Из чего делают кузова автомобилей

Почему металл кузова современного автомобиля становится все тоньше

Если окунуться в историю автомобильного производства, можно заметить, что в середине XX века компании стремились получить качественный и надежный автомобиль, не жалея при этом ни краски, ни металла. В машинах еще не было процессов, связанных с электроникой. В те времена самой надежной считалась механика. Кузов был прочный и не деформировался от небольших ударов. Сейчас же с каждым годом кузов становится тоньше.

Металл авто стал тонким и легко мнется

Современные автомобили претерпели множество изменений. В первую очередь это касается безопасности, мощности, автоматики и множества различных «фишек».

Многие нововведения и современные технологии «влетают в копеечку» компаниям-производителям. Исходя из желания сделать продукцию более доступной для потребителя, производство уменьшает толщину металла кузова, лака и краски.

В итоге, с одной стороны мы получаем современный автомобиль, наполненный последними технологиями в области машиностроения, а с другой стороны – это не очень прочный кузов.

Ели вы уверены, что толщина кузова машины напрямую влияет на безопасность пассажиров, производители спешат заверить – это не так!

Безопасность в современных машинах обеспечивают подушки

Рассмотрим основные преимущества более легкого кузова:

1. Безопасность. Да, к удивлению многих, в машине с более легким кузовом ездить будет безопасней. Причина кроется в элементарных законах физики. Чем меньше масса тела, тем меньше его инерция. Следовательно, в момент столкновения сила удара также будет меньше.
2. Экономия топлива. Снова возвращаемся к законам физики. Гораздо больше горючего понадобится для обеспечения движения тяжелого транспортного средства. Данная особенность в виде тонкого кузова позволяет сэкономить не только производителю, но и потребителю.
3. Маневренность и простое управление на сложных участках. Чем больше будет масса тела, а в нашем случае транспортного средства, тем сложнее оно будет набирать скорость, маневрировать на поворотах, а также тормозить.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

Система охлаждения

Двигатель разогревается до высоких температур, а перегрев для мотора очень страшен. Для этого существует система охлаждения, один из элементов которой – радиатор. Что он собой являет? Давайте рассмотрим, как устроен радиатор охлаждения автомобиля. Зачастую, он имеет несколько секций, сердцевину, а также детали крепления. Жидкость, которая поступает из рубашек охлаждения двигателя, должна охлаждаться в радиаторе. Сердцевина – это тонкие пластины, через которые идут плоские вертикальные трубы. Они припаяны к пластинам. Жидкость проходящая через сердцевину и трубки, интенсивно охлаждается.

Популярные предприятия автомобилестроения в России и СССР

Компании, которые внесли наибольший вклад в развитие автомобилестроения:

1. АвтоВАЗ — Волжский автомобильный завод. Был основан в 1966 году. Сейчас около 20% всех автомобилей России изготовлено именно этой компанией.
2. КамАз — Камский автомобильный завод. Считается лучшим производителем грузовых машин в России.
3. УАЗ — Ульяновский автомобильный завод. Основан в 1941 году. Последние годы компания модернизировала оборудование для производства автомобилей, повысила продажи.
4. ГАЗ — Горьковский автозавод. Самый старый автомобильный производитель в России. Компания основана в 1932 году. Родословная начинается от легендарных представителей компании Ford.

Менее известные производители — ЛиАЗ, ПАЗ, ГолАЗ, БАЗ.

Как сдавать?

Разобранные двигатели на площадке металлолома

Итак, вы решили сдать двигатель на металлолом. Перед этим убедитесь, что он находится в неисправном состоянии. Дело в том, что есть такие перекупщики, которые занимаются скупкой автомобильных двигателей на металлолом. На самом деле, они отбирают рабочие части либо ремонтируют весь двигатель и продают их. Поэтому к оценке работоспособности стоит подходить с максимальной серьезностью.

Двигатель – вещь не из легких. В среднем он весит порядка 120 кг. На руках не понесешь – тяжело. Так как же доставить двигатель в пункт приема металлолома? Здесь есть несколько вариантов:

Доставить самостоятельно. В этом случае вам понадобится автомобиль, желательно с прицепом. Также необходима будет посторонняя помощь при загрузке и выгрузке движка. Необходимо учесть затраты на топливо, требующиеся для доставки груза. К преимуществам можно отнести больший доход (вам не нужно оплачивать работу грузчиков).

Вызвать сборщиков металлолома на дом. В таком случае возможен вариант, что прибыль вы не получите, т.к. за небольшим количеством металла выезжают только фирмы посредники. А крупные приемщиики выезжают только от 3-5 тонн. Если вы вызовите посредников – они самостоятельно погрузят двигатель в кузов машины, без вашего участия. Возможно, какую-то минимальную и символическую сумму вы получите, но как правило, этого не происходит, так что будьте готовы, просто отдать двигатель бесплатно.

Еще один вариант увезти двигатель в металлолом с помощью транспортной компании, вызвав, например, Газель, но тут, скорей всего, транспортные услуги “съедят” всю прибыль. В среднем час Газели стоит 350 рублей, минимум оплата идет за 2 часа. Т.е. минимум вам придется отдать 700 рублей, плюс еще погрузка двигателя. Поэтому этот вариант отпадает.

Сборные радиаторы

Повысить теплоотдачу удается расположением трубок в шахматном порядке. Если применить плоскоовальные трубки (уже без турбулизаторов), теплоотдача тоже увеличится. Кстати, такие трубки также обрабатывают дорном.

А что сказать о паяных радиаторах (кроме того, что они несборные)? Такие конструкции требуют соединять трубки с охлаждающей лентой и основанием бачков в специальной печке! Конструкция спекается в печи в среде азота, который помогает освободить алюминиевые поверхности от окислов. Далее через совсем тонкие (лапшевидные) прокладки устанавливают бачки.

Передаточные числа КПП

Чтобы лучше узнать, как устроен автомобиль, с помощью простого примера разберем работу КПП. Имеется, к примеру, две шестерни с разным числом зубьев – на первой 20, на второй – 40. Если первая сделает два оборота, вторая провернется только один раз.

Разные шестерни имеют разные передаточные числа. А значит, скорость вращения будет отличаться. Первая и вторая передача в автомобиле имеет самую большую мощность. Двигатель очень легко вращает колеса и двигает тяжелый автомобиль. Машина при этом едет с низкой скоростью. Более высокие передачи используются, когда машина уже едет по инерции и мотору не тяжело раскручивать колеса. Высшие передачи имеют более низкую мощность. Но они более быстрые – на них развиваются высокие скорости – от 80 и выше километров в час.

Ну, а мы продолжим дальше узнавать, как устроен автомобиль.

Предыстория автомобильных кузовов

Кузову современного автомобиля уделяется не меньше внимания, чем его механизмам. Вот каким параметрам он должен соответствовать:

Прочный. При столкновении он не должен травмировать людей, находящихся в салоне. Жесткость на кручение должна обеспечивать сохранение формы авто при передвижении по неровной местности. Чем меньшим будет этот параметр, тем больше вероятность, что каркас авто деформируется, и транспорт будет непригодным к дальнейшей эксплуатации

Особенное внимание уделяется прочности фронтальной части крыши. Так называемый «лосиный» тест помогает автопроизводителю определить, насколько безопасным будет машина при столкновении с высоким животным, например оленем или лосем (вся масса туши приходится на лобовое стекло и верхнюю перемычку крыши над ним).
Современный дизайн

В первую очередь искушенные автомобилисты обращают внимание именно на форму кузова, а не только на техническую часть машины.
Безопасность. Все, кто находится в салоне автомобиля, должны быть защищены от внешнего воздействия, в том числе при боковом столкновении.
Универсальность. Материал, из которого изготавливается кузов авто, должен выдерживать разные погодные условия. Вдобавок к эстетичности лакокрасочное покрытие используется для защиты материалов, которые боятся агрессивного воздействия влаги.
Долговечность. Нередки случаи, когда создатель экономит на материале кузова, из-за чего автомобиль приходит в негодность спустя всего несколько лет эксплуатации.
Ремонтопригодность. Чтобы после небольшого ДТП не пришлось выбрасывать автомобиль, изготовление современных типов кузова подразумевает модульную сборку. Это означает, что поврежденную деталь можно заменить на аналогичную новую.
Доступная цена. Если кузов автомобиля будет изготовлен из дорогостоящих материалов, на площадках автопроизводителей будет скапливаться огромное количество невостребованных моделей. Такое часто происходит не по причине плохого качества, а из-за дороговизны транспортных средств.

Чтобы модель кузова соответствовала всем этим параметрам, производителям приходится учитывать особенности материалов, из которых изготавливается каркас и наружные панели кузова.

Чтобы производство автомобиля не требовало много ресурсов, инженеры компаний разрабатывают такие модели кузовов, которые позволяют совместить их основную функцию с дополнительными. Например, к конструкции авто крепятся основные агрегаты и детали салона.

Изначально конструкция автомобилей в основе имела раму, к которой крепились остальные узлы машины. Такой тип до сих пор присутствует в некоторых моделях авто. Примером тому служат полноценные внедорожники (у большинства джипов просто усиленная конструкция кузова, но нет рамы, такой тип внедорожников называется кроссовером) и грузовики. На первых автомобилях каждая панель, закрепленная на рамной конструкции, могла изготавливаться не только из металла, но также из дерева.

Первая модель с несущей конструкцией без рамы была Lancia Lambda, сошедшая с конвейера в 1921 году. Цельную стальную конструкцию кузова получила европейская модель Citroen B10, поступившая в продажу в 1924-м г.

Lancia Lambda

Citroen B10

Эта разработка оказалась настолько популярной, что большинство производителей тех времен редко когда отходили от концепции цельностального несущего кузова. Такие машины были безопасными. От стали некоторые фирмы отказывались по двум причинам. Во-первых, этот материал не во всех странах был доступным, особенно в военные годы. Во-вторых, стальной кузов очень тяжелый, поэтому некоторые ради установки ДВС с меньшей мощностью шли на компромисс в материалах кузова.

В период Второй мировой войны во всем мире сталь была дефицитом, так как этот металл полностью шел на военные нужды. Из желания продержаться на плаву, некоторые компании решали производить кузова своих моделей из альтернативных материалов. Так, в те годы впервые появились машины, кузов которых был алюминиевый. Пример таких моделей – Land Rover 1-Series (кузов состоял из алюминиевых панелей).

Кузов из композитных материалов: преимущества и недостатки

Под понятием композитный подразумевается материал, в состав которого входит более двух составляющих. В процессе создания материала композит приобретает однородную структуру, благодаря чему конечное изделие будет обладать свойствами двух (или более) веществ, из которых состоит сырье.

Нередко композит будет получаться при склеивании или спекании слоев из разных материалов. Нередко для повышения прочности детали каждый отдельный слой армируется, чтобы в процессе эксплуатации материал не отслоился.

Кузов монокок

Самый распространенный композит, применяемый в автомобилестроении это стеклопластик. Материал получается путем добавления полимерного наполнителя в стекловолокно. Из такого материала делаются наружные элементы кузова, например, бамперы, радиаторные решетки, иногда головная оптика (чаще она изготавливается из стекла, а облегченные варианты – из полипропилена). Установка таких деталей позволяет производителю в конструкции несущих частей кузова использовать сталь, но при этом сохранить модель достаточно легкой.

Помимо перечисленных выше достоинств, полимерный материал занимает достойное место в автомобилестроении по следующим причинам:

• Минимальный вес деталей, но в то же время они обладают достойной прочностью;
• Готовое изделие не боится агрессивного воздействия влаги и солнца;
• Благодаря эластичности на стадии сырья производитель может создавать абсолютно разные формы деталей, в том числе самые сложные;
• Готовые изделия выглядят эстетично;
• Можно создавать огромные кузовные детали, а в некоторых случаях даже полностью весь кузов, как в случае с кит-карами (подробней о таких автомобилях читайте в отдельном обзоре).

Однако инновационная технология не может быть полной альтернативой металлу. Вот несколько причин тому:

Стоимость полимерных наполнителей очень высокая;
Форма для изготовления детали должна быть идеальной

В противном случае элемент получится некрасивым;
В процессе изготовления крайне важно соблюдать чистоту рабочего места;
Создание прочных панелей требует много времени, так как композит долго высыхает, а некоторые детали кузова многослойные. Часто именно из этого материала изготавливаются сплошные кузова

Для их обозначения используется крылатый термин «монокок». Технология создания монококовых типов кузовов следующая. Слой углеволокна проклеивается полимером. Поверх него укладывается другой слой материала, только так, чтобы волокна располагались в другом направлении, чаще всего под прямым углом. После того, как изделие готово, его ставят в специальную печку и выдерживают определенное время под высокой температурой, чтобы материал запекся и приобрел монолитную форму;
Когда ломается деталь из композитного материала, ее крайне сложно отремонтировать (пример того, как ремонтируются автомобильные бамперы, рассказывается здесь);
Детали из композитов не перерабатываются, а только уничтожаются.

Ввиду дороговизны и сложности изготовления, обычные дорожные автомобили имеют минимальное количество деталей из стеклопластика или других композитных аналогов. Чаще всего такие элементы устанавливают на суперкар. Пример такого автомобиля – Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

Правда, некоторые эксклюзивные модели гражданской серии получают габаритные детали из композита. Примером тому служит BMW М3. У этого автомобиля крыша изготовлена из углеволокна. Материал обладает нужной прочностью, но при этом позволяет переместить центр тяжести ближе к земле, что увеличивает прижимную силу при вхождении в повороты.

Еще одно оригинальное решение в применении легких материалов в кузове авто демонстрирует производитель знаменитого суперкара Corvette. Почти полвека компания использует в модели пространственную металлическую раму, на которую крепятся панели из композитов.

Передаточные числа КПП

Чтобы лучше узнать, как устроен автомобиль, с помощью простого примера разберем работу КПП. Имеется, к примеру, две шестерни с разным числом зубьев – на первой 20, на второй – 40. Если первая сделает два оборота, вторая провернется только один раз.

Разные шестерни имеют разные передаточные числа. А значит, скорость вращения будет отличаться. Первая и вторая передача в автомобиле имеет самую большую мощность. Двигатель очень легко вращает колеса и двигает тяжелый автомобиль. Машина при этом едет с низкой скоростью. Более высокие передачи используются, когда машина уже едет по инерции и мотору не тяжело раскручивать колеса. Высшие передачи имеют более низкую мощность. Но они более быстрые – на них развиваются высокие скорости – от 80 и выше километров в час.

Ну, а мы продолжим дальше узнавать, как устроен автомобиль.

Какой материал используют при изготовлении авто?

Для изготовления корпусов, основных деталей для авто могут применяться разные материалы (титан, углеволокно, золото и т. д.), но наиболее популярным считается алюминий, сталь и пластик.

Слитки золота (Фото: Instagram / gold_officiel)

Сталь

Среди всех видов автомобильного металла самым популярным считается низкоуглеродистая листовая сталь. Подходящая толщина листов — от 0,65 до 2 мм.

Преимущества стали для сборки кузовов авто:

1. Высокая прочность, жесткость.
2. Низкая цена.
3. Простота ремонта.

Поскольку технология давно отработана, большинство технологических операций может выполняться роботами.

Недостатки:

1. Большая масса готовых изделий.
2. Маленький срок службы.
3. Необходимость делать большое количество штампов.

Чтобы стальные поверхности не покрывались ржавчиной, их нужно покрыть специальным антикоррозийным составом.

Листы стали (Фото: Instagram / absolut_metall35)

Алюминий

Сплавы алюминия начали применять в автомобилестроении совсем недавно. Материал подходит для изготовления всего корпуса или его отдельных частей.

Чаще детали из алюминия и стали комбинируются между собой для достижения оптимальной массы авто. Сборка корпуса из алюминиевых деталей практически не отличается от работы со сталью. Исключением является сварка отдельных частей. Она проводится в аргоновой среде. Отдельные детали фиксируются заклепками.

Преимущества алюминия:

1. Алюминиевые сплавы легче и прочнее стали.
2. Поврежденные детали можно легко переработать.
3. Готовые изделия невосприимчивы к образованию ржавчины.
4. Деталям можно придать любую форму.

Недостатки:

1. Для работы с деталями из алюминиевых сплавов нужно использовать специальное оборудование.
2. Чтобы сделать качественное соединение деталей, нужно задействовать дорогое оборудование.
3. Детали плохо поддаются ремонту.

Алюминий (Фото: Instagram / tipichnyiizolirovshchik)

Полимеры

Поскольку металл утяжеляет конструкцию большинство производителей при изготовлении кузова используют полимеры. На автомобилях из пластика легко выжать максимальную мощность, достичь наибольшей скорости

При изготовлении применяются разные виды полимеров:

1. АБС-пластик.
2. Полипропилен.
3. Стеклопластик.
4. Полиуретан.
5. Поливинилхлорид.
6. Полиамид.
7. Полиэтилен.
8. Поликарбонат.
9. Полиакрилат.

Чаще применяется стеклопластик. Его преимущества:

• малый вес;
• высокая прочность;
• простота изготовления деталей различной формы.

Недостатки:

1. Продолжительное время производства деталей.
2. Сложность ремонта при повреждениях.
3. Высокая цена на наполнители.

Автомобиль из стеклопластика (Фото: Instagram / la_design_workshop)

Кузов из композитных материалов: преимущества и недостатки

Под понятием композитный подразумевается материал, в состав которого входит более двух составляющих. В процессе создания материала композит приобретает однородную структуру, благодаря чему конечное изделие будет обладать свойствами двух (или более) веществ, из которых состоит сырье.

Нередко композит будет получаться при склеивании или спекании слоев из разных материалов. Нередко для повышения прочности детали каждый отдельный слой армируется, чтобы в процессе эксплуатации материал не отслоился.

Самый распространенный композит, применяемый в автомобилестроении это стеклопластик. Материал получается путем добавления полимерного наполнителя в стекловолокно. Из такого материала делаются наружные элементы кузова, например, бамперы, радиаторные решетки, иногда головная оптика (чаще она изготавливается из стекла, а облегченные варианты – из полипропилена). Установка таких деталей позволяет производителю в конструкции несущих частей кузова использовать сталь, но при этом сохранить модель достаточно легкой.

Помимо перечисленных выше достоинств, полимерный материал занимает достойное место в автомобилестроении по следующим причинам:

• Минимальный вес деталей, но в то же время они обладают достойной прочностью;
• Готовое изделие не боится агрессивного воздействия влаги и солнца;
• Благодаря эластичности на стадии сырья производитель может создавать абсолютно разные формы деталей, в том числе самые сложные;
• Готовые изделия выглядят эстетично;
• Можно создавать огромные кузовные детали, а в некоторых случаях даже полностью весь кузов, как в случае с кит-карами (подробней о таких автомобилях читайте в отдельном обзоре).

Однако инновационная технология не может быть полной альтернативой металлу. Вот несколько причин тому:

Стоимость полимерных наполнителей очень высокая; Форма для изготовления детали должна быть идеальной

В противном случае элемент получится некрасивым; В процессе изготовления крайне важно соблюдать чистоту рабочего места; Создание прочных панелей требует много времени, так как композит долго высыхает, а некоторые детали кузова многослойные. Часто именно из этого материала изготавливаются сплошные кузова

Для их обозначения используется крылатый термин «монокок». Технология создания монококовых типов кузовов следующая. Слой углеволокна проклеивается полимером. Поверх него укладывается другой слой материала, только так, чтобы волокна располагались в другом направлении, чаще всего под прямым углом. После того, как изделие готово, его ставят в специальную печку и выдерживают определенное время под высокой температурой, чтобы материал запекся и приобрел монолитную форму; Когда ломается деталь из композитного материала, ее крайне сложно отремонтировать (пример того, как ремонтируются автомобильные бамперы, рассказывается здесь); Детали из композитов не перерабатываются, а только уничтожаются.

Ввиду дороговизны и сложности изготовления, обычные дорожные автомобили имеют минимальное количество деталей из стеклопластика или других композитных аналогов. Чаще всего такие элементы устанавливают на суперкар. Пример такого автомобиля – Ferrari Enzo.

Правда, некоторые эксклюзивные модели гражданской серии получают габаритные детали из композита. Примером тому служит BMW М3. У этого автомобиля крыша изготовлена из углеволокна. Материал обладает нужной прочностью, но при этом позволяет переместить центр тяжести ближе к земле, что увеличивает прижимную силу при вхождении в повороты.

Еще одно оригинальное решение в применении легких материалов в кузове авто демонстрирует производитель знаменитого суперкара Corvette. Почти полвека компания использует в модели пространственную металлическую раму, на которую крепятся панели из композитов.

Какой автомобиль сделать

Чтобы выбрать для изготовления подходящий вид поделки, следует трезво оценить свои силы, и средства. Если подросток самостоятельно решил заняться этим процессом, то ему следует начать с простых идей машинок выполненных своими руками.

Для начала можно выбрать поделку из картона и бумаги. Делать их относительно просто, и комплектующие материалы с инструментами имеются под рукой. Потребуются только ножницы, клей, а так же картон.

Как делать бумажные машинки, если опыта в конструировании совсем нет? С чего следует начинать, и каковы последующие этапы работы? Относиться к этим вопросам нужно серьезно. Ребенок должен научиться ставить перед собой задачу, и уметь ее решать.

Похожие записи:

Быстрый старт Brilliance v5 Лучшие бензиновые двигатели последних лет (19 моделей) Световые приборы автомобиля: правила использования Bmw x2 2018: универсальность в молодежном стиле Технические характеристики ниссан ноут