Od čega su napravljene karoserije automobila

Pri razvoju novog modela automobila svaki proizvođač nastoji povećati dinamiku svojih proizvoda, ali istodobno ne oduzimajući automobil sigurnosti. Iako dinamičke performanse u velikoj mjeri ovise o vrsti motora, karoserija automobila igra značajnu ulogu. Što je teži, to će više napora uložiti motor s unutarnjim izgaranjem kako bi se ubrzao transport. Ali ako je automobil previše lagan, to će često negativno utjecati na potisnu silu.

Čineći svoje proizvode lakšima, proizvođači nastoje poboljšati aerodinamička svojstva tijela (što je aerodinamika, opisano je u još jedan osvrt). Smanjenje težine vozila provodi se ne samo ugradnjom jedinica izrađenih od lakih legura, već i zahvaljujući laganim dijelovima tijela. Shvatimo koji se materijali koriste za izradu karoserija automobila, kao i koje su prednosti i nedostaci svakog od njih.

Prapovijest karoserija automobila

Karoseriji modernog automobila poklanja se ne manje pažnje od njegovih mehanizama. Evo parametara koje mora ispunjavati:

1. Trajan. U sudaru ne smije ozlijediti ljude u putničkom prostoru. Torzijska krutost trebala bi osigurati da automobil ostane u formi tijekom vožnje po neravnom terenu. Što je ovaj parametar manji, to je vjerojatnije da je okvir automobila deformiran, a transport biti neprikladan za daljnji rad. Posebna pažnja posvećuje se čvrstoći prednjeg dijela krova. Takozvani "test losa" pomaže proizvođaču automobila da utvrdi koliko će automobil biti siguran pri udaranju visoke životinje, poput jelena ili losa (cijela masa trupa pada na vjetrobransko staklo i gornji nadvratnik krova iznad njega).
2. Moderan dizajn. Prije svega, sofisticirani vozači obraćaju pažnju na oblik karoserije, a ne samo na tehnički dio automobila.
3. Sigurnost. Svi u vozilu moraju biti zaštićeni od vanjskih utjecaja, uključujući bočni sudar.
4. Svestranost. Materijal od kojeg je izrađena karoserija automobila mora podnijeti različite vremenske uvjete. Osim estetike, lakovi se koriste za zaštitu materijala koji se boje agresivne vlage.
5. Izdržljivost. Nerijetko je da kreator štedi na materijalu karoserije, zbog čega automobil postaje neupotrebljiv već nakon nekoliko godina rada.
6. Održavanje. Tako da nakon manje nesreće ne morate bacati automobil, proizvodnja modernih tipova karoserija podrazumijeva modularni sklop. To znači da se oštećeni dio može zamijeniti sličnim novim.
7. Pristupačna cijena. Ako je karoserija automobila izrađena od skupih materijala, na web mjestima proizvođača nakupljat će se ogroman broj neovlaštenih modela. To se često događa ne zbog loše kvalitete, već zbog visoke cijene vozila.

Da bi model karoserije udovoljavao svim tim parametrima, proizvođači moraju uzeti u obzir karakteristike materijala od kojih su izrađeni okvir i vanjske ploče karoserije.

Tako da proizvodnja automobila ne zahtijeva puno sredstava, inženjeri tvrtki razvijaju takve modele karoserije koji omogućuju kombiniranje njihove glavne funkcije s dodatnima. Na primjer, glavne jedinice i unutarnji dijelovi pričvršćeni su na strukturu automobila.

U početku se dizajn automobila temeljio na okviru na koji su bili pričvršćeni ostali dijelovi automobila. Ova je vrsta još uvijek prisutna u nekim modelima automobila. Primjer za to su punopravni SUV-ovi (većina džipova jednostavno ima ojačanu strukturu karoserije, ali nema okvira, ova vrsta SUV-a naziva se crossover) i kamiona. Na prvim automobilima svaka ploča pričvršćena na strukturu okvira mogla je biti izrađena ne samo od metala, već i od drveta.

Prvi model s nosivom konstrukcijom bez okvira bila je Lancia Lambda, koja je sišla s montažne trake 1921. godine. Europski model Citroen B10, koji je u prodaji došao 1924. godine, dobio je jednodijelnu čeličnu konstrukciju karoserije.

lancia lambda

Citroen b10

Ovaj se razvoj pokazao toliko popularnim da je većina tadašnjih proizvođača rijetko napuštala koncept monokočnog tijela od potpuno čelika. Ti su strojevi bili sigurni. Neke su tvrtke odbacile čelik iz dva razloga. Prvo, ovaj materijal nije bio dostupan u svim zemljama, posebno tijekom ratnih godina. Drugo, čelično tijelo je vrlo teško, pa su neki, kako bi instalirali motor s unutarnjim izgaranjem manje snage, ugroženi materijalima karoserije.

Tijekom Drugog svjetskog rata čelika je nedostajalo u cijelom svijetu, budući da se ovaj metal u potpunosti koristio za vojne potrebe. Iz želje da ostanu na površini, neke su tvrtke odlučile proizvesti svoja tijela od alternativnih materijala. Tako su se tih godina prvi put pojavili automobili s aluminijskim kućištem. Primjer takvih modela je Land Rover 1-Series (karoserija se sastojala od aluminijskih ploča).

Druga alternativa je drveni okvir. Primjer takvih automobila je modifikacija Wilies Jeep Stations Wagon Woodie.

Budući da drveno tijelo nije izdržljivo i trebala je ozbiljna briga, od ove se ideje ubrzo odustalo, no što se tiče aluminijskih konstrukcija, proizvođači su ozbiljno razmišljali o uvođenju ove tehnologije u modernu proizvodnju. Iako je glavni očigledni razlog nedostatak čelika, ovo zapravo nije bila pokretačka snaga iza koje su proizvođači automobila počeli tražiti alternative.

1. Od globalne krize s gorivom, većina marki automobila morala je preispitati svoju proizvodnu tehnologiju. Prije svega, publika kojoj su potrebni snažni i obimni motori naglo se smanjila zbog visokih troškova goriva. Automobilisti su počeli tražiti manje proždrljive automobile. A da bi transport s manjim motorom bio dovoljno dinamičan, potreban je lagan, ali istodobno dovoljno čvrst materijal.
2. U cijelom su svijetu vremenom ekološki standardi za emisije vozila postali stroži. Iz tog razloga počela je uvoditi tehnologija za smanjenje potrošnje goriva, poboljšanje kvalitete izgaranja smjese zrak-gorivo i povećanje učinkovitosti pogonske jedinice. Da biste to učinili, morate smanjiti težinu cijelog automobila.

S vremenom su se pojavili razvoji od kompozitnih materijala, što je omogućilo daljnje smanjenje težine vozila. Razmotrimo koja je osobitost svakog materijala koji se koristi za proizvodnju karoserija.

Čelično tijelo: prednosti i nedostaci

Većina elemenata karoserije modernog automobila izrađena je od valjanog čelika. Debljina metala u nekim dijelovima doseže 2.5 milimetara. Štoviše, u nosećem dijelu uglavnom se koristi nisko-ugljični lim. Zahvaljujući tome, automobil je prilično lagan i istodobno izdržljiv.

Danas čelika nema dovoljno. Ovaj metal ima visoku čvrstoću, na njega se mogu utisnuti elementi različitih oblika, a dijelovi se lako pričvršćuju pomoću točkastih zavarivanja. Pri proizvodnji automobila inženjeri obraćaju pažnju na pasivnu sigurnost, a tehnolozi na jednostavnost obrade materijala kako bi troškovi prijevoza bili što niži.

A za metalurgiju je najteži zadatak udovoljiti i inženjerima i tehnolozima. Imajući na umu željena svojstva, razvijena je posebna vrsta čelika koja nudi idealnu kombinaciju potezljivosti i dovoljne čvrstoće u gotovom proizvodu. To pojednostavljuje proizvodnju karoserijskih ploča i povećava pouzdanost okvira automobila.

Evo još nekih prednosti čeličnog tijela:

• Popravak čeličnih proizvoda je najlakši - samo kupite novi element, na primjer, krilo i zamijenite ga;
• Lako se reciklira - čelik se može visoko reciklirati, tako da proizvođač uvijek ima priliku dobiti jeftine sirovine;
• Tehnologija proizvodnje valjanog čelika jednostavnija je od obrade analoga lakih legura, pa je sirovina jeftinija.

Unatoč ovim prednostima, čelični proizvodi imaju nekoliko značajnih nedostataka:

1. Gotovi proizvodi su najteži;
2. Na nezaštićenim dijelovima brzo se razvija hrđa. Ako element nije zaštićen lakom, oštećenje će tijelo brzo učiniti neupotrebljivim;
3. Da bi čelični lim imao povećanu krutost, dio mora biti otisnut više puta;
4. Izvor čeličnih proizvoda najmanji je u usporedbi s obojenim metalima.

Danas se svojstvo čelika povećava dodavanjem nekih kemijskih elemenata u sastav koji povećavaju njegovu čvrstoću, otpornost na oksidaciju i karakteristike plastičnosti (TWIP čelik je sposoban rastezati se do 70%, a maksimalni pokazatelj njegove čvrstoće je 1300MPa).

Aluminijsko tijelo: prednosti i nedostaci

Prije se aluminij koristio samo za izradu ploča pričvršćenih za čeličnu konstrukciju. Suvremena dostignuća u proizvodnji aluminija omogućuju upotrebu materijala i za izradu elemenata okvira.

Iako je ovaj metal manje osjetljiv na vlagu od čelika, ima manje čvrstoće i mehaničke elastičnosti. Iz tog razloga, za smanjenje težine automobila, ovaj se metal koristi za stvaranje vrata, nosača prtljage, nape. Da bi upotrijebio aluminij u okviru, proizvođač mora povećati debljinu proizvoda, što često radi protiv lakšeg transporta.

Gustoća aluminijskih legura puno je manja od čelične, pa je izolacija buke u automobilu s takvom karoserijom puno lošija. Kako bi osigurao da unutrašnjost takvog automobila prima najmanje vanjske buke, proizvođač koristi posebne tehnologije za suzbijanje buke, koje će automobil poskupjeti od slične opcije s čeličnim kućištem.

Izrada aluminijskog tijela u ranim fazama slična je procesu stvaranja čeličnih konstrukcija. Sirovine se lome u listove, a zatim se utiskuju prema željenom dizajnu. Dijelovi su sastavljeni u zajednički dizajn. Zavarivanje argonom koristi se samo za to. Skuplji modeli koriste lasersko točkovno zavarivanje, posebno ljepilo ili zakovice.

Argumenti u korist aluminijskog tijela:

• Materijal lima lakše je utisnuti, stoga je u procesu proizvodnje ploča potrebna manje moćna oprema nego za žigosanje od čelika;
• U usporedbi s čeličnim tijelima, identični oblik izrađen od aluminija bit će lakši, dok će čvrstoća ostati na istoj razini;
• Dijelovi se lako obrađuju i mogu se reciklirati;
• Materijal je izdržljiviji od čelika - ne boji se vlage;
• Troškovi proizvodnog postupka niži su u odnosu na prethodnu verziju.

Ne slažu se svi automobilisti za kupnju automobila s aluminijskim kućištem. Razlog je taj što će čak i uz manju nesreću popravci automobila biti skupi. Sama sirovina košta više od čelika, a ako je dio potrebno promijeniti, vlasnik automobila morat će potražiti stručnjaka koji ima posebnu opremu za visokokvalitetno spajanje elemenata.

Plastično tijelo: prednosti i nedostaci

Drugu polovicu dvadesetog stoljeća obilježila je pojava plastike. Popularnost takvog materijala je zbog činjenice da se od njega može napraviti bilo koja struktura, koja će biti puno lakša od čak i aluminija.

Plastika ne treba lakirati. Dovoljno je sirovinama dodati potrebne boje, a proizvod dobiva željenu hladovinu. Osim toga, ne blijedi i ne treba ga ponovno bojiti kad se ogrebe. U usporedbi s metalom, plastika je trajnija, uopće ne reagira s vodom pa ne hrđa.

Model Hadi ima plastično kućište

Troškovi izrade plastičnih ploča znatno su niži, jer za utiskivanje nisu potrebne moćne preše. Zagrijane sirovine su tekućine, zbog čega oblik dijelova tijela može biti apsolutno bilo koji, što je teško postići korištenjem metala.

Unatoč ovim jasnim prednostima, plastika ima vrlo velik nedostatak - njezina je čvrstoća izravno povezana s uvjetima rada. Dakle, ako temperatura vanjskog zraka padne ispod nule, dijelovi postaju krhki. Čak i malo opterećenje može uzrokovati pucanje materijala ili njegovo razlijevanje u komade. S druge strane, kako temperatura raste, raste i njena elastičnost. Neke se vrste plastike deformiraju zagrijavanjem na suncu.

Iz drugih razloga, plastična tijela su manje praktična:

• Oštećeni dijelovi mogu se reciklirati, ali ovaj postupak zahtijeva posebnu skupu opremu. Isto vrijedi i za industriju plastike.
• Tijekom proizvodnje proizvoda od plastike u atmosferu se emitira velika količina štetnih tvari;
• Nosivi dijelovi tijela ne mogu biti izrađeni od plastike, jer čak i veliki komad materijala nije jak kao tanki metal;
• Ako je plastična ploča oštećena, može se lako i brzo zamijeniti novom, ali je puno skuplja od zavarivanja metalne zakrpe na metal.

Iako se danas događaju razni događaji koji uklanjaju većinu nabrojanih problema, tehnologiju još uvijek nije bilo moguće dovesti do savršenstva. Iz tog su razloga odbojnici, ukrasni umetci, lajsne uglavnom izrađeni od plastike, a samo u nekim modelima automobila - bokobrani.

Sastavljeno tijelo: prednosti i nedostaci

Kompozit znači materijal koji sadrži više od dvije komponente. U procesu stvaranja materijala, kompozit dobiva homogenu strukturu, zbog čega će konačni proizvod imati svojstva dviju (ili više) tvari koje čine sirovinu.

Često se dobiva kompozit lijepljenjem ili sinterovanjem slojeva različitih materijala. Često je, kako bi se povećala čvrstoća dijela, svaki odvojeni sloj ojačan tako da se materijal tijekom rada ne ljušti.

Monokok tijelo

Najčešći kompozit koji se koristi u automobilskoj industriji je stakloplastika. Materijal se dobiva dodavanjem polimernog punila u stakloplastiku. Vanjski elementi tijela izrađeni su od takvog materijala, na primjer, odbojnici, rešetke hladnjaka, ponekad optika za glavu (češće su od stakla, a lagane inačice od polipropilena). Instalacija takvih dijelova omogućuje proizvođaču upotrebu čelika u strukturi potpornih dijelova tijela, ali u isto vrijeme model mora biti dovoljno lagan.

Pored gore navedenih prednosti, polimerni materijal zauzima dostojno mjesto u automobilskoj industriji iz sljedećih razloga:

• Minimalna težina dijelova, ali istodobno imaju pristojnu čvrstoću;
• Gotov proizvod se ne boji agresivnih učinaka vlage i sunca;
• Zbog elastičnosti u fazi sirovine, proizvođač može stvoriti potpuno različite oblike dijelova, uključujući i najsloženije;
• Gotovi proizvodi izgledaju estetski;
• Možete stvoriti ogromne dijelove tijela, a u nekim slučajevima i cijelo tijelo, kao u slučaju automobila s kitovima (pročitajte više o takvim automobilima u zasebna recenzija).

Međutim, inovativna tehnologija ne može biti potpuna alternativa metalu. Nekoliko je razloga za to:

1. Trošak polimernih punila je vrlo visok;
2. Oblik za izradu dijela mora biti savršen. Inače, element će ispasti ružan;
3. Tijekom proizvodnog procesa izuzetno je važno održavati čistoću radnog mjesta;
4. Stvaranje trajnih ploča dugotrajno je jer se kompozitu treba dugo vremena da se osuši, a neki su dijelovi tijela višeslojni. Čvrsta tijela često se izrađuju od ovog materijala. Za njihovu oznaku koristi se krilati izraz "monokok". Tehnologija stvaranja monocoque tipova tijela sljedeća je. Sloj ugljičnih vlakana lijepi se polimerom. Na njega se polaže još jedan sloj materijala, samo tako da se vlakna nalaze u drugom smjeru, najčešće pod pravim kutom. Nakon što je proizvod spreman, stavlja se u posebnu pećnicu i drži određeno vrijeme pod visokom temperaturom, tako da se materijal peče i poprima monolitni oblik;
5. Kad se složeni materijalni materijal pokvari, izuzetno ga je teško popraviti (opisan je primjer popravljanja branika automobila здесь);
6. Kompozitni dijelovi se ne recikliraju, već se samo uništavaju.

Zbog visoke cijene i složenosti izrade, obični cestovni automobili imaju minimalni broj dijelova izrađenih od stakloplastike ili drugih kompozitnih analoga. Najčešće su takvi elementi ugrađeni na superautomobil. Primjer takvog automobila je Ferrari Enzo.

2002. Ferrari Enzo

Istina, neki ekskluzivni modeli civilne serije dobivaju sveobuhvatne detalje iz kompozita. Primjer za to je BMW M3. Ovaj automobil ima krov od ugljičnih vlakana. Materijal ima potrebnu čvrstoću, ali vam istovremeno omogućuje pomicanje težišta bliže tlu, što povećava potisnu silu pri ulasku u zavoje.

Još jedno originalno rješenje u upotrebi laganih materijala u karoseriji automobila demonstrira proizvođač slavnog superautomobila Corvette. Gotovo pola stoljeća tvrtka u modelu koristi prostorni metalni okvir na koji su pričvršćene kompozitne ploče.

Karbonsko tijelo: prednosti i nedostaci

Pojavom još jednog materijala sigurnost i istodobno lakoća automobila dosegli su novu razinu. Zapravo, ugljik je isti kompozitni materijal, samo nova generacija opreme omogućuje vam stvaranje trajnijih struktura nego u proizvodnji monokoka. Ovaj se materijal koristi u karoserijama poznatih modela kao što su BMW i8 i i3. Ako se ugljik prije koristio u drugim automobilima samo kao ukras, onda su ovo prvi serijski automobili na svijetu, čija je karoserija u potpunosti izrađena od karbona.

Oba modela imaju sličan dizajn: baza je modularna platforma izrađena od aluminija. Na njemu su učvršćene sve jedinice i mehanizmi automobila. Karoserija automobila sastoji se od dvije polovice, koje već imaju neke detalje o unutrašnjosti. Oni su međusobno povezani tijekom montaže pomoću steznih vijaka. Osobitost ovih modela je što su građeni na istom principu kao i prvi automobili - okvirna struktura (samo što lakša), na kojoj su fiksirane sve ostale počasti.

U proizvodnom procesu dijelovi su međusobno povezani posebnim ljepilom. Ovo simulira zavarivanje metalnih dijelova. Prednost takvog materijala je velika čvrstoća. Kad automobil prevlada velike neravnine, torzijska krutost karoserije sprječava ga da se deformira.

Još jedna prednost ugljičnih vlakana je u tome što za proizvodnju dijelova zahtijeva minimum radnika, jer visokotehnološku opremu kontrolira elektronika. Ugljično tijelo izrađeno je od pojedinačnih dijelova koji su oblikovani u posebnim oblicima. Polimer posebnog sastava pumpa se u kalup pod visokim tlakom. To ploče čini trajnijima od ručnog podmazivanja vlakana. Uz to su potrebne manje pećnice za pečenje sitnica.

Nedostaci takvih proizvoda prvenstveno uključuju visoku cijenu jer se koristi skupa oprema kojoj je potrebna visokokvalitetna usluga. Također, cijena polimera je mnogo veća od cijene aluminija. A ako je dio slomljen, tada ga je nemoguće popraviti sami.

Evo kratkog videozapisa - primjer kako se sastavljaju ugljična tijela BMW-a i8:

Tako je sastavljen vaš BMW i8. Sastavljanje vašeg automobila BMW i8

Pitanja i odgovori:

Što je uključeno u karoseriju automobila? Karoserija automobila se sastoji od: prednjeg nosača, prednjeg štitnika, prednjeg stupa, krova, B-stupa, stražnjeg stupa, blatobrana, panela prtljažnika i haube, dna.

Na što je oslonjena karoserija automobila? Glavno tijelo je prostorni okvir. Ovo je struktura napravljena u obliku kaveza, smještena oko cijelog perimetra tijela. Tijelo je pričvršćeno na ovu noseću konstrukciju.