Из чего изготавливают кузов автомобиля? Какие материалы используются при производстве?
Положительные стороны стали при производстве автомобильных кузовов:
— низкая стоимость материала в сравнении с другим сырьем;
Положительные стороны алюминия при производстве автомобильных кузовов:
Отрицательные стороны алюминия при производстве автомобильных кузовов:
— высокая сложность ремонта деталей;
Положительные стороны стеклопластика при производстве автомобильных кузовов:
— имея высокую прочность, деталь имеет небольшой вес;
— внешняя поверхность элементов обладает оптимальными декоративными параметрами;
— простота изготовления элементов, которые имеют сложную форму;
— имеется возможность производства деталей крупных размеров.
— сравнительно высокая цена на наполнители;
— высокие требования к точности форм, разметке и готовой детали;
— производство деталей осуществляется продолжительное время;
— высокая сложность в ремонте при повреждении деталей.
Видео: «Из чего изготавливают кузов автомобиля? Какие материалы используются при производстве?»
Зависит ли расход топлива от объема двигателя? Полезные советы
Kia Sportage/Hyundai Tucson: система полного привода Magna Dynamax. Принцип работы, надежность и ресурс
Renault Kaptur: в каких местах оцинкован кузов? Качество металла и лкп
Renault Kaptur: принцип работы и особенности поворотных фар
Какие выбрать диски для автомобиля? Особенности, преимущества и недостатки
Как ремонтировать сколы, трещины и царапины на бампере?
Что такое крупноузловая сборка автомобилей? Особенности и методика процесса
Как собирают автомобили Lexus и Toyota? Методика и качество сборки
Источник
Полимеры в автомобилестроении
Надежность работы автомобиля, его долговечность, комфорт при езде и безопасность движения могут быть обеспечены только при условии применения полимерных материалов — пластмасс, резин, лаков и красок и др.
Пластмассы в автомобилестроении
Из пластмасс изготовляют кузова и кабины автомобилей и их отдельные крупногабаритные детали, разнообразные малогабаритные детали конструкционного и декоративного назначения, теплоизоляционные и звукоизоляционные детали и др.
Благодаря применению полимеров (пластмасс) в автомобилестроении:
Замена металлов пластмассами при изготовлении деталей сложной конфигурации дает значительный технико-экономический эффект, так как многие детали из пластмасс могут быть получены на автоматизированных установках с минимальными отходами перерабатываемого материала.
Особенно большую перспективу имеет применение пластмасс для изготовления кабин и кузовов и их крупногабаритных деталей, так как на долю кузова приходится около половины массы автомобиля и
40% стоимости. Кузова из коррозионностойких пластмасс более надежны и долговечны в эксплуатации, чем металлические 70% автомобилей с металлическими кузовами не выдерживают 10-летнего срока эксплуатации из-за коррозии металла), а их ремонт дешевле и проще.
При изготовлении кабин и кузовов автомобиля наиболее широкое применение находят полиэфирные стеклопластики и слоистые пластики на основе фенольных смол и тканей из растительных волокон (фенотекстолиты). Методом горячего прессования из стеклопластика изготавливался, например, кузов легкового автомобиля «Корвет» (США), который монтировался из отдельно формуемых панелей, а также капот и оперение грузового автомобиля «Форд» серии L. Стеклопластик был использован также для изготовления кабины грузового автомобиля «Фаун» (ФРГ) и кузова легкового спортивного автомобиля «ВМС» модели 1100 (Великобритания) методом контактного формования. В ГДР выпускался легковой автомобиль «Трабант» с кузовом из фенотекстолита, который монтировался из панелей, получаемых прессованием. Как правило, отдельные детали кузова крепятся на металлическом каркасе.
Для изготовления кузовов применяют также сополимер АБС (см. Стирола сополимеры) и жесткие пенополиуретаны. Например, кузов автомобиля «Диана-6-Мексари» (Франция) состоял из 11 деталей, получаемых вакуумформованием сополимера АБС. В ФРГ были созданы опытные образцы легкового кабриолета «YAK» (масса 65 кг) из пенополиуретана. (прим.: В дальнейшем полиуретан заменили на алюминий, что сделало автомобиль не перспективным по цене.)
Несмотря на отмеченные выше преимущества полимеров перед металлами, они не получили еще широкого распространения в производстве крупногабаритных деталей автомобиля, главным образом из-за недостаточной жесткости (низкого модуля Юнга) и сравнительно невысокой атмосферостойкости, например, у сополимера АБС. Наиболее широко пластмассы применяют в производстве деталей внутренней отделки салона автомобиля, особенно его передней части. При изготовлении декоративных деталей пластмассы окрашивают в массе или металлизируют. На наружные видовые детали металл наносят трудоемким, но позволяющим получать более износостойкие покрытия гальваническим способом, на внутренние детали — вакуумным способом (см. Металлизация пластмасс).
Из пластмасс изготовляют детали двигателя, трансмиссии, шасси. При использовании пластмасс в подшипниках скольжения уменьшается трудоемкость обслуживания автомобиля, так как подшипники с вкладышами из пластмассы и консистентной смазкой, которую закладывают во время сборки, не требуют периодической смазки при пробеге автомобиля до 80—100 тыс. км.
Примеры применения полимеров в автомобилестроении, в частности – для производства малогабаритных комплектующих деталей автомобиля:
Резины в автомобилестроении
К важнейшим и наиболее материалоемким резиновым изделиям для автомобилестроения относятся шины. Большое значение в этой отрасли промышленности имеют также многочисленные резино-технические изделия, от качества которых во многом зависит надежность работы автомобиля.
Наряду с резинами на основе бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного, хлоропренового, некоторых бутадиеновых каучуков (см. Каучуки синтетические), которые издавна используют в автомобилестроении, большое значение приобрели резины из каучуков специального назначения:
Помимо твердых каучуков, в производстве некоторых автомобильных деталей применяют латексы. Например, из бутадиен-стирольных латексов изготовляют губчатые подушки сидений (см. Губчатые резины). Малоответственные изделия, например коврики для салонов автомобиля, изготовляют из регенерата резины (см. Регенерация резины).
Получили распространение резино-тканевые изделия, например, приводные и вентиляторные ремни, с полиамидными и высокопрочными вискозными волокнами, применение которых позволило существенно повысить эксплуатационные свойства изделий.
Лакокрасочные материалы в автомобилестроении
Эти материалы, применяемые для грунтования и окончательной отделки металлических поверхностей, должны образовывать покрытия, которые надежно защищают металл от коррозии (см. Защитные лакокрасочные покрытия), обладают высокой твердостью, эластичностью, ударопрочностью, термо- и износостойкостью. Особенно большой интерес для автомобилестроения представляют полиакриловые эмали (см. Полиакриловые лаки и эмали), в том числе пигментированные металлическими порошками различных цветов, придающими покрытиям красивый металлический блеск, а также полиуретановые эмали, образующие атмосферостойкие покрытия (см. Полиуретановые лаки и эмали).
Для нанесения лакокрасочных материалов в автомобилестроении особенно широко используют метод пневматического распыления, а также окунание и обливание.
Водорастворимые лакокрасочные материалы (см. Водоразбавляемые грунтовки и эмали) наносят методом электроосаждения (о методах нанесения см. Лакокрасочные покрытия).
Большую перспективу для автомобилестроения имеет получение защитных и декоративных покрытий методом напыления с применением порошковых красок.
Чтобы получить дополнительную информацию и (или) узнать последние новости по данной теме посетите тематическую закладку: Полимеры в автомобилестроении. Кроме того вы можете воспользоваться и другими тематическими метками (см. ниже).
Источник
Конструкционные материалы, применяемые в автомобилестроении
Современные тенденции металлургии в автомобилестроении.
В автомобилестроении при производстве деталей используются стали многих классов и марок, причем иногда со скорректированным по отношению к ГОСТу химическим составом, или даже своих новых марок, утвержденных по ТУ предприятий автомобильной промышленности. В авторемонтном производстве также применяются многие стали при изготовлении отдельных деталей, нестандартного оборудования, приспособлений. [2, стр. 10, 11]
При производстве на автозаводах широко используются гостированные чугуны с пластинчатым и шаровидным графитом, ковкие чугуны, а также специальные чугуны – легированные с улучшенными или специфическими, по отношению к гостированным маркам, свойствами. Такие чугуны применяются согласно ТУ предприятий автомобильной промышленности. [2, стр. 8]
При изготовлении деталей широкое применение находят алюминиевые и цинковые сплавы, сплавы на медной и цинковой основе, антифрикционные сплавы, в несколько меньшей степени медно-никелевые и магниевые сплавы.
В качестве конструкционных материалов для новой техники широко используют тугоплавкие металлы (вольфрам, молибден, ниобий, хром и др.), а также сплавы на их основе.
Стали и сплавы, применяемые для изготовления клапанов автомобильных двигателей
Материал основных деталей двигателей
Материал основных деталей кузовов
Материал основных деталей коробок передач
Материал основных деталей задних мостов
Материал основных деталей карданных передач
Материал основных деталей рулевых механизмов
Материал основных деталей тормозов и ступиц колес
Материал основных деталей подвесок
Легкими называют металлы, имеющие плотность менее 5 Мг/м 3 : литий,
калий, натрий, рубидий, цезий, кальций, магний, бериллий, алюминий, титан.
Высокопрочные сплавы системы А1—Zn—Mg—Cu(B93, B95, В96Ц) характеризуются большими значениями временного сопротивления (до 700 МПа). При этом достаточная пластичность, трещиностойкость и сопротивление коррозии достигаются режимами коагуляционного ступенчатого старения (В96Ц, Т2: зак. 470 °С, стар. 115 °С, 3-10 ч, зак. 175 °С,3-20 ч), а также применением сплавов повышенной (В95пч) и особой (В95оч) чистоты. В данном случае сплавы обладают лучшей коррозионной стойкостью, чем дуралюмины. Рабочая температура высокопрочных сплавов не превышает 120 °С, ибо они не являются теплопрочными. Сплавы используют для изготовления высоконагруженных изделий, как правило, работающих в условиях сжатия (стрингеры, шпангоуты, лонжероны и др.).
Жаропрочные алюминиевые сплавы системы А1—Си—Мп (Д20,
Д21) и А1—Си—Mg—Fe—Ni (AK4-1) применяют для изготовления деталей
186 (поршни, головки цилиндров, диски и лопатки компрессоров), работающих при повышенных температурах (до 300 °С). Жаропрочность достигается за счет легирования сплавов никелем, железом и титаном, затормаживающими диффузионные процессы и образующими сложнолегированные мелкодисперсные упрочняющие фазы, устойчивые к коагуляции при нагреве (АКЧ-1, Т1: зак. 530 °С, стар. 190 °С, 8—12 ч). Сплавы обладают высокой пластичностью и технологичностью в горячем состоянии, хорошо (Д20) или удовлетворительно (Д21, АК-1) свариваются, однако отличаются пониженной коррозионной стойкостью; из защищают от коррозии анодированием и лакокрасочными покрытиями.
Антифрикционные материалы — материалы, обладающие низким коэффициентом трения, или материалы, способные уменьшить коэффициент трения других материалов.
Пластмассы (пластики) представляют собой органические материалы на
основе полимеров, способные при нагреве размягчаться и под давлением принимать определенную устойчивую форму. Простые пластмассы состоят из одних химических полимеров. Сложные пластмассы помимо полимеров включают добавки: наполнители, пластификаторы, красители, отвердители, катализаторы и др.
Пластмассы классифицируют по следующим признакам:
1. По виду наполнителя: с твердым наполнителем; с газообразным наполнителем.
Твердые наполнители в виде порошков, например графит, древесная мука, кварц, гипс и др., волокон, например очесов хлопка и льна, волокон из стекла и асбеста, слоистые, например тканей хлопчатобумажной, стеклянной, асбестовой, бумаги.
2. По реакции связующего полимера к повторным нагревам.
Термопластичные пластмассы на основе термопластичного полимера размягчаются при нагреве и затвердевают при последующем охлаждении. Чаще это чистые полимеры или композиции полимеров с пластификаторами, противостарителями. Термопласты отличаются низкой усадкой 1—3%. Для них характерны малая хрупкость, большая упругость и способность к ориентации. Термореактивные пластмассы на основе термореактивных полимеров (смол) после тепловой обработки — отверждения — переходят в
термостабильное состояние. Термореактивные пластмассы отличаются хрупкостью, имеют большую усадку 10—15% и содержат в своем составе наполнители.
3. По применению пластмассы можно подразделить на следующие группы: конструкционные — для силовых деталей и конструкций, для несиловых деталей; прокладочные, уплотнительные; фрикционные и антифрикционные; электроизоляционные, радиопрозрачные; теплоизоляционные; стойкие к воздействию огня, масел, кислот; облицовочно-декоративные.
Резины — пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим выступает полимер, находящийся в высокопластическом состоянии. В резинах связующим являются каучуки натуральные (НК) или синтетические (СК). Каучукам присуща высокая пластичность, обусловленная
особенностями строения их молекул. Резины являются сложной смесью различных ингридиентов, каждый из которых выполняет определенную роль в формировании ее свойств. Помимо основы — каучуков — в состав резин вводят: вулканизирующие вещества, ускорители вулканизации, наполнители, пластификаторы, противостарители и красители.
Композиционные материалы обладают комплексом свойств, отличающихся от традиционных конструкционных материалов, что и предопределило их успешное применение для совершенствования современных и разработки принципиально новых конструкций. Композиционными называют материалы, состоящие из двух компонентов и более, объединенных различными способами в монолит и сохраняющими при этом индивидуальные особенности.
Для композиционных материалов характерна следующая совокупность
• состав, форма и распределение компонентов материала определены заранее;
• материалы состоят из двух компонентов и более различного химического состава, разделенных в материале границей;
• свойства материала определяются каждым из его компонентов, содержание которых в материале достаточно большое;
• материал обладает свойствами, отличными от свойств компонентов, взятых в отдельности;
• материал однороден в макромасштабе и неоднороден в микромасштабе;
• материал не встречается в природе, а является созданием человека.
Компоненты композиционного материала различны по геометрическому признаку. Компонент, который обладает непрерывностью по всему объему, является матрицей. Компонент же прерывный, разделенный в объеме композиционного материала, считается армирующим или упрочняющим.
В качестве матриц в композиционных материалах могут быть использованы металлы и их сплавы, а также полимеры органические и неорганические, керамические, углеродные и другие материалы. Свойства матрицы определяют технологические параметры процесса получения композиции и ее эксплуатационные характеристики: плотность, удельную прочность, рабочую температуру, сопротивление усталостному разрушению и воздействию агрессивных сред.
Армирующие или упрочняющие компоненты равномерно распределены
в матрице. Они, как правило, обладают высокой прочностью, твердостью и модулем упругости и по этим показателям значительно превосходят матрицу. Более широким понятием, чем армирующий или упрочняющий компонент, является термин «наполнитель», поскольку наполнитель в матрице помимо изменения прочности оказывает влияние и на другие характеристики композиции.
Композиционные материалы классифицируют по геометрии наполнителя, расположению его в матрице и природе компонентов.
По геометрии наполнителя композиционные материалы подразделяют на три группы:
• с нуль-мерными наполнителями, размеры которых в трех измерениях имеют один и тот же порядок;
• с одномерными наполнителями, один из размеров которых значительно превосходит два других;
• с двухмерными наполнителями, размеры которых значительно превосходят третий.
По схеме расположения наполнителей выделяют три группы композиционных материалов:
• с одноосным (линейным) расположением наполнителя в виде волокон, нитей, нитевидных кристаллов в матрице параллельно друг другу;
• с двухосным (плоскостным) расположением армирующего наполнителя в виде волокон, матов из нитевидных кристаллов, фольги в матрице в параллельных плоскостях;
• с трехосным (объемным) расположением армирующего наполнителя и отсутствием преимущественного направления в его распределении.
По природе компонентов композиционные материалы разделяются на четыре группы:
• композиционные материалы, содержащие компонент из металлов или сплавов;
• композиционные материалы, содержащие компонент из неорганических соединений оксидов, карбидов, нитридов и др.;
• композиционные материалы, содержащие компонент из органических соединений (эпоксидные, полиэфирные, фенольные и другие смолы).
В названную классификацию не входят полиармированные композиционные материалы, содержащие чередующиеся слои двух композиций или более, с матрицами, отличающимися химическим составом.
Клеевые соединения имеют ряд преимуществ по сравнению с заклепочными, сварными и болтовыми: возможность соединять разнородные материалы, более равномерное распределение напряжений в склеиваемых элементах из-за отсутствия отверстий, атмосферостойкость, сопротивление коррозии.
Основными недостатками многих клеев являются низкая теплостойкость, невысокая прочность при неравномерном отрыве, необходимость нагрева.
В ремонтном производстве получили распространение композиции на основе эпоксидных смол. 
К уплотнительным материалам относятся и набивные материалы. Прокладочные применяют для уплотнения разъемных частей двигателей, картеров трансмиссии и других узлов с целью герметизации. Прокладки иногда используют при регулировках отдельных сочленений. Набивочные применяют для герметизации зазоров между подвижными деталями механизмов, а также для защиты узлов трения от пыли, грязи и воды. Уплотнительные прокладки подразделяют на прокладки с полимерной и металлической основой. К материалам на полимерной относятся бумага, резина, асбест, фибра, пергамент, а на металлической основе – свинец, медь, латунь, армкожелезо, алюминий, углеродистая и высоколегированная сталь.
При сборке корпусных деталей используют герметики.
При ремонте автомобильного электрооборудования применяют различные электроизоляционные лаки, слюду, миканит, изоляционную ленту и бумагу, лакоткани и также различные пластмассы.
Литература
1. «Материаловедение и технология металлов» Учебник для вузов. Под редакцией Г. П. Фетисова. – М.: Высшая школа. 2008. – 638 с.
2. Г. В. Мотивилин и др. «Автомобильные материалы»: Справочник. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1989. – 464 с.: табл., библиогр.
Источник
