Od čega su napravljene karoserije automobila

Prilikom razvoja novog modela automobila, svaki proizvođač nastoji povećati dinamiku svojih proizvoda, ali u isto vrijeme da ne uskrati 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 sa unutrašnjim sagorijevanjem kako bi se ubrzao transport. Ali ako je automobil previše lagan, to će često negativno utjecati na potisnu silu.

Čineći svoje proizvode lakšima, proizvođači teže poboljšanju aerodinamičkih svojstava karoserije (šta je aerodinamika, opisano je u još jedan pregled). Smanjenje težine vozila provodi se ne samo ugradnjom jedinica izrađenih od lakih legura, već i zahvaljujući laganim dijelovima tijela. Hajde da shvatimo od kojih se materijala izrađuju karoserije, kao i koje su prednosti i nedostaci svakog od njih.

Praistorija karoserija automobila

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

1. Trajno. U sudaru ne smije ozlijediti ljude u putničkom prostoru. Torzijska krutost trebala bi osigurati da automobil ostane u formi tokom vožnje po neravnom terenu. Što je ovaj parametar manji, to je veća vjerojatnost da je okvir automobila deformiran, a vozilo će biti neprikladno za daljnji rad. Posebna pažnja posvećena je čvrstoći prednjeg dijela krova. Takozvani test "losa" pomaže proizvođaču automobila da utvrdi koliko će automobil biti siguran kada udari u visoku životinju, poput jelena ili losa (čitava masa trupa pada na vjetrobransko staklo i gornji nadvrat 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 napravljena karoserija automobila mora podnijeti različite vremenske uvjete. Pored estetike, lak se koristi i za zaštitu materijala koji se plaše agresivne vlage.
5. Trajnost. Nerijetko je da kreator uštedi na materijalu karoserije, zbog čega automobil postaje neupotrebljiv nakon samo 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, ogroman broj nepotvrđenih modela nakupit će se na mjestima proizvođača automobila. To se često događa ne zbog lošeg kvaliteta, već zbog visoke cijene vozila.

Da bi model karoserije zadovoljio sve ove parametre, proizvođači moraju uzeti u obzir karakteristike materijala od kojih su rađeni okvir i vanjske ploče karoserije.

Kako proizvodnja automobila ne zahtijeva puno sredstava, inženjeri kompanija razvijaju takve modele karoserije koji omogućavaju kombiniranje njihove glavne funkcije s dodatnim. Na primjer, glavne jedinice i dijelovi unutrašnjosti su pričvršćeni na strukturu automobila.

U početku se dizajn automobila bazirao na okviru na koji su bili pričvršćeni ostali dijelovi automobila. Ovaj tip je i dalje prisutan 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 sa proizvodne trake sišla 1921. Evropski model Citroen B10, koji je u prodaji 1924. godine, dobio je jednodijelnu čeličnu konstrukciju karoserije.

lancia lambda

Limun B10

Ovaj razvoj se pokazao toliko popularnim da je većina tadašnjih proizvođača rijetko odstupala od koncepta monokočnog tijela od čelika. Te su mašine bile sigurne. Neke su firme odbacile čelik iz dva razloga. Prvo, ovaj materijal nije bio dostupan u svim zemljama, posebno tokom ratnih godina. Drugo, čelično kućište je vrlo teško, pa su neki, kako bi instalirali motor sa unutrašnjim sagorijevanjem manje snage, ugroženi materijalima karoserije.

Tokom Drugog svjetskog rata čelika je nedostajalo u cijelom svijetu, jer se ovaj metal u potpunosti koristio za vojne potrebe. Iz želje da ostanu na površini, neke kompanije odlučile su da proizvode svoje modele tijela od alternativnih materijala. Tako su se tih godina prvi put pojavili automobili sa aluminijumskim kućištem. Primjer takvih modela je Land Rover 1-Series (karoserija se sastojala od aluminijumskih ploča).

Druga alternativa je drveni okvir. Primjer takvih automobila je modifikacija Woodieja Willys Jeep Stations Wagon.

Budući da drveno tijelo nije izdržljivo i potrebna mu 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 sa gorivom, većina marki automobila morala je preispitati svoju proizvodnu tehnologiju. Prije svega, publika koja zahtijeva snažne i obimne motore 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 istovremeno dovoljno čvrst materijal.
2. U cijelom svijetu su vremenom ekološki standardi za emisije vozila postali stroži. Iz tog razloga je počela uvoditi tehnologija za smanjenje potrošnje goriva, poboljšanje kvaliteta sagorijevanja smjese zrak-gorivo i povećanje efikasnosti pogonske jedinice. Da biste to učinili, morate smanjiti težinu cijelog automobila.

Vremenom su se pojavili razvoji od kompozitnih materijala koji su omogućili daljnje smanjenje težine vozila. Razmotrimo koja je posebnost 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, nisko-ugljični lim se uglavnom koristi u nosećem dijelu. Zahvaljujući tome, automobil je prilično lagan i istovremeno 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 transporta bili što niži.

A za metalurgiju je najteži zadatak udovoljiti i inženjerima i tehnolozima. Imajući na umu željena svojstva, razvijen je poseban razred čelika koji ima idealnu kombinaciju potezljivosti i dovoljne čvrstoće u gotovom proizvodu. Ovo pojednostavljuje proizvodnju karoserije 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.

Uprkos ovim prednostima, čelični proizvodi imaju nekoliko značajnih nedostataka:

1. Gotovi proizvodi su najteži;
2. Rđa se brzo pojavljuje na nezaštićenim dijelovima. Ako element nije zaštićen lakom, oštećenje će tijelo brzo učiniti neupotrebljivim;
3. Da bi čelični lim povećao krutost, dio mora biti otisnut više puta;
4. Resurs 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).

Aluminijumsko kućište: prednosti i nedostaci

Ranije se aluminij koristio samo za izradu ploča pričvršćenih na čeličnu konstrukciju. Moderna dostignuća u proizvodnji aluminijuma omogućavaju 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, kako bi se smanjila težina automobila, ovaj metal koristi se za stvaranje vrata, nosača prtljaga, kapuljača. Da bi aluminij koristio u okviru, proizvođač mora povećati debljinu proizvoda, što često sprečava lakši transport.

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

Izrada aluminijumskog 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. Samo za to se koristi zavarivanje argonom. Skuplji modeli koriste lasersko tačkasto zavarivanje, specijalno ljepilo ili zakovice.

Argumenti u korist aluminijumskog tijela:

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

Nisu svi vozači saglasni da kupe automobil sa aluminijumskim 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 kućište: prednosti i nedostaci

Drugu polovinu 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 aluminijuma.

Plastika ne treba farbati. Dovoljno je sirovinama dodati potrebne boje, a proizvod dobiva željenu nijansu. Pored toga, ne blijedi i ne treba ga ponovno bojiti kad se ogrebe. U usporedbi s metalom, plastika je izdržljivija, 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 fluidne, zbog čega oblik dijelova tijela može biti apsolutno bilo koji, što je teško postići korištenjem metala.

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

Iz drugih razloga, plastična tijela su manje praktična:

• Oštećeni dijelovi se mogu reciklirati, ali ovaj postupak zahtijeva posebnu skupu opremu. Isto važi i za industriju plastike.
• Za vrijeme 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 mnogo skuplja od zavarivanja metalne zakrpe na metal.

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

Kompozitno 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 dvije (ili više) supstanci koje čine sirovinu.

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

Monokok telo

Najčešći kompozit koji se koristi u automobilskoj industriji je fiberglas. Materijal se dobija dodavanjem polimernog punila u fiberglass. Vanjski elementi karoserije izrađeni su od takvog materijala, na primjer, odbojnici, rešetke hladnjaka, ponekad i optika glave (češće su od stakla, a lagane verzije od polipropilena). Instalacija takvih dijelova omogućava proizvođaču da koristi čelik u strukturi nosećih dijelova tijela, ali istovremeno da model bude dovoljno lagan.

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

• Minimalna težina dijelova, ali istovremeno imaju pristojnu čvrstoću;
• Gotov proizvod se ne boji agresivnih efekata 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, au 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. Postoji nekoliko razloga za to:

1. Troškovi polimernih punila su vrlo visoki;
2. Oblik za izradu dijela mora biti savršen. U suprotnom, element će ispasti ružan;
3. Tijekom proizvodnog procesa izuzetno je važno održavati čistoću radnog mjesta;
4. Stvaranje trajnih ploča dugo traje, jer kompozitu treba dugo da se osuši, a neki dijelovi tijela su višeslojni. Čvrsta tijela često se izrađuju od ovog materijala. Za njihovu oznaku koristi se krilati izraz "monokok". Tehnologija za stvaranje monokočnih tipova tijela je sljedeća. Sloj karbonskih vlakana zalijepljen je 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 materijal pokvari, izuzetno ga je teško popraviti (opisan je primjer popravljanja branika automobila ovdje);
6. Kompozitni dijelovi se ne recikliraju, već se samo uništavaju.

Zbog visoke cijene i složenosti proizvodnje, obični cestovni automobili imaju minimalan broj dijelova izrađenih od fiberglasa ili drugih kompozitnih analoga. Takvi se elementi najčešće instaliraju na superautomobil. Primjer takvog automobila je Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

Istina, neki ekskluzivni modeli civilne serije dobivaju dimenzionalne dijelove iz kompozita. Primjer za to je BMW M3. Ovaj automobil ima krov od karbonskih 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 lakih materijala u karoseriji automobila demonstrira proizvođač čuvenog superautomobila Corvette. Skoro pola stoljeća kompanija koristi u modelu prostorni metalni okvir na koji su pričvršćene kompozitne ploče.

Karbonsko tijelo: prednosti i nedostaci

Pojavom još jednog materijala sigurnost i istodobno lakoća automobila dostigli su novi nivo. U stvari, ugljenik je isti kompozitni materijal, samo nova generacija opreme omogućava vam stvaranje trajnijih struktura nego u proizvodnji monokoka. Ovaj materijal se koristi u karoserijama poznatih modela kao što su BMW i8 i i3. Ako se ugljik u drugim automobilima ranije koristio samo kao ukras, onda su ovo prvi serijski automobili na svijetu čije je tijelo u potpunosti napravljeno od karbona.

Oba modela imaju sličan dizajn: osnova je modularna platforma izrađena od aluminijuma. 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 tokom montaže pomoću steznih vijaka. Posebnost ovih modela je što su izrađeni po istom principu kao i prvi automobili - okvirna struktura (samo što lakša), na koju su fiksirane sve ostale počasti.

Tijekom proizvodnog procesa dijelovi su međusobno povezani posebnim ljepilom. Ovo simulira zavarivanje metalnih dijelova. Prednost takvog materijala je velika čvrstoća. Kada automobil prevlada velike nepravilnosti, torzijska krutost karoserije sprečava ga da se deformiše.

Još jedna prednost karbonskih vlakana je u tome što je za proizvodnju dijelova potrebno najmanje radnika, jer visokotehnološku opremu kontrolira elektronika. Karbonsko tijelo izrađeno je od pojedinačnih dijelova koji su oblikovani u posebnim oblicima. Polimer posebnog sastava pumpa se u kalup pod visokim pritiskom. To čini panele izdržljivijim od ručnog podmazivanja vlakana. Pored toga, potrebne su manje pećnice za pečenje sitnih predmeta.

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

Evo kratkog videa - primjera kako se sastavljaju karbonska tijela BMW-a i8:

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

Pitanja i odgovori:

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

Na šta je oslonjena karoserija automobila? Glavno tijelo je prostorni okvir. Ovo je struktura napravljena u obliku kaveza, smještena po cijelom perimetru tijela. Tijelo je pričvršćeno za ovu noseću konstrukciju.