Из железа.
Причем, практически все автомобили, которые собираются в России, делаются из российского железа.
В первую очередь, это кузова, сталь для которых делают на российских металлургических заводах.
Сегодня я покажу, как делают оцинкованную сталь на Череповецком металлургическом комбинате "Северсталь", основным потребителем которой является как раз отечественный автопром.
Нужно понимать, что именно здесь закладывается тот запас прочности и коррозийной устойчивости, которые будут определять длительность и беспроблемность эксплуатации автомобилей в суровых российских условиях и именно поэтому оцинковочный цех является лицевым участком Череповецкого меткомбината. Попадая сюда из других цехов, просто поражаешься стерильной, чуть ли не медицинской чистоте, гостеприимуству и практически полной автоматизации процесса. Сразу видно, что все здесь оснащено по последнему слову техники и понятно, почему именно в цех оцинковки осуществлял свой визит В.В. Путин во время посещения Северстали в феврале 2014 года...
Итак, как же оцинковывают сталь для наших автомобилей?
На склад оцинковочного цеха сталь приходит в рулонах. Они разной толщины и длины и эти параметры зависят от заказчика.
Естественно, каждая партия под каждого заказчика оцинковывается по разным программам и с разными параметрами.
На сегодняшний день предприятие про50 марок горячеоцинкованного листового металла толщиной 0,4 – 2,0 мм и шириной от 900 до 1850 мм для отечественного автопрома и международных автомобильных концернов: Renault-NISSAN, VOLKSWAGEN, HYUNDAI-KIA, Ford, GM и др. Некоторые марки оцинкованного листа выпускаются и поставляются на автопредприятия в России только Череповецким металлургическим комбинатом.
Рядом с рулонами стали можно увидеть огромные...-кн чушки с цинком, который будут "женить" с листовой сталью в специальной ванной (но об этом чуть ниже)
Сначала рулоны стали разматывают, а затем сваривают, чтобы получить непрерывное полотно.
Делается это при помощи специальной хитрой машины, которая позволяет сделать процесс непрерывным, несмотря на то, что для процесса сварки необходимо на короткое время останавливать конвейер.
Кстати, линию по производству горячеоцинкованного листа спроектировала бельгийская фирма «CMI», а ввели ее в эксплуатацию в 2005 году.
Делается это при помощи специального накопителя в виде подвижной гармошки. Как вы понимаете, для того, чтобы соединить концы двух рулонов, нужно сделать паузу. А процесс оцинковки непрерывен. Для этого и создан накопитель: он выдает полотно на оцинковку, разматывая гармошку из этого агрегата.
После размотки и сваривания, сталь попадает вот в эту огромную космическую машину. Какие есть предположения что это такое?
Это огромная печь.
Здесь листовой металл нагревают до 800 градусов. Фактически, это состояние, близкое к температуре плавления, но не доходящее до нее. Так сказать "Вот-вот...."
И прямиком из разогретой природным газом печи лист металла попадает в ванную с жидким цинком.
Скорость движения стали через ванную определяется компьютером с заданной программой согласно требуемой марке оцинковки. На выходе из бассейна свежеоцинкованную сталь обдувают сильным потоком воздуха, охлаждая ее.
И дальше лист уходит далеко под потолок, охлаждаться во время пути на линию контроля
После охлаждения сталь спускается на контрольный пост, где автоматика контролирует соблюдение программы оцинковки, толщину слоя, края листа и другие критически важные параметры.
Помимо датчиков, полотно проходит и визуальный контроль. Это делает камера, способная разглядеть брак, и человек - контролирующий картинку с камеры.
После того, как оцинкованная сталь пройдет контроль, она снова сматывается в рулоны и разрезается в тех же местах, где полотно сваривали в начале...
Остается упаковать рулоны, а также нанести маркировку заказчика.
Интересно, что разные заказчики предъявляют различные требования к упаковке. Как правило, это зависит от способа дальней транспортировки (только ж/д по территории России или дальнейшая транспортировка морем с большим количеством циклов погрузки/разгрузки). Наиболее уязвимыми являются торцы рулонов, которые могут повредиться от контактов вплоть до сильного замятия, что приведет весь рулон в негодность
Как я уже говорил выше, Северсталь поставляет оцинкованную сталь для таких концернов, как Renault-NISSAN, VOLKSWAGEN, HYUNDAI-KIA, Ford, GM и др. Например, этот рулон уходит в Питер, на завод HYUNDAI-KIA
Санкции санкциями, а бизнес есть бизнес. Этот рулон уходит в США.
Кстати, помимо российского автопрома, череповецкая оцинкованная сталь уходит и на белорусский МАЗ, и на украинский ЗАЗ.
А еще продукцию Северстали можно встретит в каждом пятом пластиковом окне (там внутри идет металлическое армирование). Стадион "Открытие арена", башни Москвы Сити и даже Дворцовый мост в Санкт-Петербурге строились и реконструировались с использованием металла, произведенного в этих станах. Ну и... Северсталь поставляет готовые трубы для строительства заопровода "Сила Сибири".
После того, как сталь упакована и маркирована, ее отправляют на склад.
На помощь приходит специальный кран-рука, операторами которого являются исключительно девушки
Будущие автомобильные кузова, готовые к отправке заказчикам
Перевозят рулоны с оцинкованной сталью в специальных крытых выгонах, которые больше похожи на нечто секретно-военное.
Все тот же кран-рука с девушкой за рычагами укладывает рулоны в вагон, размещая их равномерно по всей площади, а затем накрывает зеленой металлической крышкой.
И все, металл поедет в разные концы России и не только, где из него произведут готовую продукцию...
Так что, если вы ездите на автомобиле, собранном в России, его кузов, с большой долей вероятности, часть своего пути прошел именно в этих стенах и именно на этой линии...
ДЛЯ изготовления деталей кузовов и кабин автомобилей в основном применяются листовые материалы.
Выбор материала является важным фактором, обеспечивающим качество кузовов автомобилей. К листовым материалам предъявляются следующие требования:
материал должен обеспечивать прочность детали в узле и обладать необходимыми пластическими свойствами для штамповки детали заданной формы;
толщина материала должна быть достаточной для обеспечения необходимой прочности детали после пластического деформирования при штамповке;
материал должен обеспечивать качественное выполнение других технологических процессов изготовления кузовов и кабин (сварка, окраска и т. п.);
номенклатура толщин, марок и размеров применяемого листового и рулонного материала должна быть возможно меньшей.
Основным кузовным материалом является тонколистовая низкоуглеродистая качественная сталь, изготавливаемая методом холодной прокатки. Преобладающие толщины используемых сталей находятся в диапазоне 0.6.—1,5 мм. Марки, свойства и сортамент сталей регламентируются следующими стандартами:
1. ГОСТ 9045-93. Прокат тонколистовой холоднокатаный из низкоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки. Технические условия;
2. ГОСТ 16523-97. Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия;
3. ГОСТ 19904-90. Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент.
Листовая сталь по ГОСТ 9045 — 93 применяется для наиболее сложных и ответственных деталей, в том числе и для облицовочных (наружных) деталей кузова. Стальной прокат подразделяют: 355
1) по виду продукции;
2) по нормируемым характеристикам;
3) по качеству отделки поверхности;
4) по способности обрабатываться штамповкой-вытяжкой.
По виду продукции прокат подразделяется на листы и рулоны.
По нормируемым характеристикам прокат делится на пять категорий, каждая из которых определяет характеристики механических свойств, регламентируемые при поставке проката по данной категории.
К нормируемым характеристикам относятся предел текучести ат, временное сопротивление ав, относительное удлинение 5, твердость по Роквеллу, глубина сферической лунки, формуемой на листовом образце до его разрушения специальным инструментом (испытание по методу Эриксена).
Подразделение по видам продукции и по качеству отделки поверхности такое же, как проката по ГОСТ 9045-93.
Стандарт на сортамент (ГОСТ 19904-90) распространяется на листовой холоднокатаный прокат шириной 500 мм и более, изготавливаемый в листах толщиной от 0,35 до 5,0 мм и рулонах толщиной от 0,35 до 3,5 мм. Стандарт устанавливает ряд размеров проката по толщине, ширине и длине, предельные отклонения этих размеров, плоскостность проката, характер кромки (обрезная, необрезная) и регламентирует другие характеристики проката (волнистость, серповидность, телескопичность и др.).
Расскажем из чего делают кузова автомобилей и какие технологии появились? Рассмотрим недостатки и преимущества основных материалов, используемых при изготовлении машины.
Для изготовления кузова необходимо сотни отдельных частей, которые затем нужно соединить в одну конструкцию, соединяющую все части современного автомобиля. Для легкости, прочности, безопасности и минимальной стоимости кузова конструкторам необходимо идти на компромиссы, искать новые технологии, новые материалы.
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. Недостатками этого материала являются высокая плотность и низкая коррозионная стойкость, требующая сложных мероприятий по защите от коррозии .Конструкторам нужно, чтобы сталь была прочной и обеспечивала высокий уровень пассивной безопасности, а технологам нужна хорошая штампуемость. И главная задача металлургов - угодить и тем и другим. Поэтому разработан новый сорт стали, позволяющий упростить производство и в дальнейшем получить заданные свойства кузова.
Изготавливается кузов в несколько этапов. С самого начала изготовления из стальных листов, имеющих разную толщину, штампуются отдельные детали. После эти детали свариваются в крупные узлы и с помощью сварки собираются в одно целое. Сварку на современных заводах ведут роботы.
Преимущества:
- низкая стоимость;
- высокая ремонтопригодность кузова;
- отработанная технология производства и утилизации.
- самая большая масса;
- требуется антикоррозийная защита от коррозии;
- потребность в большом количестве штампов;
- ограниченный срок службы.
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.
Достоинства:
- возможность изготовить детали любой формы;
- кузов легче стального, при этом прочность равная;
- легкость в обработке, вторичная переработка не составляет труда;
- устойчивость к коррозии, а также низкая цена технологических процессов.
- низкая ремонтопригодность;
- необходимость в дорогостоящих способах соединения деталей;
- необходимость специального оборудования;
- значительно дороже стали, так как энергозатраты намного выше.
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 фасонных 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 стеклопластика:
- при высокой прочности маленький вес;
- поверхность деталей обладает хорошими декоративными качествами;
- простота в изготовлении деталей, имеющих сложную форму;
- большие размеры кузовных деталей.
- высокая стоимость наполнителей;
- высокое требование к точности форм и к чистоте;
- время изготовления деталей достаточно продолжительное;
- при повреждениях сложность в ремонте.
Автомобильная промышленность не стоит на месте и развивается в угоду потребителю, который хочет быстрый и безопасный автомобиль. Это приведет к тому, что в производстве авто используются новые, отвечающие современным требованиям материалы.
На протяжении всей истории, с того момента как был создан автомобиль, постоянно велись поиски новых материалов. И кузов автомобиля не был исключением. Производили кузов из дерева, стали, алюминия и различных видов пластика. Но на этом поиски не останавливались. И, наверняка, каждому интересно, из какого материала делают кузова автомобилей сегодня?
Пожалуй, изготовление кузова является при создании автомобиля одним из самых сложных процессов. Цех в заводе, где производятся кузова, занимает площадь приблизительно 400 000 м кВ, стоимость которого миллиард долларов.
Для изготовления кузова необходимо больше сотни отдельных частей, которые затем нужно соединить в одну конструкцию, соединяющую в себе все части современного автомобиля. Для легкости, прочности, безопасности и минимальной стоимости кузова конструкторам необходимо все время идти на компромиссы, искать новые технологии, новые материалы.
Рассмотрим недостатки и преимущества основных материалов, используемых при изготовлении современных кузовов автомобилей.
Сталь.
Этот материал используется для изготовления кузовов давно. Сталь имеет хорошие свойства, позволяющие изготавливать детали различной формы, и с помощью различных способов сварки соединять необходимые детали в целую конструкцию.
Разработан новый сорт стали (упрочняющийся во время термической обработки, легированный), позволяющий упростить производство и в дальнейшем получить заданные свойства кузова.
Изготавливается кузов в несколько этапов.
С самого начала изготовления из стальных листов, имеющих разную толщину, штампуются отдельные детали. После эти детали свариваются в крупные узлы и с помощью сварки собираются в одно целое. Сварку на современных заводах ведут роботы, но и ручные виды сварки также применяются - полуавтоматом в среде углекислого газа или используется контактная сварка.
С появлением алюминия потребовалось разрабатывать новые технологии для получения заданных свойств, которые должны быть у стальных кузовов.
Технология Tailored blanks как раз и является одной из новинок сваренные встык по шаблону стальные листы различной толщины из разнообразных сортов стали образуют заготовку для штамповки. Тем самым отдельные части изготовленной детали обладают пластичностью и прочностью.
низкая стоимость,
высокая ремонтопригодность кузова,
отработанная технология производства и утилизации кузовных деталей.
самая большая масса,
требуется защита от коррозии,
потребность в большом количестве штампов,
их дороговизна,
а также ограниченный срок службы.
Все идет в дело.
Все материалы, о которых говорилось выше, имеют положительные свойства. Поэтому конструкторами проектируются кузова, сочетающиеся детали из разных материалов. Тем самым при использовании можно обходить недостатки, а использовать исключительно положительные качества.
Кузов Mercedes-Benz CL является примером гибридной конструкции, так как при изготовлении применялись такие материалы алюминий, сталь, пластик и магний. Из стали изготовлены днище багажного отделения и каркас моторного отсека, и некоторые отдельные элементы каркаса. Из алюминия изготовлен ряд наружных панелей и деталей каркаса. Из магния изготовлены каркасы дверей. Из пластика изготавливают крышку багажника и передние крылья. Еще возможна такая конструкция кузова, в которой каркас будет изготовлен из алюминия и стали, а наружные панели из пластика и/или алюминия.
вес кузова снижается, при этом сохраняется жесткость и прочность,
преимущества каждого из материалов при применении используются максимально.
необходимость специальных технологий соединения деталей,
сложная утилизация кузова, так как необходимо предварительно разобрать кузов на элементы.
Алюминий.
Алюминиевые сплавы для изготовления автомобильных кузовов начали использовать относительно недавно, хотя и были применены впервые в прошлом столетии, в 30-е годы.
Используют алюминий при изготовлении всего кузова или его отдельных деталей капот, каркас, двери, крышу багажника.
Начальный этап изготовления алюминиевого кузова схожий с изготовлением стального кузова. 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.
возможность изготовить детали любой формы,
кузов легче стального, при этом прочность равная,
легкость в обработке, вторичная переработка не составляет труда,
устойчивость к коррозии (кроме электрохимической), а также низкая цена технологических процессов.
низкая ремонтопригодность,
необходимость в дорогостоящих способах соединения деталей,
необходимость специального оборудования,
значительно дороже стали, так как энергозатраты намного выше
Термопласты.
Это такой тип пластического материала, который при повышении температуры переходит в жидкое состояние и делается текучим. Этот материал применяется при изготовлении бамперов, деталей обшивки салона.
легче стального,
при переработке минимальные затраты,
низкая стоимость подготовки и самого производства при сравнении с алюминиевыми и стальными кузовами (не нужна штамповка деталей, сварочное производство, гальваническое и окрасочное производства)
потребность в больших и дорогостоящих литьевых машинах,
при повреждениях сложность в ремонте, в некоторых случаях единственным выходом является замена детали.
Стеклопластик.
Под названием стеклопластик имеется в виду любой волокнистый наполнитель, который пропитан полимерными термореактивными смолами. Наиболее известными наполнителями считаются карбон, стеклоткань, кевлар, а также волокна растительного происхождения.
Карбон, стеклоткань из группы угле-пластиков, которые представляют собой сеть из переплетенных углеродных волокон (притом, переплетение происходит под разными определенными углами), которые пропитаны специальными смолами.
Кевлар это синтетическое полиамидное волокно, отличающееся маленьким весом, устойчивое к высокой температуре, негорючее, по прочности на разрыв превосходит сталь в несколько раз.
Технология изготовления кузовных деталей заключается в следующем: в специальные матрицы укладывается слоями наполнитель, который пропитывают синтетической смолой, затем оставляют для ее полимеризации на определенное время.
Имеется несколько способов по изготовлению кузовов: монокок (весь кузов одна деталь), наружная панель из пластика, установленная на алюминиевом или стальном каркасе, а также идущий без перерывов кузов с интегрированными в его структуру силовыми элементами.
при высокой прочности маленький вес,
поверхность деталей обладает хорошими декоративными качествами (это позволит отказаться от покраски),
простота в изготовлении деталей, имеющих сложную форму,
большие размеры кузовных деталей.
высокая стоимость наполнителей,
высокое требование к точности форм и к чистоте,
время изготовления деталей достаточно продолжительное,
при повреждениях сложность в ремонте.
Ни у кого не вызывает сомнения, что несущий кузов корпуса автомобиля является главной и самой сложной в производстве (а значит, и в цене) деталью современного транспортного средства. О нем и пойдет речь в этой статье.
Из истории.
Конечно, в эру телег и карет (начало истории кузовов) он спасал людей от переменчивой погоды, и служил вместилищем грузов. С зарождением автомобилестроения под внешними панелями кузова «замаскировали» аппараты и узлы. Продолжительное время кузов терпеливо работал только крышей, защищающей грузы, пассажиров, и устройства. Впервые, в полвека XX столетия стартовали мероприятия по снятию несущей функции с рамы, и переводу этой составляющей на кузов. После разработок, длившихся несколько лет, кузов стал «несущим». Другими словами, помимо личных «врождённых» функций, кузов стал исполнять роль рамы опоры для аппаратов, подвески и т.п.
В целях достижения подходящей стабильности, жесткости на кручение и изгиб, в систему кузова ввели силовые детали фрагменты рам: лонжероны и поперечины, попутно укрепили крышу с ее стойками, двери, и так далее. Родоначальником безрамных серийных машин стала отечественная «Победа», создание которой стартовало в 1945 году. Конечно, в самом начале производства несущие кузова по крепости уступали рамным системам.
На данный период обстановка поменялась в сторону первых. Во всяком случае, разница весьма несущественная. В машинах с открытым верхом, нехватку жесткости возместили усилением дна авто. В отдельных конструкциях жёсткость достигали методом соединения лонжеронов передней и задней частей, более устойчивой к ударам конструкцией.
Немного об определениях.
Геометрия кузова строго определённое системой кузова расположение подвески передней и задней части, аппаратов коробки, дверей, окошек и просветов.
Изменение (аварии, модернизация) геометрии кузова приводит к изменениям в движении, неровному износу резины и ухудшает безопасность пассажиров (повышение возможности заноса, распахивания дверей на ходу и прочее).
Зоны деформации определенные конструктивными особенностями кузова места со сниженной жесткостью, специально созданные для поглощения энергии удара. Зоны деформации предусмотрены для сбережения целостности автомобильного салона и здоровья пассажиров.
Контактная сварка метод электросварки, где к участкам свариваемых деталей подводятся электроды, и проводится ток повышенной мощности. В позиции разогрева сплав элементов плавится, образуя однородное соединение. Места сварки бывают непрерывными и точечными. Второй способ так и зовётся «точечная сварка» (соединение производится на дистанции примерно 5 см от соседней точки).
Сварка лазером соединение элементов с использованием сфокусированного лазерного луча. Температура в месте стыка просто огромна, но расстояние плавки от краёв очень незначительно. Отсюда появляется огромный плюс этого метода, практически невидимое место сварки. А значит, и нет необходимости в обработке шва сварки.
Силовой каркас сваренные в общую конструкцию дно, стойки, крыша с рамками окошек, лонжероны, балки-усилители и прочие силовые составляющие, образующие в целом «кокон», в котором располагается пассажирский автомобильный салон.
Кузов-телохранитель.
В современном скоростном мире несущий кузов корпуса автомобиля стал выполнять новую задачу второй уровень защиты пассажиров. На первом - ремни, подушки безопасности и т.д. Для этого кузов автомобиля разбили на зоны, имеющие разную степень жесткости. Переднюю и заднюю изготовили более «податливыми», успешно поглощающими мощность удара, а корпус салона более жёсткая зона, чтобы ликвидировать возникновение травмоопасных ситуаций и вдавливание агрегатов во внутрь кузова. Энергопоглощение поддерживается с помощью смятия «в гармошку» некоторых силовых конструкций, которые могут принести ущерб здоровью пассажиров.
Было принято нетрадиционное решение в пассивной защищенности и увеличении жесткости кузова конструкторами Mercedes класса А. Для того чтобы двигатель, находящийся под коротким капотом, при аварии не мог причинить ущерб пассажирам, само днище было спроектировано конструкторами двойным образовался своего рода «бутерброд» с пустотным промежутком. Разумеется, при таковой сборке, помещенный фактически в самом низу движок, в случае фронтального удара вдавливается в этот промежуток, тем самым защищая пассажиров салона от повреждений. Также, стоит отметить тот факт, что в этом промежутке свободно разместились аккумулятор, бензобак, а также прочие агрегаты и узлы автомобиля.
Из чего и как изготавливают несущие кузова.
При изготовлении кузовов применяют листовое железо, имеющее разный набор параметров. Например, в местах, где силовые нагрузки повышены, применяют 2,5 мм лист металла, а для элементов «оперения» капота, крыльев, дверей, багажника 0,8-1,0 мм.
Все детали, из которых впоследствии появится кузов, соединяют при помощи нескольких видов электросварки. Кстати, некоторые компании применяют необычные методы соединения кузовных элементов, к примеру, применяют лазерную сварку, или же клепают заклёпками в сочетании с очень прочным клеем. В гамме материалов для изготовления несущих кузовов выбор не велик.
До этого времени в серийных автомашинах применялась исключительно листовое железо и, изредка, алюминий. В 80-х для того, чтобы уберечь кузов от ржавчины, начали использовать оцинкованное железо первый период с однослойным покрытием цинком, позднее стали покрывать с обеих сторон. Как результат, гарантии от сквозной ржавчины на кузове возросли от 6 до 10 лет, где-то даже до 12!
Большинство кузовов в силу множества причин изготовляют из листовой стали. Важнейшими из этих причин являются:
- высокая прочность;
- деформируемость (возможность вытяжки);
- свариваемость (а также пригодность для опайки);
- окрашиваемость;
- достаточный срок службы при надлежащей противокоррозионной обработке;
- удовлетворительная стоимость.
В общем случае применяются следующие листовые стали :
- тонколистовая, холоднокатаная спокойная сталь марки RRST 1405 по DIN 1623 (стандарт на качество), DIN 1541 (стандарт на размеры) с пределом прочности 270-350 МПа, относительным удлинением более 36%, с матовой, чистой поверхностью, толщиной 0,6-0.9 мм (поставляется с интервалом толщины 0,1 мм), используется для видовых (опрашиваемых) наружных панелей (крыша, капот, двери, боковины и т. д.);
- те же сорта стали, которые указаны выше, иногда тонколистовая кипящая сталь марки UST 1203 или UST 1303, т. е. худшего качества, с пределом прочности 270-410 МПа, относительным удлинением 28-32%, той же толщины, что указана выше, используется для невидовых (окрашиваемых), наружных панелей, а также деталей пола (внутренний каркас, усилители, панели пола, поперечины и т.д.);
- горячекатаная стальная лента по DIN 1624 (стандарт на качество), DIN 1606 (стандарт на размеры) марки ST 4 с пределом прочности 280-380 МПа, относительным удлинением более 38%, толщиной 1,5-2,5 мм и больше, используется для деталей, расположенных внизу кузова (усилители, опоры, фланцы и т. д.), особенно большой толщины.
Конструкция и технология изготовления деталей должны ориентироваться на максимальную ширину поставляемой листовой стали (в настоящее время 2000 мм). Для деталей, работающих в коppoзионно агрессивной сpeдe, следует применять оцинкованную листовую сталь, учитывая, что при изготовлении деталей такая сталь не допускает больших дeформaций (изгиб, небольшая вытяжка). В особых случаях можно применять алюминированную листовую сталь. Обе поверхности стальных листов можно подвергнуть специальной обработке.
Легкие металлы
До сегодняшнего дня продолжаются дискуссии о целесообразности применения легких металлов в кузовостроении , так как используя их, можно существенно уменьшить вес конструкции. Как ни интересны алюминиевые кузова специальных (гоночных и спортивных) автомобилей и автобусов, тем не менее вероятность применения алюминиевого листа для массового производства легковых автомобилей мала по следующим причинам:
- Стоимость алюминия (как материала) почти в 3 раза больше, чем стали. Затраты на изготовление листа вследствие лучшей пластичности алюминия несколько меньше, в то же время масса листа меньше только на 30%, так как алюминий обладает меньшей прочностью, и в связи с этим приходится применять лист большей толщины. Однако автомобили продают не по весу, а увеличение стоимости материалов слишком заметно, поскольку снижение стоимости других элементов вследствие уменьшения общего веса, например, тормозов, шин и т.д., ничтожно мало, а снижение расхода топлива не сказывается на продажной цене автомобиля. Следовательно, автомобили с большим количеством алюминиевых деталей становятся существенно дороже.
- Вследствие меньшей прочности алюминия большинство деталей кузова, особенно элементы каркаса, должны иметь увеличенную толщину. Из-за меньшего модуля упругости жесткость, обусловливаемая формой кузова, а также его срок службы относительно малы, поэтому поглощение энергии при ударе тоже мало. Все это нежелательно с точки зрения безопасности.
- Чистые алюминиевые сплавы обладают достаточной коррозионной стойкостью. Однако не все детали и соединительные элементы кузова могут изготовляться из легкого металла, по меньшей мере в местах соединения алюминиевых и стальных деталей существует повышенная опасность возникновения коррозии. Последнюю можно уменьшить путем применения анодированного стального листа, но в этом случае резко возрастают затраты.
- Возникают трудности со сваркой и пайкой, которые становятся осуществимыми только при определенных условиях (защита от окисления).
По перечисленным выше причинам применение легкого металла в кузовах легковых автомобилей ограничивается внутренними деталями, изготовляемыми из листа, отливок или деформируемых сплавов, а также молдингами, возможно, бамперами. Досадно, что стоимость алюминия на мировом рынке постоянно сильно колеблется. В конечном итоге масса алюминиевых деталей, включая детали шасси, в европейских легковых автомобилях составляет около 2,2% общей массы.
Между тем некоторые модели серийного производства оснащаются капотом из алюминия.
Пластмассы
В последнее время повышенный интерес вызывает возможность применения пластмасс в кузовостроении , хотя цельные пластмассовые кузова или даже пластмассовые несущие узлы - дело далекого будущего. Однако известно много предложений по данной теме. Фирма «Джи-эм» с 1953 г. изготовливала в довольно большом количестве автомобиль «Шевроле-корвет» с кузовом, штампуемым из полиэфирного материала, армированного стекловолокном. Кузов имел несущий каркас из стальных труб. Определенный интерес представляет пол многослойной конструкции, экспериментально изготовленный для открытого пластмассового кузова, армированного стекловолокном. В будущем в небольшом количестве можно будет изготовлять легкие открытые кузова из термопласта для специальных автомобилей.
Преимуществами пластмасс являются малый вес, высокая прочность и жесткость, хорошие шумопоглощающие свойства, обусловливаемые высоким внутренним демпфированием, легкая сборка узлов, достигаемая благодаря возможности изготовления крупных деталей, высокая коррозионная стойкость.
Этим несомненным преимуществам пластмасс противостоят существенные недостатки, в частности, высокая стоимость материалов и их изготовления, большая длительность технологического цикла, затрудненные монтаж и ремонт, малое поглощение энергии.
Вследствие обладания этими недостатками пластмассы не подходят для кузовов массового выпуска. Тем не менее высокая технологичность пластмасс, возможность изготовления деталей методом литья или с помощью вакуумной вытяжки позволяют широко использовать пластмассы как для мелких, так и для больших штампованных деталей. При выборе пластмассы в основном руководствуются механическими и термическими свойствами материалов. В кузовостроении применяются следующие важнейшие виды пластмасс:
- Термореактивные пластмассы (так называемые реактопласты) по стандартам DIN 7708, DIN 16911, DIN 16912 используются для сильно нагруженных деталей (рычаги, ручки); если пластмасса армирована стекловолокном, то ее используют и для больших деталей специальных (спортивных) автомобилей под названием стеклопластик, например, для капотов, крышек багажников, декоративных решеток, крыльев, боковин и т. д.
- Различные термопласты (ниже приведены только некоторые из возможных материалов, которые предлагаются под различными фирменными наименованиями). Например, акрилонитрил-бутадиенстирол используется для деталей, получаемых вакуумной вытяжкой, таких как облицовки радиатора, панели приборов; акрило-стекло - для прозрачных деталей, окон, рассеивателей, фонарей; полиамид - для быстроизнашивающихся деталей таких, как подвижные элементы замков, корпуса воздуховодов и др.; поливинилхлорид - для эластичных и мягких деталей, искусственной кожи, пленочных покрытий, шлангов, уплотнителей, изоляции; полиуретан- для высокопрочных деталей; пенистый полиуретан - для накладок, изоляционных материалов; полиуретан с твердой поверхностной зоной - для ручек, подлокотников, облицовок, панели приборов, деформируемой облицовки передней части и др.
- Эластомеры (этилен-пропилеп-резина) с монолитной оболочкой используются, например, для уплотнителей, устойчивых к погодным условиям и старению (двери, окна).
Этот перечень можно рассматривать только как ориентировочный. Промышленность, выпускающая полимеры, в состоянии предложить или разработать материалы, пригодные для определенных условий применения. Пластмассы имеют следующие преимущества:
- малые затраты на изготовление деталей и малый вес;
- удовлетворительная стабильность заданных размеров;
- простая технология обработки и соединения (склеивание);
- возможность получения поверхности различного цвета и тиснения (возможна блестящая и матовая металлизация);
- высокая устойчивость к погодным условиям и коррозии.
Вследствие широких возможностей для применения пластмасс не вызывает удивления тот факт, что доля пластмассовых деталей (по весу) в кузове постоянно увеличивается и в настоящее время у европейских автомобилей составляет примерно 7,8% общего веса. Пластмассы открывают большие возможности для уменьшения веса кузова.