Z čeho jsou vyrobeny karoserie

Při vývoji nového modelu automobilu se každý výrobce snaží zvýšit dynamiku svých produktů, ale zároveň nezbavit auto bezpečnosti. Ačkoli dynamický výkon do značné míry závisí na typu motoru, hraje významnou roli karoserie automobilu. Čím těžší bude, tím více úsilí bude spalovací motor vyvíjet, aby urychlil přepravu. Pokud je však auto příliš lehké, často to negativně ovlivní přítlak.

Zlehčováním svých výrobků se výrobci snaží zlepšit aerodynamické vlastnosti těla (aerodynamika je popsána v další recenze). Snížení hmotnosti vozidla se provádí nejen instalací jednotek vyrobených z lehkých slitin, ale také díky lehkým částem těla. Pojďme zjistit, jaké materiály se používají k výrobě karoserií automobilů a jaké jsou klady a zápory každého z nich.

Pravěk karoserií

Tělu moderního automobilu není věnována menší pozornost než jeho mechanismům. Tady jsou parametry, které musí splňovat:

1. Trvalý. Při srážce nesmí zranit osoby v prostoru pro cestující. Torzní tuhost by měla zajistit, že vůz zůstane při jízdě po nerovném terénu ve formě. Čím menší je tento parametr, tím je pravděpodobnější, že se rám vozu deformuje a transport nebude pro další provoz vhodný. Zvláštní pozornost je věnována pevnosti přední části střechy. Tzv. „Losí“ test pomáhá automobilce určit, jak bezpečné bude auto při nárazu do vysokého zvířete, jako je jelen nebo los (celá hmota těla padá na čelní sklo a horní překlad střechy nad ním).
2. Moderní design Nejdříve sofistikovaní motoristé věnují pozornost tvaru těla, a to nejen technické části vozu.
3. Bezpečnost. Všichni ve vozidle musí být chráněni před vnějšími vlivy, včetně bočního nárazu.
4. Všestrannost. Materiál, ze kterého je karoserie vyrobena, musí odolat různým povětrnostním podmínkám. Kromě estetiky se lak používá k ochraně materiálů, které se bojí agresivní vlhkosti.
5. Trvanlivost. Není neobvyklé, že tvůrce ušetřil na materiálu karoserie, a proto se vůz stal nepoužitelným již po několika letech provozu.
6. Udržitelnost. Takže po menší nehodě nemusíte auto odhodit, znamená výroba moderních typů karoserií modulární montáž. To znamená, že poškozenou část lze nahradit podobnou novou.
7. Dostupná cena. Pokud je karoserie vyrobena z drahých materiálů, hromadí se v místech automobilů obrovské množství nevyžádaných modelů. To se často nestává kvůli špatné kvalitě, ale kvůli vysokým nákladům na vozidla.

Aby model karoserie splňoval všechny tyto parametry, musí výrobci brát v úvahu vlastnosti materiálů, ze kterých je vyroben rám a vnější panely karoserie.

Aby výroba automobilu nevyžadovala mnoho zdrojů, vyvinuli inženýři společností takové modely karoserií, které umožňují kombinovat jejich hlavní funkce s dalšími. Například hlavní jednotky a vnitřní části jsou připevněny ke konstrukci automobilu.

Zpočátku byla konstrukce automobilů založena na rámu, ke kterému byly připojeny ostatní jednotky automobilu. Tento typ je v některých modelech automobilů stále přítomen. Příkladem toho jsou plnohodnotná SUV (většina džípů má jednoduše zesílenou strukturu karoserie, ale není tam žádný rám, tento typ SUV se nazývá crossover) a nákladní automobily. U prvních automobilů mohl být každý panel připevněný ke konstrukci rámu vyroben nejen z kovu, ale také ze dřeva.

Prvním modelem s bezrámovou nosnou konstrukcí byla Lancia Lambda, která v roce 1921 sjela z montážní linky. Evropský model Citroen B10, který se začal prodávat v roce 1924, dostal jednodílnou ocelovou konstrukci karoserie.

lancia lambda

Citroen b10

Tento vývoj se ukázal tak populární, že většina tehdejších výrobců málokdy upustila od konceptu celoocelové monokokové karoserie. Tyto stroje byly bezpečné. Některé firmy odmítly ocel ze dvou důvodů. Za prvé, tento materiál nebyl k dispozici ve všech zemích, zejména během válečných let. Za druhé, ocelová karoserie je velmi těžká, takže některé, aby bylo možné instalovat spalovací motor s nižším výkonem, byly ohroženy materiály karoserie.

Během druhé světové války byl nedostatek oceli po celém světě, protože tento kov byl zcela používán pro vojenské potřeby. Z touhy zůstat na hladině se některé společnosti rozhodly vyrábět modely svých těl z alternativních materiálů. V těchto letech se tedy poprvé objevily vozy s hliníkovou karoserií. Příkladem takových modelů je Land Rover řady 1 (karoserie se skládala z hliníkových panelů).

Další alternativou je dřevěný rám. Příkladem takových vozů je úprava Willys Jeep Stations Wagon Woodie.

Vzhledem k tomu, že dřevěné tělo není odolné a vyžadovalo vážnou péči, bylo od této myšlenky brzy upuštěno, ale pokud jde o hliníkové konstrukce, výrobci vážně uvažovali o zavedení této technologie do moderní výroby. I když hlavním zjevným důvodem je nedostatek oceli, ve skutečnosti to nebyla hnací síla, za kterou výrobci automobilů začaly hledat alternativy.

1. Od globální palivové krize musela většina značek automobilů přehodnotit svoji výrobní technologii. Za prvé, publikum, které vyžaduje silné a objemné motory, prudce pokleslo kvůli vysokým nákladům na palivo. Motoristé začali hledat méně nenasytná auta. A aby byl transport s menším motorem dostatečně dynamický, byl vyžadován lehký, ale zároveň dostatečně pevný materiál.
2. Na celém světě se v průběhu času zpřísnily ekologické normy pro emise vozidel. Z tohoto důvodu začala být zaváděna technologie ke snížení spotřeby paliva, zlepšení kvality spalování směsi vzduch-palivo a zvýšení účinnosti pohonné jednotky. Chcete-li to provést, musíte snížit hmotnost celého vozu.

Postupem času se objevil vývoj kompozitních materiálů, který umožnil další snížení hmotnosti vozidel. Uvažujme, jaká je zvláštnost každého materiálu, který se používá k výrobě karoserií.

Ocelové tělo: výhody a nevýhody

Většina prvků karoserie moderního automobilu je vyrobena z válcované oceli. Tloušťka kovu v některých částech dosahuje 2.5 milimetrů. Kromě toho se v ložiskové části používá hlavně listový materiál s nízkým obsahem uhlíku. Díky tomu je vůz poměrně lehký a zároveň odolný.

Ocel dnes není nedostatek. Tento kov má vysokou pevnost, lze z něj vylisovat prvky různých tvarů a díly lze snadno spojit dohromady pomocí bodového svařování. Při výrobě automobilu dbají inženýři na pasivní bezpečnost a technologové na jednoduchost zpracování materiálu tak, aby náklady na dopravu byly co nejnižší.

A pro metalurgii je nejobtížnějším úkolem potěšit inženýry i techniky. S ohledem na požadované vlastnosti byla vyvinuta speciální ocel, která má ideální kombinaci tažnosti a dostatečné pevnosti hotového výrobku. To zjednodušuje výrobu panelů karoserie a zvyšuje spolehlivost rámu automobilu.

Zde jsou některé další výhody ocelového těla:

• Oprava ocelových výrobků je nejjednodušší - stačí koupit nový prvek, například křídlo, a vyměnit ho;
• Je snadné jej recyklovat - ocel je vysoce recyklovatelná, takže výrobce má vždy možnost získat levné suroviny;
• Technologie výroby válcované oceli je jednodušší než zpracování analogů z lehkých slitin, takže surovina je levnější.

Přes tyto výhody mají ocelové výrobky několik významných nevýhod:

1. Hotové výrobky jsou nejtěžší;
2. Na nechráněných částech se rychle objeví rez. Pokud není prvek chráněn lakem, poškození rychle způsobí nepoužitelnost karoserie;
3. Aby měl ocelový plech zvýšenou tuhost, musí být součást mnohokrát vyražena;
4. Zdroj ocelářských výrobků je ve srovnání s barevnými kovy nejmenší.

Dnes se vlastnost oceli zvyšuje přidáním některých chemických prvků do složení, které zvyšují její pevnost, odolnost vůči oxidaci a plastickou charakteristiku (ocel TWIP je schopna natáhnout až 70% a maximální ukazatel její pevnosti je 1300 MPa).

Hliníkové tělo: výhody a nevýhody

Dříve se z hliníku vyráběly pouze panely, které byly připevněny k ocelové konstrukci. Moderní vývoj ve výrobě hliníku umožňuje použít materiál také pro vytváření rámových prvků.

Ačkoli je tento kov méně náchylný na vlhkost než ocel, má menší pevnost a mechanickou pružnost. Z tohoto důvodu se ke snížení hmotnosti automobilu používá tento kov k výrobě dveří, nosičů zavazadel, kapot. Pro použití hliníku v rámu musí výrobce zvětšit tloušťku výrobků, což často působí proti snadnější přepravě.

Hustota slitin hliníku je mnohem nižší než u oceli, takže zvuková izolace v autě s takovou karoserií je mnohem horší. Aby bylo zajištěno, že interiér takového vozu bude mít minimální vnější hluk, používá výrobce speciální technologie potlačení hluku, díky nimž bude vůz dražší než obdobná možnost s ocelovou karoserií.

Výroba hliníkového tělesa v raných fázích je podobná procesu výroby ocelových konstrukcí. Suroviny se lámou na listy a poté se lisují podle požadovaného vzoru. Díly jsou sestaveny do společného designu. Pouze k tomu se používá argonové svařování. Dražší modely používají laserové bodové svařování, speciální lepidlo nebo nýty.

Argumenty ve prospěch hliníkového tělesa:

• Plechový materiál se snadněji lisuje, proto je při výrobě panelů zapotřebí méně výkonného zařízení než pro lisování z oceli;
• Ve srovnání s ocelovými tělesy bude stejný tvar vyrobený z hliníku lehčí a pevnost zůstane na stejné úrovni;
• Díly jsou snadno zpracovatelné a recyklovatelné;
• Materiál je odolnější než ocel - nebojí se vlhkosti;
• Cena výrobního procesu je ve srovnání s předchozí verzí nižší.

Ne všichni motoristé souhlasí s nákupem automobilu s hliníkovou karoserií. Důvodem je, že i při menší nehodě budou opravy automobilů drahé. Samotná surovina stojí více než ocel a pokud je třeba součást vyměnit, bude muset vlastník automobilu vyhledat odborníka, který má speciální vybavení pro vysoce kvalitní spojení prvků.

Plastové tělo: výhody a nevýhody

Druhá polovina dvacátého století byla poznamenána vzhledem plastu. Popularita takového materiálu je způsobena skutečností, že z něj lze vyrobit jakoukoli strukturu, která bude mnohem lehčí než dokonce hliník.

Plast nepotřebuje lak. Stačí do surovin přidat potřebná barviva a produkt získá požadovaný odstín. Kromě toho nevybledne a při poškrábání není třeba jej znovu malovat. Ve srovnání s kovem je plast odolnější, vůbec nereaguje s vodou, takže nerezaví.

Model Hadi má plastové tělo

Náklady na výrobu plastových panelů jsou mnohem nižší, protože pro ražení nejsou potřeba silné lisy. Zahřívané suroviny jsou tekuté, díky čemuž může být tvar částí těla absolutně jakýkoli, což je při použití kovu obtížné dosáhnout.

Navzdory těmto jasným výhodám má plast velmi velkou nevýhodu - jeho síla přímo souvisí s provozními podmínkami. Pokud tedy teplota venkovního vzduchu klesne pod nulu, části se stanou křehkými. I malé zatížení může způsobit prasknutí nebo roztržení materiálu. Na druhé straně, jak teplota stoupá, zvyšuje se její pružnost. Některé druhy plastů se při zahřátí na slunci deformují.

Z jiných důvodů jsou plastová těla méně praktická:

• Poškozené díly jsou recyklovatelné, ale tento proces vyžaduje speciální drahé zařízení. Totéž platí pro plastikářský průmysl.
• Při výrobě plastových výrobků je do ovzduší vypouštěno velké množství škodlivých látek;
• Nosné části těla nemohou být vyrobeny z plastu, protože ani velký kus materiálu není tak silný jako tenký kov;
• Pokud je plastový panel poškozen, lze jej snadno a rychle vyměnit za nový, ale je to mnohem dražší než přivařit kovovou záplatu na kov.

Ačkoli v dnešní době existují různé vývojové trendy, které eliminují většinu uvedených problémů, dosud nebylo možné tuto technologii dotáhnout k dokonalosti. Z tohoto důvodu jsou nárazníky, dekorativní vložky, lišty vyrobeny převážně z plastu a pouze u některých modelů automobilů - blatníků.

Kompozitní tělo: výhody a nevýhody

Kompozit znamená materiál, který obsahuje více než dvě složky. V procesu vytváření materiálu získává kompozit homogenní strukturu, díky níž bude mít konečný produkt vlastnosti dvou (nebo více) látek, které tvoří surovinu.

Kompozit se často získá lepením nebo slinováním vrstev různých materiálů. Aby se zvýšila pevnost dílu, je každá samostatná vrstva často vyztužena, aby se materiál během provozu neodlupoval.

Monokokové tělo

Nejběžnějším kompozitem používaným v automobilovém průmyslu je sklolaminát. Materiál se získá přidáním polymerního plniva ke skleněným vláknům. Vnější prvky karoserie jsou vyrobeny z takového materiálu, například nárazníky, mřížky chladiče, někdy optika hlavy (častěji jsou vyrobeny ze skla a odlehčené verze jsou vyrobeny z polypropylenu). Instalace těchto dílů umožňuje výrobci použít ocel ve struktuře nosných částí karoserie, ale zároveň udržet model dostatečně lehký.

Kromě výše uvedených výhod zaujímá polymerní materiál v automobilovém průmyslu důstojné místo z následujících důvodů:

• Minimální hmotnost dílů, ale zároveň mají slušnou pevnost;
• Hotový výrobek se nebojí agresivních účinků vlhkosti a slunce;
• Díky pružnosti ve fázi suroviny může výrobce vytvářet zcela odlišné tvary dílů, včetně těch nejsložitějších;
• Hotové výrobky vypadají esteticky;
• Můžete vytvořit obrovské části těla a v některých případech dokonce celé tělo, jako v případě velrybářských aut (více o těchto automobilech naleznete v samostatná recenze).

Inovativní technologie však nemůže být úplnou alternativou ke kovu. Existuje několik důvodů:

1. Náklady na polymerní plniva jsou velmi vysoké;
2. Tvar pro výrobu dílu musí být dokonalý. Jinak se prvek ukáže jako ošklivý;
3. Během výrobního procesu je nesmírně důležité udržovat pracoviště čisté;
4. Vytváření odolných panelů je časově náročné, protože kompozit zasychá dlouho a některé části těla jsou vícevrstvé. Z tohoto materiálu jsou často vyrobena pevná tělesa. Pro jejich označení se používá okřídlený výraz „monocoque“. Technologie pro vytváření typů karoserie v monokoku je následující. Vrstva uhlíkových vláken je lepena polymerem. Na to je položena další vrstva materiálu, pouze tak, že vlákna jsou umístěna v jiném směru, nejčastěji v pravých úhlech. Poté, co je výrobek připraven, je vložen do speciální pece a po určitou dobu udržován při vysoké teplotě, aby byl materiál upečen a získal monolitický tvar;
5. Když se součást z kompozitního materiálu rozpadne, je extrémně obtížné ji opravit (je popsán příklad opravy nárazníků automobilu zde);
6. Kompozitní součásti nejsou recyklovány, pouze zničeny.

Vzhledem k vysokým nákladům a složitosti výroby mají běžná silniční vozidla minimální počet dílů vyrobených ze skleněných vláken nebo jiných kompozitních analogů. Nejčastěji jsou takové prvky instalovány na superautě. Příkladem takového vozu je Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

Je pravda, že některé exkluzivní modely civilní řady získávají celkové detaily z kompozitu. Příkladem toho je BMW M3. Toto auto má střechu z uhlíkových vláken. Materiál má potřebnou pevnost, ale zároveň vám umožňuje posunout těžiště blíže k zemi, což zvyšuje přítlak při vjíždění do zatáček.

Další originální řešení při použití lehkých materiálů v karoserii vozu předvádí výrobce slavného superauta Corvette. Společnost již téměř půl století používá v modelu prostorový kovový rám, na který jsou připevněny kompozitní panely.

Karbonové tělo: výhody a nevýhody

S příchodem dalšího materiálu dosáhla bezpečnost a zároveň lehkost automobilů nové úrovně. Ve skutečnosti je uhlík stejným kompozitním materiálem, pouze nová generace zařízení umožňuje vytvářet odolnější struktury než při výrobě monokoku. Tento materiál je použit v tělech slavných modelů, jako jsou BMW i8 a i3. Pokud byl uhlík v jiných automobilech dříve používán pouze jako dekorace, jedná se o první sériově vyráběná auta na světě, jejichž karoserie je vyrobena výhradně z uhlíku.

Oba modely mají podobný design: základem je modulární platforma vyrobená z hliníku. Jsou na něm upevněny všechny jednotky a mechanismy automobilu. Karoserie se skládá ze dvou polovin, které již mají některé detaily interiéru. Během montáže jsou navzájem spojeny pomocí šroubových svorek. Zvláštností těchto modelů je, že jsou postaveny na stejném principu jako první vozy - rámová konstrukce (jen co nejlehčí), na které jsou upevněny všechny ostatní vyznamenání.

Ve výrobním procesu jsou díly vzájemně spojeny pomocí speciálního lepidla. To simuluje svařování kovových dílů. Výhodou takového materiálu je jeho vysoká pevnost. Když vůz překoná velké nerovnosti, torzní tuhost karoserie mu nedovolí deformovat se.

Další výhodou uhlíkových vláken je, že k výrobě dílů vyžaduje minimum pracovníků, protože high-tech zařízení je řízeno elektronikou. Karbonové tělo je vyrobeno z jednotlivých dílů, které jsou tvarovány do zvláštních tvarů. Polymer zvláštního složení je čerpán do formy pod vysokým tlakem. Díky tomu jsou panely odolnější než ruční mazání vláken. Kromě toho jsou k pečení drobností zapotřebí menší pece.

Mezi nevýhody těchto produktů patří především vysoké náklady, protože se používá drahé zařízení, které vyžaduje vysoce kvalitní služby. Cena polymerů je také mnohem vyšší než cena hliníku. A pokud je část rozbitá, pak je nemožné ji opravit sami.

Zde je krátké video - příklad toho, jak jsou montovány karbonové karoserie BMW i8:

Takto je sestaveno vaše BMW i8. Sestavení vašeho vozu BMW i8

Otázky a odpovědi:

Co je součástí karoserie vozu? Karoserie vozu se skládá z: přední nosník, přední štít, přední sloupek, střecha, sloupek B, zadní sloupek, blatníky, panel kufru a kapota, spodek.

Na čem je karoserie podepřena? Hlavním tělem je prostorový rám. Jedná se o konstrukci vyrobenou ve formě klece, která se nachází po celém obvodu těla. Tělo je připevněno k této nosné konstrukci.