцыі, чым пры вырабе монакокаў. Гэты матэрыял выкарыстоўваецца ў кузавах такіх вядомых мадэляў, як BMW i8 і i3. Калі карбон у іншых аўтамабілях раней выкарыстоўваўся толькі ў якасці дэкарацыі, тое гэта першыя ў свеце серыйныя машыны, кузаў якіх выраблены цалкам з карбону.

Абедзве мадэлі маюць падобную канструкцыю: базай служыць модульная платформа, вырабленая з алюмінія. На ёй замацаваны ўсе агрэгаты і механізмы аўто. Кузаў аўтамабіляў складаецца з дзвюх паловак, якія ўжо маюць некаторыя дэталі салона. Злучаюцца яны паміж сабой падчас зборкі пры дапамозе балтавых заціскаў. Асаблівасць гэтых мадэляў у тым, што яны пабудаваны па тым жа прынцыпу, што і першыя аўтамабілі рамная канструкцыя (толькі максімальна аблегчаная), на якой замацаваныя ўсе астатнія гонару.

У працэсе вырабу дэталі злучаюцца паміж сабой пры дапамозе спецыяльнага клею. Гэта імітуе зварку металічных частак. Вартасць у такога матэрыялу ў высокай трываласці. Калі аўтамабіль пераадольвае вялікія няроўнасці, калянасць кузава на скрут не дае яму дэфармавацца.

Яшчэ адна добрая якасць карбону ў тым, што для выраба дэталяў патрабуецца мінімум працаўнікоў, бо высокатэхналагічнае абсталяванне кіруецца электронікай. Карбонавы кузаў вырабляецца з асобных дэталяў, якія фармуюцца ў адмысловых формах. У форму пад вялікім ціскам запампоўваецца палімер спецыяльнага складу. Дзякуючы гэтаму панэлі атрымліваюцца больш трывалымі, чым пры змазванні валокнаў уручную. Да таго ж для запякання невялікіх элементаў патрэбныя менш габарытныя печкі.

Да недахопаў такой прадукцыі ў першую чаргу адносіцца высокі кошт, таму што выкарыстоўваецца дарагое абсталяванне, якое мае патрэбу ў якасным абслугоўванні. Таксама кошт палімераў нашмат вышэй, чым у таго ж алюмінія. А калі дэталь зламалася, то самастойна яе адрамантаваць немагчыма.

Вось невялікае відэа прыклад таго, як збіраюцца карбонавыя кузавы BMW i8:

Так збіраюць Ваш БМВ i8. Assembling Your car BMW i8

Пытанні і адказы:

Што ўваходзіць у кузаў машыны? Кузаў аўтамабіля складаецца з: пярэдняга ланжэрана, пярэдняга шчыта, пярэдняй стойкі, дахі, сярэдняй стойкі, задняй стойкі, крылаў, панэлі багажніка і капота, дно.

На чым трымаецца кузаў машыны? Асноўны кузава з'яўляецца прасторавая рама. Гэта канструкцыя, выкананая ў форме клеткі, якая знаходзіцца па ўсім перыметры кузава. Да гэтай апорнай канструкцыі мацуецца кузаў.