车身由什么制成
 

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在开发新的汽车模型时,每个制造商都在寻求增加其产品的动力,但同时又不能剥夺汽车的安全性。 尽管动态性能很大程度上取决于发动机的类型,但汽车的车身仍起着重要的作用。 它越重,内燃机将为加速运输做出更多的努力。 但是,如果汽车太轻,则通常会对下压力产生负面影响。

通过减轻产品的重量,制造商努力改善车身的空气动力学特性(空气动力学是什么,在 另一则评论)。 减轻车辆的重量不仅可以通过安装轻合金材料制成的单元来实现,还可以通过减轻车身重量来实现。 让我们弄清楚用于制造车身的材料是什么,以及每种材料的优缺点。

车身史前

现代汽车的车身与其结构一样受到关注。 这是它必须满足的参数:

 
车身由什么制成
  1. 持久。 发生碰撞时,不得伤害乘客舱内的人员。 扭转刚度应确保在崎uneven不平的地面上行驶时,汽车保持其形状。 该参数越小,车架变形的可能性越大,运输工具将不适合进一步操作。 特别注意屋顶前部的强度。 所谓的“驼鹿”测试可帮助汽车制造商确定撞上高大的动物(例如鹿或麋鹿)时尸体的安全性(尸体的全部重量都落在挡风玻璃上,而其上方的上石则落在上面)。
  2. 现代设计。 首先,老练的驾驶者不仅要注意车身的形状,而且要注意汽车的技术部分。
  3. 安全。 必须保护车辆中的所有人免受外界影响,包括侧面碰撞。
  4. 多功能性。 制成车身的材料必须承受不同的天气条件。 除美观外,油漆还用于保护害怕侵蚀性湿气的材料。
  5. 耐用性。 创造者节省车身材料的情况并不少见,这就是为什么汽车在短短几年的使用后就无法使用的原因。
  6. 可维护性。 因此,在发生小事故后,您不必扔掉汽车,现代车身制造意味着模块化组装。 这意味着可以用类似的新零件替换损坏的零件。
  7. 可接受的价格。 如果车身是由昂贵的材料制成的,那么大量无人认领的车型将在汽车制造商的地方堆积。 这通常不是因为质量差,而是因为车辆成本高。

为了使车身模型满足所有这些参数,制造商必须考虑制造框架和外部车身面板的材料的特性。

为了使汽车的生产不需要大量资源,两家公司的工程师开发了这样的车身模型,可以将其主要功能与其他功能结合在一起。 例如,主体和内部部件被附接到汽车结构。

最初,汽车的设计是基于框架,其余的汽车单元都安装在框架上。 在某些汽车模型中仍然存在这种类型。 例如,成熟的SUV(大多数吉普车都具有强化的车身结构,但是没有框架,这种SUV被称为 交叉)和卡车。 在第一批汽车上,连接到框架结构的每个面板不仅可以由金属制成,而且可以由木材制成。

 

第一个没有框架的承重结构的模型是 蓝旗亚 Lambda于1921年下线。 欧洲模型已收到一件式钢制车身结构 雪铁龙 B10于1924年开始销售。

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蓝旗亚(Lancia Lambda)
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雪铁龙B10

事实证明,这种发展如此流行,以至于当时的大多数制造商很少放弃全钢单体外壳的概念。 这些机器很安全。 一些公司拒绝钢铁有两个原因。 首先,并非在所有国家都有这种材料,特别是在战争年代。 其次,钢制车身非常重,因此,为了安装功率较低的内燃机,车身材料受到损害。

第二次世界大战期间,由于这种金属完全用于军事需求,因此全世界的钢材都供不应求。 出于保持生存的愿望,一些公司决定用替代材料制造其人体模型。 因此,在那些年里,铝制车身的汽车首次出现。 陆虎1系(车身由铝制面板组成)就是此类模型的一个例子。

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另一种选择是木框架。 这种车的一个例子-威利斯 吉普车 加油站改装伍迪。

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由于木质材料不耐用且需要认真护理,因此这个想法很快就被放弃了,但是对于铝结构,制造商认真考虑过将这种技术引入现代生产中。 尽管最明显的主要原因是缺乏钢材,但这并不是汽车制造商开始寻找替代品的真正动力。

  1. 自全球燃料危机以来,大多数汽车品牌不得不重新考虑其制造技术。 首先,由于燃料成本高,需要强劲而庞大的电动机的观众急剧减少。 驾驶者开始寻找不那么贪婪的汽车。 为了使采用较小发动机的运输具有足够的动力,需要轻巧但同时又足够坚固的材料。
  2. 在世界范围内,随着时间的流逝,车辆排放的环境标准变得越来越严格。 因此,已经开始引入一种技术来减少燃料消耗,提高空气燃料混合物的燃烧质量并提高动力单元的效率。 为此,您需要减轻整车的重量。

随着时间的流逝,出现了复合材料的发展,这使得进一步减轻车辆的重量成为可能。 让我们考虑一下用于车身制造的每种材料的特殊性。

 

钢体:优缺点

现代汽车的大多数车身部件均由轧钢制成。 金属在某些部分的厚度达到2.5毫米。 另外,低碳片材主要用于轴承部。 因此,该车非常轻巧,同时耐用。

如今,钢材并不短缺。 这种金属强度高,可以冲压出各种形状的元件,并且可以使用点焊轻松地将零件固定在一起。 在制造汽车时,工程师要注意被动安全性,技术人员要注意材料的易加工性,以使运输成本尽可能低。

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对于冶金而言,最困难的任务是讨好工程师和技术人员。 考虑到所需的性能,已开发出一种特殊等级的钢,它具有可拉伸性和成品中足够强度的理想组合。 这简化了车身面板的生产并提高了车架的可靠性。

这是钢制车身的其他优点:

  • 钢铁产品的维修是最容易的-只需购买新部件,例如机翼,然后更换它;
  • 回收很容易-钢铁具有很高的可回收性,因此制造商总是有机会获得廉价的原材料。
  • 轧制钢的制造技术比轻合金类似物的加工简单,因此原材料便宜。

尽管有这些优点,钢铁产品也有几个明显的缺点:

  1. 成品是最重的。
  2. 锈很快出现在未保护的零件上。 如果该元件没有进行喷漆保护,则损坏会很快使身体无法使用。
  3. 为了使钢板具有更高的刚度,必须对零件进行多次冲压。
  4. 与有色金属相比,钢铁产品的资源最少。

如今,通过在组合物中添加一些化学元素来提高钢的性能,从而增加其强度,抗氧化性和可塑性(TWIP钢能够拉伸至70%,强度的最大指标为1300MPa)。

铝制机身:优点和缺点

以前,铝仅用于制造固定在钢结构上的面板。 铝生产的现代发展使得也可以将这种材料用于制造框架元素。

尽管这种金属比钢不易受潮,但强度和机械弹性却较小。 因此,为了减轻汽车的重量,这种金属被用于制造门,行李架和引擎盖。 为了在框架中使用铝,制造商必须增加产品的厚度,这通常不利于运输。

铝合金的密度远低于钢的密度,因此具有这种车身的汽车的隔音性能差得多。 为了确保这种汽车的内部受到最小的外部噪音,制造商使用了特殊的噪声抑制技术,这将使汽车比类似的钢制车身更为昂贵。

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在早期阶段制作铝制车身类似于创建钢结构的过程。 将原材料打成薄片,然后根据所需的设计进行冲压。 零件组装成通用设计。 为此仅使用氩焊。 较昂贵的型号使用激光点焊,特殊胶水或铆钉。

支持铝制主体的论点:

  • 板材很容易冲压,因此,在制造面板的过程中,所需的设备比钢冲压的设备要少。
  • 与钢制车身相比,相同形状的铝制车身将更轻,而强度却保持不变。
  • 零件易于加工和回收;
  • 该材料比钢更耐用-它不怕潮湿;
  • 与以前的版本相比,制造过程的成本更低。

并非所有的驾驶者都同意购买铝制车身的汽车。 原因是即使发生小事故,汽车维修也将是昂贵的。 原材料本身的成本要高于钢铁,如果需要更换零件,车主将不得不寻找具有特殊设备的专家,以进行高质量的零件连接。

塑身:优点和缺点

二十世纪下半叶以塑料的外观为标志。 这种材料的普及是由于可以用它制成任何结构,甚至比铝还要轻。

塑料不需要油漆。 在原料中添加必要的染料就足够了,产品可以获得所需的色调。 此外,它不会褪色,并且在刮擦时不需要重新粉刷。 与金属相比,塑料更耐用,它根本不与水反应,因此不会生锈。

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哈迪模型具有塑料主体

制造塑料面板的成本要低得多,因为不需要强大的压力机进行压花。 加热的原料是流体,因此,身体部位的形状可以是绝对任意的,这在使用金属时很难实现。

尽管具有这些明显的优点,但塑料仍具有很大的缺点-其强度与操作条件直接相关。 因此,如果外部空气温度降至零以下,则零件会变得脆弱。 即使很小的负载也可能导致材料破裂或飞散。 另一方面,随着温度升高,其弹性增加。 某些类型的塑料在阳光下加热时会变形。

出于其他原因,塑料车身不太实用:

  • 损坏的零件可以回收,但是此过程需要特殊的昂贵设备。 塑料行业也是如此。
  • 在塑料产品的制造过程中,大量有害物质被排放到大气中。
  • 车身的承重部件不能用塑料制成,因为即使大块的材料也不如薄金属坚固。
  • 如果塑料面板损坏,可以轻松快速地更换新的面板,但比将金属补片焊接到金属上要贵得多。

尽管最近有各种各样的发展消除了上面列出的大多数问题,但仍无法使该技术达到完美。 因此,保险杠,装饰嵌件,装饰条主要由塑料制成,并且仅在某些汽车模型中-挡泥板。

复合体:优缺点

复合材料是指包含两种以上成分的材料。 在创建材料的过程中,复合材料具有均质的结构,因此最终产品将具有构成原材料的两种(或多种)物质的特性。

通常,通过胶合或烧结不同材料的层来获得复合材料。 通常,为了提高零件的强度,每个单独的层都经过了加固,因此在操作过程中不会剥离材料。

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身体硬壳

汽车工业中最常用的复合材料是玻璃纤维。 该材料是通过将聚合物填料添加到玻璃纤维中而获得的。 外部元件是用这种材料制成的,例如保险杠,散热器格栅,有时是头部光学元件(更多时候是玻璃制的,而轻质版本是聚丙烯的)。 此类零件的安装允许制造商在支撑主体零件的结构中使用钢,但同时要使模型足够轻。

除了上面列出的优点外,由于以下原因,聚合物材料在汽车工业中也占有重要地位:

  • 零件的最小重量,但同时具有适当的强度;
  • 成品不怕水分和阳光的侵蚀作用;
  • 由于原材料阶段的弹性,制造商可以制造出完全不同形状的零件,包括最复杂的零件。
  • 成品看起来美观。
  • 您可以创建巨大的身体部位,甚至在某些情况下甚至可以覆盖整个身体,例如在鲸鱼车中(有关更多信息,请参见 单独审查).
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但是,创新技术不能完全替代金属。 有几个原因:

  1. 聚合物填料的成本很高。
  2. 制造零件的形状必须完美。 否则,该元素将变得丑陋。
  3. 在制造过程中,保持工作场所清洁非常重要;
  4. 耐用面板的创建非常耗时,因为复合材料需要很长时间才能干燥,并且某些身体部位是多层的。 固体通常由这种材料制成。 对于它们的名称,使用带翅膀的术语“单体壳”。 创建单体车身类型的技术如下。 碳纤维层与聚合物胶合。 在其顶部放置另一层材料,仅使纤维位于不同的方向,通常成直角。 产品准备好后,将其放置在特殊的烤箱中,并在高温下放置一定时间,以使材料烘烤并呈现整体形状;
  5. 当复合材料零件发生故障时,很难对其进行维修(以汽车保险杠的维修方式为例 这里);
  6. 复合零件不回收,只能销毁。

由于高昂的成本和制造的复杂性,普通的公路车具有最少数量的由玻璃纤维或其他复合类似物制成的零件。 通常,此类元素安装在超级跑车上。 这种汽车的一个例子是法拉利恩佐。

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2002法拉利恩佐

的确,一些民用系列的独家型号从复合材料中接收尺寸零件。 一个例子是 宝马 M3。 这辆车有一个碳纤维车顶。 该材料具有必要的强度,但同时允许您将重心移到更靠近地面的位置,这会增加进入角点时的下压力。

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著名的超级跑车克尔维特(Corvette)的制造商展示了在汽车车身中使用轻质材料的另一种原始解决方案。 在将近半个世纪的时间里,该公司一直在模型中使用空间金属框架,并在上面安装复合面板。

碳素体:优缺点

随着另一种材料的问世,汽车的安全性和轻巧性达到了一个新的高度。 实际上,碳是相同的复合材料,只有新一代的设备才能使您创建比制造硬质合金更耐用的结构。 该材料用于宝马i8和i3等著名车型的车身。 如果以前将其他汽车中的碳仅用作装饰,那么这是世界上第一批完全由碳制成的量产汽车。

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两种型号都有相似的设计:底座是铝制的模块化平台。 汽车的所有单元和机构均固定在其上。 车体由两半组成,其中已经有一些内部细节。 它们在组装过程中使用螺栓夹相互连接。 这些模型的独特之处在于它们以与第一辆汽车相同的原理建造-框架结构(尽可能轻巧),并固定所有其他荣誉。

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在制造过程中,零件之间使用特殊的胶水相互连接。 这模拟了焊接金属零件。 这种材料的优点是强度高。 当汽车克服较大的颠簸时,车身的扭转刚度可防止其变形。

碳纤维的另一个优点是制造零件所需的工人最少,因为高科技设备是由电子设备控制的。 碳素体由形成特殊形状的单个零件制成。 将特殊组成的聚合物在高压下泵入模具。 这使得面板比手动润滑纤维更耐用。 另外,需要较小的烤箱来烘烤小物品。

这种产品的缺点主要包括高成本,因为使用昂贵的设备需要高质量的服务。 而且,聚合物的价格比铝的价格高得多。 如果零件损坏,则无法自行维修。

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