Из чего делают кузова автомобилей - материалы для корпуса машины

Брак не прокатит

Всё начинается с доменных печей, коих в Череповце четыре (скоро закончится строительство пятой). Особая гордость — печь «Северянка» высотой больше 100 метров. Гигантская домна была задута (именно так называется запуск доменной печи) в 1986 году и долгое время оставалась самой большой в мире, попав в Книгу рекордов Гиннесса.

Материалы по теме

Позже в Японии, Корее и Китае появились домны больше, но в Европе «Северянка» по-прежнему королева. Аппетит под стать размеру — каждый день она сжирает по шесть железнодорожных составов кокса и почти 70 тысяч кубометров газа, отдавая взамен по 13–15 тысяч тонн чугуна — исключительно передельного (так называют чугун для последующей переплавки в сталь). И хотя технология доменного производства не меняется уже столетие, управление и контроль — на современном уровне. Комната операторов напоминает центр управления космическими полетами.

Расплавленный чугун отправляется в сталеплавильный цех, который тоже поражает воображение. Над головой проезжают гигантские чаны; из них расплавленный металл переливают в формы и смешивают с металлоломом и присадками. Состав этого «винегрета» определяет физические и химические свойства стали, необходимые заказчику. При нас готовили сталь для ГАЗа. Точный состав, который требует каждый производитель, держат в секрете. Но всем производителям отправляют высокопрочную сталь, предел прочности которой 1500–2000 мПа. На выходе получают большие раскаленные отливки, так называемый сляб.

Расплавленный чугун отправляют в переплавку, замешивая с металлоломом и присадками. На выходе получают раскаленные отливки из стали.

Отливки проходят пластическую обработку, затем их охлаждают и закручивают в рулоны.

После того как газовые резаки настругают одинаковые плиты сляба, в дело вступает стан горячей прокатки «2000». Число означает вовсе не год открытия, а ширину валков, через которые черновой сляб проходит, утончаясь до толщины автомобильного листа. Раскаленные плиты больше километра едут по конвейеру, периодически попадая в тесные объятия валков. Каждый такой проход сопровождается брызгами искр и тяжелым дыханием испаряющейся воды, необходимой для охлаждения.

Материалы по теме

На выходе прокат закручивается в километровые рулоны. Их-то и отправляют на финальную обработку — в новенький цех оцинковки. Здесь чисто и светло, ничего общего с брутальным производством черного металла. Череповецкая сталь не зря устраивает всех зарубежных производителей, пришедших к нам на рынок. Технологию оцинковки изменили — увеличили температуру процесса (420 градусов), благодаря чему атомы цинка не просто покрывают лист, а проникают глубоко в структуру, что гораздо эффективнее

Не важно, на чем вы ездите — на ГАЗели, Солярисе или Фольксвагене. Они все оцинкованы одинаково

Различаются лишь свойства стали. Так что ржавеют машины по-разному только из-за этого. Ну и из-за качества окраски.

Рулоны нарезают в листы, они проходят оцинковку, после чего их снова сваривают между собой и закручивают в рулоны уже окончательно и бесповоротно — для отправки заказчику. Причем швы увидеть просто нереально — на выходе получается цельный километровый лист. Размер рулонов определяется заказчиком — вес варьируется от 5 до 30 тонн. Но перед этим весь лист проходит контроль, причем очень жесткий. Даже малейший брак недопустим. Всматриваясь в дефектные листы, я иногда не мог найти хоть какой-то изъян. Кстати, совсем недавно на заводе освоили производство и стали DР600, предназначенной для изготовления колесных дисков.

Готовую сталь перед отправкой заказчику снова закручивают в рулоны.

Трансмиссия

Трансмиссия — это не отдельный элемент в машине, а система узлов и агрегатов, которые передают крутящий момент с маховика двигателя на ведущие колеса. В полноприводных автомобилях момент распределяется на все колеса, в полуприводных — на передний или задний мост.

Название деталей трансмиссии знакомо каждому автомобилисту:

сцепление;
коробка передач;
дифференциал;
карданный вал (кардан);
раздаточная коробка (раздатка) для полноприводных автомобилей;
приводной вал и полуоси.

Это главные составные части машины в узле трансмиссии. По своей конструкции могут значительно отличаться для разных модельных комплектаций, сохраняя одинаковый принцип работы.

Блок сцепления соединяет либо разрывает связь коленвала с ведущим валом при переключении передач. В механической коробке передач переключение дисков сцепления — задача водителя. В АКП переключение скоростей происходит автоматически после перевода рычага коробки передач:

Коробка передач. Редуктор изменяет скорость автомобиля через изменение передачи крутящего момента.
Карданный вал передает крутящий момент на ведущие задние колеса в полноприводных автомобилях.
Дифференциал. Блок, который позволяет колесам вращаться с разной скоростью при повороте и при разном сцеплении колес с дорогой. Например, если одно колесо находится в грязи, а второе на сухом асфальте.

По конструкции кузова легковых автомобилей могут быть трехобъемными, двухобъемными и однообъемными.

У трехобъемного кузова имеется три отсека: для двигателя, пассажиров и багажа.

У двухобъемного кузова два отсека: в одном может находиться двигатель, а в другом — пассажиры и багаж. Если отсеки для двигателя, пассажиров и багажа объединяются в одно целое с кузовом, такой автомобиль называется одно-объемным.

Кузов грузового автомобиля
Типы кузовов автобусов
Конструкция рамы автомобиля
Конструкция тягово-сцепного устройства

В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства кузовов легковых автомобилей следующих типов:

• трехобъемный кузов с двумя или четырьмя боковыми дверями седан; • трехобъемный кузов с двумя или четырьмя боковыми дверями и с перегородкой сзади переднего сиденья, отделяющей водителя от пассажиров — лимузин; • кузов с мягким складывающимся тентом и съемными боковыми окнами — фаэтон; • двухобъемный кузов с задней дверью с грузовым помещением, не отделенным перегородкой от пассажирского салона — универсал; • двухобъемный кузов с двумя или четырьмя боковыми дверями, имеющий заднюю дверь — комби (хетчбек); • кузов грузопассажирского автомобиля с открытой платформой, убирающимися боковыми сиденьями и с двухместной закрытой кабиной — пикап.

Каркасные несущие кузова легковых автомобилей имеют специальный каркас, к которому прикреплены детали основания из тонкостенных про филей, образующих жесткую сварную пространственную форму, на которой крепятся облицовочные панели.

В бескаркасных кузовах

, применяемых на современных легковых автомобилях массового производства, достаточную жесткость достигают соответствующим соединением панелей облицовки, в которые заформовывают стальную арматуру из тонкостенных профилей. Комфортабельные легковые автомобили с двигателями большой мощности обычно имеют рамную конструкцию. Хорошему обзору дороги в непосредственной близости от автомобиля способствует низко опущенный капот двигателя.

Для защиты пассажиров и водителя от пыли, влаги, низких и высоких температур кузов должен быть герметичным. С этой целью применяют специальную изоляцию.

studfiles.net
www.autoezda.com
seite1.ru

Особенности автомобилестроения в России

Российская автомобильная промышленность считается важной отраслью экономики России. На 2017 год Россия занимала 15 место среди всех стран мира по количеству производимых транспортных средств

К 2019 году количество отечественных автомобилей достигло 15% от общего производства.

Легковые автомобили

По количеству произведенных легковых автомобилей среди Европейских стран Россия занимает второе место. На первом находится Германия. Если брать официальные данные из статистики OICA, Российские автомобильные производители за 2013 год выпустили 1 919 636 легковых автомобилей. При этом общее количество машин, которые произвели страны Евросоюза за этот же год, составило 11 341 479. В период с 2001 по 2008 год Россия задействовала заводы, которые могли обеспечить производство 422 920 легковых автомобилей в год.

Старинный легковой автомобиль (Фото: Instagram / givievechy)

Грузовые авто и спецтехника

Россия удерживает второе место по производству грузовых автомобилей, спецтехники. Первое место занимает Германия. Узнать точную статистику невозможно, поскольку с 2010 данные OICA относительно грузовиков были закрыты.

Основные заводы по производству спецтехники, грузовых авто вводились в несколько этапов:

с 1991 по 1999 год;
с 2001 по 2008 годы;
с 2005 по 2007 (задействовались самые мощные производства).

Автобусы

Россия — абсолютный лидер в производстве автобусов. По статистике OICA, за 2013 год было произведено и запущено в эксплуатацию 23 107 тяжелых автобусов. При этом все страны Евросоюза за тот же промежуток времени смогли выпустить только 12 460 машин подобного типа.

Автобусы (Фото: Instagram / cifratv23)

Общее устройство кузова

Чтобы разобраться, из чего состоит кузов легкового автомобиля, следует рассмотреть основные детали, которые входят в его устройство. Для более простого понимания, устройство кузова автомобиля можно условно разделить на три отсека. Из чего же состоит кузов? Общая схема расположения частей следующая:

моторная зона – предназначена для расположения силового агрегата и дополнительно выполняет функцию пассивной безопасности автомобиля;
пассажирская часть – нужна для размещения пассажиров и органов управления автомобилем;
багажный отсек – используется для багажа;

Рассмотрим, из чего состоит каждый из этих элементов более подробно.

Моторная часть состоит из следующих основных деталей:

передние верхняя и нижняя поперечины;
фронтальные лонжероны;
нижняя поперечина для расположения двигателя.

Схема моторного отсека устроена таким образом, что при столкновениях энергию удара принимают на себя лонжероны и передняя балка. Деформируясь, они уменьшают нагрузку на пассажирский отсек. Такая конструкция повышает шансы водителя и пассажиров уберечься от травм в ДТП.

Схема расположения деталей пассажирского отсека легкового авто следующая:

нижняя передняя балка под лобовым окном;
передняя и задняя поперечины крыши;
боковой лонжерон крыши;
передние, боковые и задние стойки;
пороги;
днище;
усиливающие конструкции днища.

В других источниках названия деталей кузова могут незначительно отличаться, однако сути дела это не меняет. Приведенная схема позволяет в общих чертах разобраться, из чего состоит кузов и каково его устройство.

Все части пассажирского отсека легкового авто имеют необходимую жесткость, которая обеспечивает надежное крепление облицовочных и функциональных деталей. Помимо этого устройство пассажирской части делается таким образом, чтобы обеспечить максимальную пассивную защиту в случае боковых столкновений.

Багажный отсек легкового авто состоит из задней панели и крыльев. Схема этого отделения разработана таким образом, что его устройство позволяет выдерживать нагрузки от полезного багажа, а также обеспечить пассивную безопасность в случае ударов в заднюю часть автомобиля.

Устройство кузова легковых машин зависит от модели, производителя и других деталей. Однако в большинстве серийно выпускаемых машин схема расположения кузовных деталей примерно одинакова. Резкое отличие имеют только спортивные автомобили и прототипы концептуально новых моделей, произведенных в количестве нескольких единиц. Кузов таких машин может иметь иную конструкцию.

Какие материалы используют при производстве

За все время автоиндустрии компании применяли различные материалы при производстве и обшивки кузова автомобиля. Вот самые популярные из них:

сталь;
алюминий;
пластмасса и стеклопластик.

Сталь

Самым популярным на сегодня материалом для изготовления кузова остается сталь с низким содержанием углерода. Именно этот компонент позволяет добиться снижения общей массы автомобиля.

Сталь отличается высокой прочностью в механике и достаточно сильной расположенностью к глубокой вытяжке. Последнее свойство материала позволяет изготовить деталь любой формы без дополнительных производственных усилий.

Толщина металла на старых авто была намного большеОднако низкоуглеродная сталь легко подвергается коррозии, поэтому требует дополнительного ухода для предотвращения процесса гниения.

Преимущества:

низкая цена;
простой ремонт.

Недостатки:

подвергается коррозии.

Алюминий

Еще одним металлом, из которого делают корпуса для автомобилей, является алюминий. Данный материал появился в автомобильной индустрии относительно недавно. В отличие от стали, уровень прочности у алюминия значительно ниже, поэтому исходные листы должны быть больше по толщине.

Толстый слой алюминия, в свою очередь, значительно увеличивает общую массу автомобиля, хотя и имеет более легкий вес в сравнении со сталью. Также из этого материала могут делать отдельные части кузова: капот, двери или элементы багажника. Из недостатков следует отметить низкую шумоизоляцию.

Кузов ЛадыЧтобы нивелировать этот эффект, инженеры применяют технологии, которые позволяют добиться нужной акустики внутри кузова.

Изготовление обшивки для машин из алюминия во многом похоже на производственные процессы, в которых используются листы стали.

На первом этапе из исходников получают детали посредством штампа. После заготовки собирают в единую конструкцию, используя сварку, специализированный клей или современное лазерное оборудование. Также детали можно соединять заклепками.

Процесс сварки на заводе

Достоинства:

высокая прочность;
вес ниже, чем у стали;
возможность повторной обработки;
изготовление деталей разной формы;
в отличие от стали, меньше подвергается коррозии.

Недостатки:

высокая цена;
потребность в дополнительном оборудовании;
большие энергозатраты;
дорогие способы соединения конструкций.

Стеклопластик и различные виды пластмассы

Стеклопластик представляет собой наполнитель из волокна, пропитанный смолами из полимера. Кевлар, карбон и стекломатериал или стеклоткань – это наиболее популярные материалы и наполнители, применяемые в производстве автомобилей.

Большую часть кузова из пластмассы собирается из пяти типов исходников: стеклопластика, полипропилена, поливинилхлорида, АБС-пластика и полиуретана.

Кузов современного BMW из композитных материалов

Для того чтобы уменьшить общий вес автомобиля, некоторые детали, такие как наружные панели, изготавливают из стеклопластика. Также из данного материала делают противоударные накладки, сиденья и подушки.

С недавнего времени из него же стали производить крышки багажника, крылья или крышки капота.

Что происходит с кузовом во время краш-тестов

Преимущества:

малый вес при хорошей прочности;
изготовление деталей любой сложности;
декоративная поверхность.

Недостатки:

высокая цена.

Какой автомобиль сделать

Чтобы выбрать для изготовления подходящий вид поделки, следует трезво оценить свои силы, и средства. Если подросток самостоятельно решил заняться этим процессом, то ему следует начать с простых идей машинок выполненных своими руками.

Для начала можно выбрать поделку из картона и бумаги. Делать их относительно просто, и комплектующие материалы с инструментами имеются под рукой. Потребуются только ножницы, клей, а так же картон.

Как делать бумажные машинки, если опыта в конструировании совсем нет? С чего следует начинать, и каковы последующие этапы работы? Относиться к этим вопросам нужно серьезно. Ребенок должен научиться ставить перед собой задачу, и уметь ее решать.

Кузов из композитных материалов: преимущества и недостатки

Под понятием композитный подразумевается материал, в состав которого входит более двух составляющих. В процессе создания материала композит приобретает однородную структуру, благодаря чему конечное изделие будет обладать свойствами двух (или более) веществ, из которых состоит сырье.

Нередко композит будет получаться при склеивании или спекании слоев из разных материалов. Нередко для повышения прочности детали каждый отдельный слой армируется, чтобы в процессе эксплуатации материал не отслоился.

Кузов монокок

Самый распространенный композит, применяемый в автомобилестроении это стеклопластик. Материал получается путем добавления полимерного наполнителя в стекловолокно. Из такого материала делаются наружные элементы кузова, например, бамперы, радиаторные решетки, иногда головная оптика (чаще она изготавливается из стекла, а облегченные варианты – из полипропилена). Установка таких деталей позволяет производителю в конструкции несущих частей кузова использовать сталь, но при этом сохранить модель достаточно легкой.

Помимо перечисленных выше достоинств, полимерный материал занимает достойное место в автомобилестроении по следующим причинам:

Минимальный вес деталей, но в то же время они обладают достойной прочностью;
Готовое изделие не боится агрессивного воздействия влаги и солнца;
Благодаря эластичности на стадии сырья производитель может создавать абсолютно разные формы деталей, в том числе самые сложные;
Готовые изделия выглядят эстетично;
Можно создавать огромные кузовные детали, а в некоторых случаях даже полностью весь кузов, как в случае с кит-карами (подробней о таких автомобилях читайте в отдельном обзоре).

Однако инновационная технология не может быть полной альтернативой металлу. Вот несколько причин тому:

Стоимость полимерных наполнителей очень высокая;
Форма для изготовления детали должна быть идеальной

В противном случае элемент получится некрасивым;
В процессе изготовления крайне важно соблюдать чистоту рабочего места;
Создание прочных панелей требует много времени, так как композит долго высыхает, а некоторые детали кузова многослойные. Часто именно из этого материала изготавливаются сплошные кузова

Для их обозначения используется крылатый термин «монокок». Технология создания монококовых типов кузовов следующая. Слой углеволокна проклеивается полимером. Поверх него укладывается другой слой материала, только так, чтобы волокна располагались в другом направлении, чаще всего под прямым углом. После того, как изделие готово, его ставят в специальную печку и выдерживают определенное время под высокой температурой, чтобы материал запекся и приобрел монолитную форму;
Когда ломается деталь из композитного материала, ее крайне сложно отремонтировать (пример того, как ремонтируются автомобильные бамперы, рассказывается здесь);
Детали из композитов не перерабатываются, а только уничтожаются.

Ввиду дороговизны и сложности изготовления, обычные дорожные автомобили имеют минимальное количество деталей из стеклопластика или других композитных аналогов. Чаще всего такие элементы устанавливают на суперкар. Пример такого автомобиля – Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

Правда, некоторые эксклюзивные модели гражданской серии получают габаритные детали из композита. Примером тому служит BMW М3. У этого автомобиля крыша изготовлена из углеволокна. Материал обладает нужной прочностью, но при этом позволяет переместить центр тяжести ближе к земле, что увеличивает прижимную силу при вхождении в повороты.

Еще одно оригинальное решение в применении легких материалов в кузове авто демонстрирует производитель знаменитого суперкара Corvette. Почти полвека компания использует в модели пространственную металлическую раму, на которую крепятся панели из композитов.

Двигатель

Главная классификация силовых агрегатов автомобилей проходит по типу потребляемого топлива. Сегодня это бензин, дизельное топливо (солярка) и газ. Гибридные автомобили использую два вида моторов: ДВС и электродвигатель. Электромобили используют только заряд аккумуляторной батареи.

Классический топливный двигатель автомобиля состоит из более тысячи деталей (двигатели от Bosch комплектуются из более чем 3000 деталей).

Главные элементы ДВС независимо от типа используемого топлива:

блок цилиндров;
кривошипно-шатунный механизм;
поршни, кольца;
ГРМ.

Неправильно говорить, что в ДВС есть главные и второстепенные элементы. Выход из строя самой даже незначительной детали — втулки, сальника, кольца — может привести к блокировке работы всего агрегата.

Водители со стажем определяют корректную работу двигателя на слух. ДВС должен работать плавно, без перепадов мощности и скачков, не «стучать».

Предыстория автомобильных кузовов

Кузову современного автомобиля уделяется не меньше внимания, чем его механизмам. Вот каким параметрам он должен соответствовать:

Прочный. При столкновении он не должен травмировать людей, находящихся в салоне. Жесткость на кручение должна обеспечивать сохранение формы авто при передвижении по неровной местности. Чем меньшим будет этот параметр, тем больше вероятность, что каркас авто деформируется, и транспорт будет непригодным к дальнейшей эксплуатации

Особенное внимание уделяется прочности фронтальной части крыши. Так называемый «лосиный» тест помогает автопроизводителю определить, насколько безопасным будет машина при столкновении с высоким животным, например оленем или лосем (вся масса туши приходится на лобовое стекло и верхнюю перемычку крыши над ним).
Современный дизайн

В первую очередь искушенные автомобилисты обращают внимание именно на форму кузова, а не только на техническую часть машины.
Безопасность. Все, кто находится в салоне автомобиля, должны быть защищены от внешнего воздействия, в том числе при боковом столкновении.
Универсальность. Материал, из которого изготавливается кузов авто, должен выдерживать разные погодные условия. Вдобавок к эстетичности лакокрасочное покрытие используется для защиты материалов, которые боятся агрессивного воздействия влаги.
Долговечность. Нередки случаи, когда создатель экономит на материале кузова, из-за чего автомобиль приходит в негодность спустя всего несколько лет эксплуатации.
Ремонтопригодность. Чтобы после небольшого ДТП не пришлось выбрасывать автомобиль, изготовление современных типов кузова подразумевает модульную сборку. Это означает, что поврежденную деталь можно заменить на аналогичную новую.
Доступная цена. Если кузов автомобиля будет изготовлен из дорогостоящих материалов, на площадках автопроизводителей будет скапливаться огромное количество невостребованных моделей. Такое часто происходит не по причине плохого качества, а из-за дороговизны транспортных средств.

Чтобы модель кузова соответствовала всем этим параметрам, производителям приходится учитывать особенности материалов, из которых изготавливается каркас и наружные панели кузова.

Чтобы производство автомобиля не требовало много ресурсов, инженеры компаний разрабатывают такие модели кузовов, которые позволяют совместить их основную функцию с дополнительными. Например, к конструкции авто крепятся основные агрегаты и детали салона.

Изначально конструкция автомобилей в основе имела раму, к которой крепились остальные узлы машины. Такой тип до сих пор присутствует в некоторых моделях авто. Примером тому служат полноценные внедорожники (у большинства джипов просто усиленная конструкция кузова, но нет рамы, такой тип внедорожников называется кроссовером) и грузовики. На первых автомобилях каждая панель, закрепленная на рамной конструкции, могла изготавливаться не только из металла, но также из дерева.

Первая модель с несущей конструкцией без рамы была Lancia Lambda, сошедшая с конвейера в 1921 году. Цельную стальную конструкцию кузова получила европейская модель Citroen B10, поступившая в продажу в 1924-м г.

Lancia Lambda

Citroen B10

Эта разработка оказалась настолько популярной, что большинство производителей тех времен редко когда отходили от концепции цельностального несущего кузова. Такие машины были безопасными. От стали некоторые фирмы отказывались по двум причинам. Во-первых, этот материал не во всех странах был доступным, особенно в военные годы. Во-вторых, стальной кузов очень тяжелый, поэтому некоторые ради установки ДВС с меньшей мощностью шли на компромисс в материалах кузова.

В период Второй мировой войны во всем мире сталь была дефицитом, так как этот металл полностью шел на военные нужды. Из желания продержаться на плаву, некоторые компании решали производить кузова своих моделей из альтернативных материалов. Так, в те годы впервые появились машины, кузов которых был алюминиевый. Пример таких моделей – Land Rover 1-Series (кузов состоял из алюминиевых панелей).