De quoi sont faites les carrosseries
Carrosserie,  Dispositif de voiture

De quoi sont faites les carrosseries

Lors du développement d'un nouveau modèle de voiture, chaque constructeur cherche à augmenter la dynamique de ses produits, mais en même temps à ne pas priver la voiture de sécurité. Bien que les performances dynamiques dépendent en grande partie du type de moteur, la carrosserie de la voiture joue un rôle important. Plus il est lourd, plus le moteur à combustion interne fera des efforts pour accélérer le transport. Mais si la voiture est trop légère, cela affectera souvent la force d'appui.

En allégeant leurs produits, les fabricants s'efforcent d'améliorer les propriétés aérodynamiques de la carrosserie (ce qu'est l'aérodynamisme est décrit dans une autre critique). La réduction du poids du véhicule se fait non seulement par l'installation d'unités en matériaux en alliage léger, mais également grâce à des pièces de carrosserie légères. Voyons quels matériaux sont utilisés pour fabriquer des carrosseries de voitures, ainsi que les avantages et les inconvénients de chacun d'eux.

Préhistoire des carrosseries

La carrosserie d'une voiture moderne ne reçoit pas moins d'attention que ses mécanismes. Voici les paramètres à respecter:

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  1. Durable. En cas de collision, il ne doit pas blesser les personnes dans l'habitacle. La rigidité en torsion doit garantir que la voiture reste en forme lorsqu'elle roule sur un terrain accidenté. Plus ce paramètre est petit, plus il est probable que le châssis de la voiture soit déformé et que le transport ne conviendra pas pour une opération ultérieure. Une attention particulière est portée à la solidité de l'avant du toit. Le test dit de «l'orignal» aide le constructeur automobile à déterminer le degré de sécurité d'une voiture lorsqu'il heurte un grand animal, comme un cerf ou un orignal (toute la masse de la carcasse tombe sur le pare-brise et le linteau de toit au-dessus).
  2. Design moderne. Tout d'abord, les automobilistes avertis prêtent attention à la forme de la carrosserie, et pas seulement à la partie technique de la voiture.
  3. Sécurité. Tout le monde dans le véhicule doit être protégé des influences extérieures, y compris en cas de collision latérale.
  4. Polyvalence. Le matériau à partir duquel la carrosserie est fabriquée doit résister à différentes conditions météorologiques. En plus de l'esthétique, la peinture est utilisée pour protéger les matériaux qui ont peur de l'humidité agressive.
  5. Durabilité. Il n'est pas rare que le créateur économise sur la matière de la carrosserie, c'est pourquoi la voiture devient inutilisable après seulement quelques années de fonctionnement.
  6. Maintenabilité. Pour qu'après un accident mineur, vous n'ayez pas à jeter la voiture, la fabrication de carrosseries modernes implique un assemblage modulaire. Cela signifie que la pièce endommagée peut être remplacée par une pièce neuve similaire.
  7. Prix ​​abordable. Si la carrosserie de la voiture est faite de matériaux coûteux, un grand nombre de modèles non réclamés s'accumuleront sur les sites des constructeurs automobiles. Cela se produit souvent non pas à cause d'une mauvaise qualité, mais à cause du coût élevé des véhicules.

Pour qu'un modèle de carrosserie réponde à tous ces paramètres, les fabricants doivent prendre en compte les caractéristiques des matériaux à partir desquels le cadre et les panneaux de carrosserie extérieurs sont fabriqués.

Pour que la production d'une voiture ne nécessite pas beaucoup de ressources, les ingénieurs des entreprises développent de tels modèles de carrosserie qui permettent de combiner leur fonction principale avec d'autres. Par exemple, les unités principales et les pièces intérieures sont fixées à la structure de la voiture.

Initialement, la conception des voitures était basée sur un cadre, auquel le reste des unités de la voiture étaient attachés. Ce type est toujours présent dans certains modèles de voitures. Un exemple de ceci est les SUV à part entière (la plupart des jeeps ont simplement une structure de carrosserie renforcée, mais il n'y a pas de cadre, ce type de SUV s'appelle croisement) et les camions. Sur les premières voitures, chaque panneau fixé à la structure du châssis pouvait être non seulement en métal, mais aussi en bois.

Le premier modèle avec une structure porteuse sans cadre était la Lancia Lambda, qui est sortie de la chaîne de montage en 1921. Le modèle européen Citroën B10, mis en vente en 1924, a reçu une structure de carrosserie en acier monobloc.

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Lance Lambda
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Citroen B10

Ce développement s'est avéré si populaire que la plupart des fabricants de l'époque ont rarement abandonné le concept d'une carrosserie monocoque entièrement en acier. Ces machines étaient sûres. Certaines entreprises ont rejeté l'acier pour deux raisons. Premièrement, ce matériel n'était pas disponible dans tous les pays, en particulier pendant les années de guerre. Deuxièmement, la carrosserie en acier est très lourde, donc certains, afin d'installer un moteur à combustion interne avec une puissance inférieure, compromis dans les matériaux de la carrosserie.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, l'acier était rare dans le monde entier, car ce métal était entièrement utilisé pour les besoins militaires. Désireux de rester à flot, certaines entreprises ont décidé de fabriquer leurs modèles de carrosserie à partir de matériaux alternatifs. Ainsi, au cours de ces années, des voitures à carrosserie en aluminium sont apparues pour la première fois. Un exemple de ces modèles est le Land Rover Série 1 (la carrosserie se composait de panneaux en aluminium).

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Une autre alternative est une charpente en bois. Un exemple de telles voitures est la modification Willys Jeep Stations Wagon Woodie.

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Le corps en bois n'étant pas durable et nécessitant des soins sérieux, cette idée a rapidement été abandonnée, mais comme pour les structures en aluminium, les fabricants ont sérieusement envisagé d'introduire cette technologie dans la production moderne. Bien que la principale raison apparente soit le manque d'acier, ce n'était pas vraiment la force motrice derrière laquelle les constructeurs automobiles ont commencé à chercher des alternatives.

  1. Depuis la crise mondiale des carburants, la plupart des marques automobiles ont dû repenser leur technologie de fabrication. Tout d'abord, l'audience qui nécessite des moteurs puissants et volumineux a fortement diminué en raison du coût élevé du carburant. Les automobilistes ont commencé à chercher des voitures moins voraces. Et pour que le transport avec un moteur plus petit soit suffisamment dynamique, il fallait un matériau léger, mais en même temps suffisamment résistant.
  2. Partout dans le monde, au fil du temps, les normes environnementales relatives aux émissions des véhicules sont devenues plus strictes. Pour cette raison, une technologie a commencé à être introduite pour réduire la consommation de carburant, améliorer la qualité de la combustion du mélange air-carburant et augmenter le rendement du groupe motopropulseur. Pour ce faire, vous devez réduire le poids de la voiture entière.

Au fil du temps, des développements dans les matériaux composites sont apparus, ce qui a permis de réduire encore le poids des véhicules. Examinons quelle est la particularité de chaque matériau utilisé pour la fabrication de carrosseries automobiles.

Corps en acier: avantages et inconvénients

La plupart des éléments de carrosserie d'une voiture moderne sont en acier laminé. L'épaisseur du métal dans certaines sections atteint 2.5 millimètres. De plus, un matériau en feuille à faible teneur en carbone est principalement utilisé dans la pièce de roulement. Grâce à cela, la voiture est assez légère et en même temps durable.

Aujourd'hui, l'acier ne fait pas défaut. Ce métal a une résistance élevée, des éléments de différentes formes peuvent être estampés à partir de celui-ci et les pièces peuvent être facilement fixées ensemble à l'aide d'un soudage par points. Lors de la fabrication d'une voiture, les ingénieurs accordent une attention particulière à la sécurité passive et les technologues font attention à la facilité de traitement du matériau afin que le coût de transport soit le plus bas possible.

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Et pour la métallurgie, la tâche la plus difficile est de plaire aux ingénieurs et aux technologues. En gardant à l'esprit les propriétés souhaitées, une nuance d'acier spéciale a été développée qui présente la combinaison idéale d'étirabilité et de résistance suffisante dans le produit fini. Cela simplifie la production de panneaux de carrosserie et augmente la fiabilité du châssis de la voiture.

Voici quelques autres avantages d'un corps en acier:

  • La réparation des produits en acier est la plus simple - il suffit d'acheter un nouvel élément, par exemple une aile, et de le remplacer;
  • Il est facile à recycler - l'acier est hautement recyclable, de sorte que le fabricant a toujours la possibilité d'obtenir des matières premières bon marché;
  • La technologie de fabrication de l'acier laminé est plus simple que le traitement des analogues d'alliage léger, de sorte que la matière première est moins chère.

Malgré ces avantages, les produits en acier présentent plusieurs inconvénients importants:

  1. Les produits finis sont les plus lourds;
  2. La rouille apparaît rapidement sur les pièces non protégées. Si l'élément n'est pas protégé par de la peinture, les dommages rendront rapidement la carrosserie inutilisable;
  3. Pour que la tôle d'acier ait une rigidité accrue, la pièce doit être emboutie plusieurs fois;
  4. La ressource des produits en acier est la plus petite par rapport aux métaux non ferreux.

Aujourd'hui, la propriété de l'acier est augmentée en ajoutant des éléments chimiques à la composition, ce qui augmente sa résistance, sa résistance à l'oxydation et ses caractéristiques de plasticité (l'acier TWIP est capable de s'étirer jusqu'à 70% et l'indicateur maximal de sa résistance est de 1300 MPa).

Corps en aluminium: avantages et inconvénients

Auparavant, l'aluminium n'était utilisé que pour fabriquer des panneaux fixés à une structure en acier. Les développements modernes dans la production d'aluminium permettent d'utiliser le matériau également pour créer des éléments de cadre.

Bien que ce métal soit moins sensible à l'humidité que l'acier, il a moins de résistance et d'élasticité mécanique. Pour cette raison, pour réduire le poids d'une voiture, ce métal est utilisé pour créer des portes, des porte-bagages, des capots. Pour utiliser de l'aluminium dans le cadre, le fabricant doit augmenter l'épaisseur des produits, ce qui va souvent à l'encontre d'un transport plus facile.

La densité des alliages d'aluminium est bien inférieure à celle de l'acier, donc l'isolation acoustique dans une voiture avec une telle carrosserie est bien pire. Pour garantir que l'intérieur d'une telle voiture reçoive un minimum de bruit extérieur, le constructeur utilise des technologies spéciales de suppression du bruit, ce qui rendra la voiture plus chère qu'une option similaire à carrosserie en acier.

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La fabrication d'un corps en aluminium dans les premières étapes est similaire au processus de création de structures en acier. Les matières premières sont divisées en feuilles, puis elles sont estampées selon la conception souhaitée. Les pièces sont assemblées dans une conception commune. Le soudage à l'argon n'est utilisé que pour cela. Les modèles plus chers utilisent le soudage par points au laser, de la colle spéciale ou des rivets.

Arguments en faveur d'un corps en aluminium:

  • Le matériau en feuille est plus facile à estamper, par conséquent, dans le processus de fabrication des panneaux, un équipement moins puissant est nécessaire que pour l'estampage à partir de l'acier;
  • Par rapport aux corps en acier, la forme identique en aluminium sera plus légère, tandis que la résistance reste au même niveau;
  • Les pièces sont facilement traitées et recyclables;
  • Le matériau est plus durable que l'acier - il n'a pas peur de l'humidité;
  • Le coût du processus de fabrication est inférieur à celui de la version précédente.

Tous les automobilistes n'acceptent pas d'acheter une voiture avec une carrosserie en aluminium. La raison en est que même avec un accident mineur, les réparations automobiles seront coûteuses. La matière première elle-même coûte plus cher que l'acier, et si la pièce doit être changée, le propriétaire de la voiture devra rechercher un spécialiste qui dispose d'un équipement spécial pour une connexion d'éléments de haute qualité.

Corps en plastique: avantages et inconvénients

La seconde moitié du XXe siècle est marquée par l'apparition du plastique. La popularité d'un tel matériau est due au fait que n'importe quelle structure peut en être fabriquée, ce qui sera beaucoup plus léger que même l'aluminium.

Le plastique n'a pas besoin de peinture. Il suffit d'ajouter les colorants nécessaires aux matières premières et le produit acquiert la nuance souhaitée. De plus, il ne se décolore pas et n'a pas besoin d'être repeint lorsqu'il est rayé. Comparé au métal, le plastique est plus durable, il ne réagit pas du tout avec l'eau, donc il ne rouille pas.

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Le modèle Hadi a un corps en plastique

Le coût de fabrication des panneaux en plastique est beaucoup plus bas, car des presses puissantes ne sont pas nécessaires pour le gaufrage. Les matières premières chauffées sont fluides, grâce à quoi la forme des parties du corps peut être absolument quelconque, ce qui est difficile à obtenir lors de l'utilisation de métal.

Malgré ces avantages évidents, le plastique présente un très gros inconvénient: sa résistance est directement liée aux conditions de fonctionnement. Ainsi, si la température de l'air extérieur descend en dessous de zéro, les pièces deviennent fragiles. Même une petite charge peut provoquer l'éclatement ou la destruction du matériau. Par contre, à mesure que la température augmente, son élasticité augmente. Certains types de plastiques se déforment lorsqu'ils sont chauffés au soleil.

Pour d'autres raisons, les corps en plastique sont moins pratiques:

  • Les pièces endommagées sont recyclables, mais ce processus nécessite un équipement spécial coûteux. Il en va de même pour l'industrie des plastiques.
  • Lors de la fabrication de produits en plastique, une grande quantité de substances nocives est émise dans l'atmosphère;
  • Les parties porteuses du corps ne peuvent pas être en plastique, car même un gros morceau de matériau n'est pas aussi résistant qu'un métal mince;
  • Si le panneau en plastique est endommagé, il peut être facilement et rapidement remplacé par un nouveau, mais cela coûte beaucoup plus cher que de souder un patch métallique sur du métal.

Bien que, de nos jours, divers développements éliminent la plupart des problèmes énumérés, il n'a pas encore été possible de perfectionner la technologie. Pour cette raison, les pare-chocs, les inserts décoratifs, les moulures sont principalement en plastique et seulement dans certains modèles de voitures - ailes.

Corps composite: avantages et inconvénients

Composite signifie un matériau qui comprend plus de deux composants. Lors du processus de création d'un matériau, le composite acquiert une structure homogène, grâce à laquelle le produit final aura les propriétés de deux (ou plus) substances qui composent la matière première.

Souvent, un composite sera obtenu par collage ou frittage de couches de matériaux différents. Souvent, pour augmenter la résistance de la pièce, chaque couche séparée est renforcée afin que le matériau ne se décolle pas pendant le fonctionnement.

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Corps monocoque

Le composite le plus couramment utilisé dans l'industrie automobile est la fibre de verre. Le matériau est obtenu en ajoutant une charge polymère à la fibre de verre. Les éléments du corps externes sont constitués d'un tel matériau, par exemple des pare-chocs, des grilles de radiateur, parfois des optiques de tête (le plus souvent, ils sont en verre et les versions légères sont en polypropylène). L'installation de telles pièces permet au fabricant d'utiliser de l'acier dans la structure des pièces de support du corps, tout en gardant le modèle suffisamment léger.

Outre les avantages listés ci-dessus, le matériau polymère occupe une place digne dans l'industrie automobile pour les raisons suivantes:

  • Le poids minimum des pièces, mais en même temps, elles ont une résistance décente;
  • Le produit fini n'a pas peur des effets agressifs de l'humidité et du soleil;
  • En raison de l'élasticité au stade de la matière première, le fabricant peut créer des formes de pièces complètement différentes, y compris les plus complexes;
  • Les produits finis sont esthétiquement agréables;
  • Vous pouvez créer d'énormes parties du corps, et dans certains cas même le corps entier, comme dans le cas des voitures baleines (en savoir plus sur ces voitures dans examen séparé).
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Cependant, une technologie innovante ne peut pas être une alternative complète au métal. Il y a plusieurs raisons à cela:

  1. Le coût des charges polymères est très élevé;
  2. La forme de réalisation de la pièce doit être parfaite. Sinon, l'élément se révélera laid;
  3. Pendant le processus de fabrication, il est extrêmement important de garder le lieu de travail propre;
  4. La création de panneaux durables prend du temps, car le composite prend beaucoup de temps à sécher et certaines parties du corps sont multicouches. Les corps solides sont souvent fabriqués à partir de ce matériau. Pour leur désignation, le terme ailé «monocoque» est utilisé. La technologie pour créer des types de corps monocoques est la suivante. La couche de fibre de carbone est collée avec un polymère. Au-dessus, une autre couche de matériau est posée, uniquement pour que les fibres soient situées dans une direction différente, le plus souvent à angle droit. Une fois que le produit est prêt, il est placé dans un four spécial et maintenu pendant un certain temps à haute température afin que le matériau soit cuit et prenne une forme monolithique;
  5. Lorsqu'une pièce en matériau composite tombe en panne, il est extrêmement difficile de la réparer (un exemple de réparation des pare-chocs de voiture est décrit ici);
  6. Les pièces composites ne sont pas recyclées, seulement détruites.

En raison du coût élevé et de la complexité de la fabrication, les voitures de route ordinaires ont un nombre minimum de pièces en fibre de verre ou d'autres analogues composites. Le plus souvent, de tels éléments sont installés sur une supercar. Un exemple d'une telle voiture est la Ferrari Enzo.

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2002 Ferrari Enzo

Certes, certains modèles exclusifs de la série civile reçoivent des détails globaux d'un composite. Un exemple de ceci est la BMW M3. Cette voiture a un toit en fibre de carbone. Le matériau a la résistance nécessaire, mais vous permet en même temps de rapprocher le centre de gravité du sol, ce qui augmente la force d'appui lors de l'entrée dans les virages.

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Une autre solution originale dans l'utilisation de matériaux légers dans la carrosserie de la voiture est démontrée par le constructeur de la célèbre supercar Corvette. Depuis près d'un demi-siècle, l'entreprise utilise dans le modèle une ossature métallique spatiale sur laquelle sont fixés des panneaux composites.

Corps en carbone: avantages et inconvénients

Avec l'avènement d'un autre matériau, la sécurité et en même temps la légèreté des voitures ont atteint un nouveau niveau. En fait, le carbone est le même matériau composite, seule une nouvelle génération d'équipement permet de créer des structures plus durables que dans la fabrication de monocoque. Ce matériau est utilisé dans les carrosseries de modèles célèbres tels que les BMW i8 et i3. Si le carbone dans d'autres voitures n'était auparavant utilisé que comme décoration, il s'agit des premières voitures de série au monde dont la carrosserie est entièrement en carbone.

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Les deux modèles ont un design similaire: la base est une plate-forme modulaire en aluminium. Toutes les unités et mécanismes de la voiture y sont fixés. La carrosserie des voitures se compose de deux moitiés, qui ont déjà quelques détails intérieurs. Ils sont reliés les uns aux autres lors de l'assemblage à l'aide de serre-boulons. La particularité de ces modèles est qu'ils sont construits sur le même principe que les premières voitures - une structure de châssis (aussi légère que possible), sur laquelle tous les autres honneurs sont fixés.

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Dans le processus de fabrication, les pièces sont reliées les unes aux autres à l'aide d'une colle spéciale. Cela simule le soudage de pièces métalliques. L'avantage d'un tel matériau est sa haute résistance. Lorsque la voiture surmonte de grosses bosses, la rigidité en torsion de la carrosserie l'empêche de se déformer.

Un autre avantage de la fibre de carbone est qu'elle nécessite un minimum de travailleurs pour fabriquer des pièces, car les équipements de haute technologie sont contrôlés par l'électronique. Le corps en carbone est composé de pièces individuelles qui sont formées dans des formes spéciales. Un polymère d'une composition spéciale est pompé dans le moule sous haute pression. Cela rend les panneaux plus durables que la lubrification manuelle des fibres. De plus, des fours plus petits sont nécessaires pour cuire de petits articles.

Les inconvénients de ces produits comprennent principalement le coût élevé, car un équipement coûteux est utilisé et nécessite un service de haute qualité. De plus, le prix des polymères est beaucoup plus élevé que celui du même aluminium. Et si la pièce est cassée, il est impossible de la réparer vous-même.

Voici une courte vidéo - un exemple de la façon dont les carrosseries en carbone de la BMW i8 sont assemblées:

C'est ainsi que votre BMW i8 est assemblée. Assemblage de votre voiture BMW i8

Questions et réponses

Qu'est-ce qui est inclus dans la carrosserie de la voiture? La carrosserie de la voiture se compose de : longeron avant, bouclier avant, montant avant, toit, montant B, montant arrière, ailes, panneau de coffre et capot, bas.

Sur quoi repose la carrosserie de la voiture ? Le corps principal est le cadre spatial. Il s'agit d'une structure réalisée sous la forme d'une cage, située sur tout le périmètre du corps. Le corps est attaché à cette structure porteuse.

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