Од чега су направљене каросерије аутомобила

При развоју новог модела аутомобила, сваки произвођач настоји да повећа динамику својих производа, али истовремено да не лиши аутомобил сигурности. Иако динамичке перформансе у великој мери зависе од врсте мотора, каросерија аутомобила игра значајну улогу. Што је тежи, то ће више напора уложити мотор са унутрашњим сагоревањем како би се убрзао транспорт. Али ако је аутомобил превише лаган, то ће често негативно утицати на потисну силу.

Чинећи своје производе лакшим, произвођачи теже побољшању аеродинамичких својстава каросерије (шта је аеродинамика, описано је у још један преглед). Смањење тежине возила врши се не само уградњом јединица израђених од лаких легура, већ и захваљујући лаганим деловима тела. Хајде да схватимо од којих се материјала израђују каросерије аутомобила, као и које су предности и мане сваког од њих.

Праисторија каросерија аутомобила

Телу модерног аутомобила поклања се не мање пажње од његових механизама. Овде су наведени параметри:

1. Трајан. У судару не сме да повреди људе у путничком простору. Торзијска крутост треба да осигура да аутомобил остане у форми током вожње по неравном терену. Што је овај параметар мањи, већа је вероватноћа да је оквир аутомобила деформисан и да ће возило бити неприкладно за даљи рад. Посебна пажња посвећена је снази предњег дела крова. Такозвани тест „лоса“ помаже произвођачу аутомобила да утврди колико ће аутомобил бити сигуран када удари у високу животињу, попут јелена или лоса (целокупна маса трупа пада на ветробранско стакло и горњи надврат крова изнад њега).
2. Модеран дизајн. Пре свега, софистицирани возачи обраћају пажњу управо на облик каросерије, а не само на технички део аутомобила.
3. Сигурност. Сви у возилу морају бити заштићени од спољних утицаја, укључујући и бочни судар.
4. Свестраност. Материјал од којег је направљена каросерија аутомобила мора да поднесе различите временске услове. Поред естетике, лакирање се користи за заштиту материјала који се плаше агресивне влаге.
5. Трајност. Неретко је да креатор уштеди на материјалу каросерије, због чега аутомобил постаје неупотребљив већ након неколико година рада.
6. Одржавање. Тако да након мање незгоде не морате да бацате аутомобил, производња модерних типова каросерије подразумева модуларни склоп. То значи да се оштећени део може заменити сличним новим.
7. Прихватљива цена. Ако је каросерија аутомобила направљена од скупих материјала, на локацијама произвођача аутомобила акумулираће се огроман број непотврђених модела. То се често дешава не због лошег квалитета, већ због скупих трошкова возила.

Да би модел каросерије задовољио све ове параметре, произвођачи морају узети у обзир карактеристике материјала од којих су рам направљени од оквира и спољних плоча.

Тако да производња аутомобила не захтева пуно средстава, инжењери компанија развијају такве моделе каросерије који омогућавају комбиновање њихове главне функције са додатним. На пример, главне јединице и унутрашњи делови су причвршћени за структуру аутомобила.

У почетку је дизајн аутомобила био заснован на оквиру, на који су били причвршћени остали делови аутомобила. Овај тип је и даље присутан у неким моделима аутомобила. Пример за то су пуноправни СУВ-ови (већина џипова једноставно има ојачану структуру каросерије, али нема оквира, ова врста СУВ-а се назива цроссовер) и камиона. На првим аутомобилима, свака плоча причвршћена за структуру оквира могла је бити израђена не само од метала, већ и од дрвета.

Први модел са структуром без оквира била је Ланциа Ламбда, која је са производне траке сишла 1921. Европски модел Цитроен Б10, који је пуштен у продају 1924. године, добио је једноделну челичну конструкцију каросерије.

Ланциа Ламбда

Цитроен Б10

Овај развој се показао толико популарним да је већина тадашњих произвођача ретко напуштала концепт монокочног тела од целог челика. Ове машине су биле сигурне. Неке фирме су одбиле челик из два разлога. Прво, овај материјал није био доступан у свим земљама, посебно током ратних година. Друго, челично тело је веома тешко, па су неки, да би инсталирали мотор са унутрашњим сагоревањем мање снаге, угрожени материјалима тела.

Током Другог светског рата челика је недостајало по целом свету, јер је овај метал у потпуности коришћен за војне потребе. Из жеље да остану на површини, неке компаније су одлучиле да своја тела израђују од алтернативних материјала. Дакле, тих година први пут су се појавили аутомобили са алуминијумским кућиштем. Пример таквих модела је Ланд Ровер 1-Сериес (тело се састојало од алуминијумских плоча).

Друга алтернатива је дрвени оквир. Пример таквих аутомобила је модификација Воодиеја Виллис Јееп Статионс Вагон.

Будући да дрвено тело није издржљиво и била му је потребна озбиљна брига, од ове идеје се убрзо одустало, али што се тиче алуминијумских конструкција, произвођачи су озбиљно размишљали о увођењу ове технологије у модерну производњу. Иако је главни очигледни разлог недостатак челика, ово заправо није била покретачка снага иза које су произвођачи аутомобила почели да траже алтернативе.

1. Од глобалне кризе са горивом, већина марки аутомобила морала је да преиспита своју производну технологију. Пре свега, публика којој су потребни моћни и обимни мотори нагло се смањила због високих трошкова горива. Аутомобилисти су почели да траже мање прождрљиве аутомобиле. А да би транспорт са мањим мотором био довољно динамичан, потребан је лаган, али истовремено довољно чврст материјал.
2. У целом свету су временом еколошки стандарди за емисије возила постали строжи. Из тог разлога је почела да се уводи технологија за смањење потрошње горива, побољшање квалитета сагоревања смеше ваздух-гориво и повећање ефикасности погонске јединице. Да бисте то урадили, морате смањити тежину целог аутомобила.

Временом се појавио развој композитних материјала, што је омогућило даље смањење тежине возила. Размотримо која је особина сваког материјала који се користи за производњу каросерија.

Челично тело: предности и недостаци

Већина елемената каросерије модерног аутомобила направљена је од ваљаног челика. Дебљина метала у неким одељцима достиже 2.5 милиметара. Штавише, ниско-угљенични лим се углавном користи у носећем делу. Захваљујући томе, аутомобил је прилично лаган и истовремено издржљив.

Данас челика нема довољно. Овај метал има високу чврстоћу, од њега се могу утиснути елементи различитих облика, а делови се лако причвршћују помоћу тачкастог заваривања. При производњи аутомобила инжењери обраћају пажњу на пасивну сигурност, а технолози на једноставност обраде материјала како би трошкови транспорта били што нижи.

А за металургију је најтежи задатак удовољити и инжењерима и технолозима. Имајући на уму жељена својства, развијен је посебан разред челика који има идеалну комбинацију потезљивости и довољне чврстоће у готовом производу. Ово поједностављује производњу каросерије и повећава поузданост оквира аутомобила.

Ево још неких предности челичног тела:

• Поправак челичних производа је најлакши - само купите нови елемент, на пример, крило и замените га;
• Лако се рециклира - челик се високо може рециклирати, тако да произвођач увек има прилику да добије јефтине сировине;
• Технологија производње ваљаног челика је једноставнија од обраде аналога лаких легура, па је сировина јефтинија.

Упркос овим предностима, челични производи имају неколико значајних недостатака:

1. Готови производи су најтежи;
2. Рђа се брзо појављује на незаштићеним деловима. Ако елемент није заштићен лаком, оштећење ће брзо учинити тело неупотребљивим;
3. Да би челични лим имао повећану крутост, део мора бити утиснут више пута;
4. Ресурс челичних производа је најмањи у поређењу са обојеним металима.

Данас се својство челика повећава додавањем у састав неких хемијских елемената који повећавају његову чврстоћу, отпорност на оксидацију и карактеристике пластичности (челик марке ТВИП способан је да се истеже и до 70%, а максимални показатељ његове чврстоће је 1300 МПа).

Алуминијумско тело: предности и недостаци

Раније се алуминијум користио само за израду плоча причвршћених на челичну конструкцију. Савремена достигнућа у производњи алуминијума омогућавају употребу материјала и за израду елемената оквира.

Иако је овај метал мање подложан влази од челика, има мање чврстоће и механичке еластичности. Из тог разлога, за смањење тежине аутомобила, овај метал се користи за стварање врата, носача пртљага, капуљача. Да би користио алуминијум у оквиру, произвођач мора да повећа дебљину производа, што често делује против лакшег транспорта.

Густина алуминијумских легура је много нижа од челичне, па је изолација буке у аутомобилу са таквим телом много гора. Да би осигурао да унутрашњост таквог аутомобила прима минимум спољне буке, произвођач користи посебне технологије за сузбијање буке, што ће аутомобил скупље од сличне опције са челичним кућиштем.

Израда алуминијумског тела у раним фазама слична је процесу стварања челичних конструкција. Сировине се разбијају на листове, а затим се утискују према жељеном дизајну. Делови су састављени у заједнички дизајн. Заваривање аргоном се користи само за ово. Скупљи модели користе ласерско тачкасто заваривање, специјални лепак или заковице.

Аргументи у корист алуминијумског тела:

• Материјал лима је лакше утиснути, стога је у процесу израде панела потребна мање моћна опрема него за жигосање од челика;
• У поређењу са челичним телима, идентичан облик направљен од алуминијума биће лакши, док чврстоћа остаје на истом нивоу;
• Делови се лако обрађују и могу се рециклирати;
• Материјал је издржљивији од челика - не плаши се влаге;
• Трошкови производног процеса су нижи у поређењу са претходном верзијом.

Нису сви возачи сагласни да купе аутомобил са алуминијумским кућиштем. Разлог је тај што ће чак и уз мању несрећу поправке аутомобила бити скупе. Сама сировина кошта више од челика, а ако је део потребно променити, власник аутомобила мораће да тражи стручњака који поседује посебну опрему за висококвалитетно повезивање елемената.

Пластично тело: предности и недостаци

Другу половину двадесетог века обележила је појава пластике. Популарност таквог материјала је због чињенице да се од њега може направити било која структура, која ће бити много лакша од чак и алуминијума.

Пластика не треба лакирање. Довољно је додати потребне боје у сировине, а производ стиче жељену нијансу. Поред тога, не бледи и не треба га поново фарбати када се огребе. У поређењу са металом, пластика је издржљивија, уопште не реагује са водом, па не рђа.

Модел Хади има пластично кућиште

Трошкови израде пластичних плоча су много нижи, јер за утискивање нису потребне моћне пресе. Загрејане сировине су течне, због чега облик делова тела може бити апсолутно било који, што је тешко постићи када се користи метал.

Упркос овим јасним предностима, пластика има врло велики недостатак - њена чврстоћа је директно повезана са условима рада. Дакле, ако спољна температура ваздуха падне испод нуле, делови постају крхки. Чак и мало оптерећење може проузроковати пуцање материјала или његово летење на комаде. С друге стране, како температура расте, расте и њена еластичност. Неке врсте пластике се деформишу када се загревају на сунцу.

Из других разлога, пластична тела су мање практична:

• Оштећени делови се могу рециклирати, али овај поступак захтева посебну скупу опрему. Исто важи и за индустрију пластике.
• Током производње производа од пластике у атмосферу се емитује велика количина штетних материја;
• Носиви делови тела не могу бити израђени од пластике, јер чак и велики комад материјала није јак као танки метал;
• Ако је пластична плоча оштећена, може се лако и брзо заменити новом, али је много скупља од заваривања металне закрпе на метал.

Иако данас постоје разни догађаји који елиминишу већину набројаних проблема, још увек није било могуће технологију довести до савршенства. Из тог разлога, одбојници, украсни уметци, лајсне углавном су израђени од пластике, а само у неким моделима аутомобила - блатобрани.

Композитно тело: предности и недостаци

Композит означава материјал који укључује више од две компоненте. У процесу стварања материјала, композит добија хомогену структуру, због чега ће коначни производ имати својства две (или више) супстанци које чине сировину.

Често се композит добија лепљењем или синтеровањем слојева различитих материјала. Често, да би се повећала чврстоћа дела, сваки одвојени слој је ојачан тако да се материјал не љушти током рада.

Монокок тело

Најчешћи композит који се користи у аутомобилској индустрији је фиберглас. Материјал се добија додавањем полимерног пунила у фибергласс. Спољни елементи тела израђени су од таквог материјала, на пример, одбојници, решетке хладњака, понекад и оптика за главу (чешће су од стакла, а лагане верзије од полипропилена). Постављање таквих делова омогућава произвођачу да користи челик у структури носећих делова тела, али истовремено да модел буде довољно лаган.

Поред горе наведених предности, полимерни материјал заузима достојно место у аутомобилској индустрији из следећих разлога:

• Минимална тежина делова, али истовремено имају пристојну чврстоћу;
• Готов производ се не плаши агресивних ефеката влаге и сунца;
• Због еластичности у фази сировине, произвођач може створити потпуно различите облике делова, укључујући и најсложеније;
• Готови производи изгледају естетски;
• Можете створити огромне делове тела, а у неким случајевима и цело тело, као у случају аутомобила с китовима (прочитајте више о таквим аутомобилима у засебан преглед).

Међутим, иновативна технологија не може бити потпуна алтернатива металу. Постоји неколико разлога за то:

1. Трошкови полимерних пунила су веома високи;
2. Облик за израду дела мора бити савршен. У супротном, испоставиће се да је елемент ружан;
3. Током производног процеса изузетно је важно одржавати чистоћу радног места;
4. Стварање издржљивих плоча дуго траје, јер композиту треба дуго да се осуши, а неки делови тела су вишеслојни. Чврста тела се често израђују од овог материјала. За њихову ознаку користи се крилати израз "монокок". Технологија за стварање монокочних типова тела је следећа. Слој угљеничних влакана лепљен је полимером. На њега се полаже још један слој материјала, само тако да се влакна налазе у другом правцу, најчешће под правим углом. Након што је производ спреман, ставља се у посебну рерну и држи одређено време под високом температуром, тако да се материјал пече и поприма монолитни облик;
5. Када се сложени материјал поквари, изузетно га је тешко поправити (описан је пример поправке браника аутомобила овде);
6. Композитни делови се не рециклирају, већ само уништавају.

Због високих трошкова и сложености производње, обични друмски аутомобили имају минималан број делова израђених од фибергласа или других композитних аналога. Најчешће се такви елементи уграђују на супераутомобил. Пример таквог аутомобила је Феррари Ензо.

КСНУМКС Феррари Ензо

Истина, неки ексклузивни модели цивилне серије добијају димензионалне делове из композита. Пример овога је БМВ М3. Овај аутомобил има кров од угљеничних влакана. Материјал има потребну чврстоћу, али вам истовремено омогућава помицање тежишта ближе тлу, што повећава потисну силу при уласку у завоје.

Још једно оригинално решење у употреби лаких материјала у каросерији аутомобила демонстрира произвођач чувеног супераутомобила Цорветте. Скоро пола века компанија користи у моделу просторни метални оквир на који су причвршћени композитни панели.

Карбонско тело: предности и недостаци

Појавом другог материјала сигурност и истовремено лакоћа аутомобила достигли су нови ниво. У ствари, угљеник је исти композитни материјал, само нова генерација опреме омогућава вам стварање трајнијих структура него у производњи монокока. Овај материјал се користи у телима познатих модела као што су БМВ и8 и и3. Ако се угљеник раније користио у другим аутомобилима само као украс, онда су ово први серијски аутомобили на свету, чија је каросерија у потпуности направљена од угљеника.

Оба модела имају сличан дизајн: основа је модуларна платформа израђена од алуминијума. На њему су причвршћене све јединице и механизми аутомобила. Каросерија аутомобила састоји се од две половине, које већ имају неке детаље о унутрашњости. Они су међусобно повезани током монтаже помоћу стезних вијака. Посебност ових модела је у томе што су направљени на истом принципу као и први аутомобили - рам структура (само што лакша тежина), на којој су фиксиране све остале почасти.

У процесу производње, делови су међусобно повезани помоћу специјалног лепка. Ово симулира заваривање металних делова. Предност таквог материјала је велика чврстоћа. Када аутомобил савлада велике неправилности, торзијска крутост каросерије спречава га да се деформише.

Још једна предност угљеничних влакана је у томе што за производњу делова захтева минимум радника, јер високотехнолошку опрему контролише електроника. Тело од угљеника је направљено од појединачних делова који су обликовани у посебним облицима. Полимер посебног састава пумпа се у калуп под високим притиском. То чини панеле издржљивијим од ручног подмазивања влакана. Поред тога, потребне су мање пећи за печење ситница.

Мане таквих производа укључују пре свега високе трошкове, јер се користи скупа опрема којој је потребна висококвалитетна услуга. Такође, цена полимера је много већа од цене алуминијума. А ако је део сломљен, онда га је немогуће поправити сами.

Ево кратког видео записа - примера како се састављају карбонска тела БМВ-а и8:

Тако је састављен ваш БМВ и8. Састављање вашег аутомобила БМВ и8

Питања и одговори:

Шта је укључено у каросерију аутомобила? Каросерија аутомобила се састоји од: предњег носача, предњег штитника, предњег стуба, крова, Б-стуба, задњег стуба, блатобрана, панела пртљажника и хаубе, дна.

На шта је ослоњена каросерија аутомобила? Главно тело је свемирски оквир. Ово је структура направљена у облику кавеза, која се налази око целог периметра тела. Тело је причвршћено за ову носећу конструкцију.