Для изготовления кузова необходимо 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 кузовов авто.
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 (кузова получаются тяжелыми) и низкая коррозионная стойкость, требующая сложных и дорогостоящих мероприятий по защите от коррозии .
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, 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.
Преимущества стали:
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 алюминия:
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.
Технология изготовления кузовных деталей из стеклопластика 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.
Достоинства стеклопластика:
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 алюминияпотребовалось 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.
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.
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.
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.
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,атакже идущий без перерывов кузов с интегрированными в его структуру силовыми элементами.
6.2. Из чего делают кузова автомобилей
Ни в одном другом элементе легкового автомобиля не использовано так много разнообразных материалов, как в кузове. Это конструкционные, отделочные, изолирующие и другие типы материалов.
Основные детали кузова изготовляют из стали, алюминиевых сплавов, пластмасс и стекла. Причем предпочтение отдается низкоуглеродистой листовой стали толщиной 0,6...2,5 мм. Это вызвано ее высокой механической прочностью, недефицитностью, способностью к глубокой вытяжке (можно получать детали сложной формы), технологичностью соединения деталей сваркой и т. д. Недостатками этого материала являются очень высокая плотность (поэтому кузова получаются тяжелыми) и низкая коррозионная стойкость, требующая сложных и дорогостоящих мероприятий по защите.
Алюминиевые сплавы применяются в кузовостроении пока еще в ограниченном количестве. Поскольку прочность и жесткость этих сплавов ниже, чем у кузовной 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 необходимой акустической характеристики кузова. Учитывая высокую теплопроводность материала и образование на его поверхности окислов алюминия с высокой температурой плавления, для сварки алюминиевых деталей необходимо применять более мощное и дорогое оборудование.
И тем не менее известны примеры широкого использования алюминия в кузовах легковых автомобилей. Еще в 50-е гг. во Франции выпускался автомобиль «Панар-Дина» с кузовом из алюминиевого сплава, а позже автомобиль «Ситроен ZXS-19». имел алюминиевую крышу. Есть основания полагать, что по мере улучшения физико-механических свойств алюминиевых сплавов, решения технологических и других вопросов эти материалы займут достойное место в кузовостроении.
Около 80% пластмасс, применяемых в автомобилях, приходится на пять типов материалов: полиуретаны, поливинилхлориды, полипропилены, АБС-пластики, стеклопластики. Остальные 20% составляют полиэтилены, полиамиды, полиакрилаты, поликарбонаты и др.
Из стеклопластиков изготовляют наружные панели кузовов, что обеспечивает существенное уменьшение массы автомобиля. Так, кузов легкового автомобиля «Корвет» модели 1984 г. на 113 кг легче аналогичного стального.
Из полиуретановой пены делают подушки и спинки сидений, противоударные накладки и т. д. Сравнительно новым направлением является применение этого материала для изготовления крыльев, капотов, крышек багажника и т. д.
Поливинилхлориды применяют для изготовления многих фасонных деталей (щиты приборов, рукоятки и т. д.) и обивочных материалов (ткани, маты и т.д.). Из полипропилена делают корпуса фар, рулевые колеса, перегородки и многое другое. АБС-пластики используют для различных облицовочных деталей.
Количество стекла в кузовах автомобилей неуклонно увеличивается. Это объясняется стремлением улучшить обзорность, придать автомобилю более эстетичный вид. В основном применяют неорганические стекла. Прозрачность их зависит от качества обработки поверхности (неполированные или полированные), а механические характеристики - от термообработки (незакаленные или закаленные). После закалки стекло нельзя резать или сверлить. В случае удара оно дробится на мелкие кусочки с тупыми краями, поэтому такое стекло называют безопасным. Закаленное стекло имеет толщину 3...6 мм.
Безопасные стекла можно получить склеиванием, например, двух листов неорганического тонкого стекла прозрачной пленкой из полиметилакрилата или полнацетата. Получается безосколочное прочное стекло, называемое триплексом. При сильном ударе такие стекла распадаются на осколки, удерживаемые на промежуточном слое толщиной 0,4...0,8 мм. (Стекла с более толстым промежуточным слоем обладают высокой прочностью при изгибе и ударах.)
Органические (полимерные) стекла обладают высокой прозрачностью, легко окрашиваются, способны задерживать инфракрасные лучи - (препятствуют нагреву салона солнечными лучами). Однако они обладают и весьма существенным недостатком - легко царапаются. Изготавливают такие стекла из поликарбоната или метилметакрилата.
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...
В протяжении всей истории, с того момента как был сотворен автомобиль, повсевременно велись поиски новых материалов. И кузов автомобиля не был исключением. Производили кузов из дерева, стали, алюминия и разных видов пластика. Но на этом поиски не останавливались. И, наверное, каждому любопытно, из какого материала делают кузова автомобилей сейчас?
Пожалуй, изготовка кузова является при разработке автомобиля одним из самых сложных процессов. Цех в заводе, где выполняются кузова, занимает площадь примерно 400 000 м кВ, цена которого млрд баксов.
Для производства кузова нужно больше сотки отдельных частей, которые потом необходимо соединить в одну конструкцию, соединяющую внутри себя все части современного автомобиля. Для легкости, прочности, безопасности и малой цены кузова конструкторам нужно всегда идти на компромиссы, находить новые технологии, новые материалы.
Разглядим недочеты и достоинства главных материалов, применяемых при изготовлении современных кузовов автомобилей.
Сталь.
Этот материал употребляется для производства кузовов издавна. Сталь имеет отличные характеристики, дозволяющие изготавливать детали различной формы, и при помощи разных методов сварки соединять нужные детали в целую конструкцию.
Разработан новый сорт стали (упрочняющийся во время термообработки, легированный), позволяющий упростить создание и в предстоящем получить данные характеристики кузова.
Делается кузов в несколько шагов.
С самого начала производства из железных листов, имеющих разную толщину, штампуются отдельные детали. После эти детали свариваются в большие узлы и при помощи сварки собираются в одно целое. Сварку на современных заводах ведут боты, да и ручные виды сварки также используются — полуавтоматом в среде углекислого газа либо употребляется контактная сварка.
С возникновением алюминияпотребовалось разрабатывать новые технологии для получения данных параметров, которые должны быть у железных кузовов. Разработка Tailored blanks как раз и является одной из новинок - сваренные встык по шаблону железные листы различной толщины из различных видов стали образуют заготовку для штамповки. Тем отдельные части сделанной детали владеют пластичностью и прочностью.
Все идет в дело.
Все материалы, о которых говорилось выше, имеют положительные характеристики. Потому конструкторами проектируются кузова, сочетающиеся детали из различных материалов. Тем при использовании можно обходить недочеты, а использовать только положительные свойства.
Кузов Мерседес-бенз CL является примером гибридной конструкции, потому что при изготовлении применялись такие материалы - алюминий, сталь, пластик и магний. Из стали сделаны днище багажного отделения и каркас моторного отдела, и некие отдельные элементы каркаса. Из алюминия сделан ряд внешних панелей и деталей каркаса. Из магния сделаны каркасы дверей. Из пластика изготавливают крышку багажника и фронтальные крылья. Еще вероятна такая конструкция кузова, в какой каркас будет сделан из алюминия и стали, а внешние панели из пластика и/либо алюминия.
Алюминий.
Дюралевые сплавы для производства авто кузовов начали использовать относительно не так давно, хотя и были использованы в первый раз в прошедшем столетии, в 30-е годы.
Употребляют алюминий при изготовлении всего кузова либо его отдельных деталей - капот, каркас, двери, крышу багажника.
Исходный шаг производства дюралевого кузова похожий с созданием железного кузова. Детали сначала штампуются из листа алюминия, позже собираются в целую конструкцию. Сварка употребляется в среде аргона, соединения на заклепках и/либо с внедрением специального клея, лазерная сварка. Также к железному каркасу, который сделан из труб различного сечения, крепятся кузовные панели.
Термопласты.
Это таковой тип пластического материала, который при повышении температуры перебегает в жидкое состояние и делается текучим. Этот материал используется при изготовлении бамперов,деталей обшивки салона.
Стеклопластик.
Под заглавием стеклопластик имеется в виду хоть какой волокнистый наполнитель, который пропитан полимерными термореактивными смолами. Более известными наполнителями числятся - карбон, стеклоткань, кевлар, также волокна растительного происхождения.
Карбон, стеклоткань из группы угле-пластиков, которые представляют собой сеть из переплетенных углеродных волокон (притом, переплетение происходит под различными определенными углами), которые пропитаны особыми смолами.
Кевлар - это синтетическое полиамидное волокно, отличающееся небольшим весом, устойчивое к высочайшей температуре, негорючее, по прочности на разрыв превосходит сталь в пару раз.
Разработка производства кузовных деталей заключается в последующем: в особые матрицы укладывается слоями наполнитель, который пропитывают синтетической смолой, потом оставляют для ее полимеризации на определенное время.
Есть некоторое количество методов по изготовлению кузовов: монокок (весь кузов - одна деталь), внешняя панель из пластика, установленная на дюралевом либо железном каркасе,атакже идущий без перерывов кузов с вставленными в его структуру силовыми элементами.
