Millest autokered on tehtud

Uue automudeli väljatöötamisel püüab iga tootja suurendada oma toodete dünaamikat, kuid samas mitte võtta autolt ohutust. Kuigi dünaamiline jõudlus sõltub suuresti mootori tüübist, mängib olulist rolli auto kere. Mida raskem see on, seda rohkem pingutab sisepõlemismootor transpordi kiirendamiseks. Kuid kui auto on liiga kerge, mõjutab see sageli survetugevust negatiivselt.

Oma tooteid kergemaks muutes püüavad tootjad parandada keha aerodünaamilisi omadusi (mida aerodünaamika endast kujutab, on kirjeldatud veel üks ülevaade). Sõiduki kaalu vähendamine toimub mitte ainult kergmetallmaterjalidest valmistatud üksuste paigaldamise, vaid ka kergete keredetailide tõttu. Mõelgem välja, milliseid materjale kasutatakse autokerede valmistamiseks, samuti mis on igaühe plussid ja miinused.

Autokerede eelajalugu

Kaasaegse auto kerele ei pöörata vähem tähelepanu kui selle mehhanismidele. Siin on parameetrid, millele see peab vastama:

1. Kestev. Kokkupõrke korral ei tohiks see sõitjateruumis inimesi vigastada. Pöördjäikus peaks tagama, et auto püsiks ebatasasel maastikul sõites vormis. Mida väiksem on see parameeter, seda tõenäolisem on auto raami deformeerumine ja transport on edasiseks kasutamiseks sobimatu. Erilist tähelepanu pööratakse katuse esiosa tugevusele. Niinimetatud põdrakatse aitab autotootjal kindlaks teha, kui turvaline on auto kõrge looma, näiteks hirve või põdra löömisel (kogu korjuse mass langeb esiklaasile ja katuse ülemisele sillusele selle kohal).
2. Kaasaegne disain. Kõigepealt pööravad kogenud autojuhid tähelepanu just kere kujule ja mitte ainult auto tehnilisele osale.
3. Ohutus. Kõik sõidukis viibijad peavad olema kaitstud välismõjude eest, sealhulgas külgkokkupõrke korral.
4. Mitmekülgsus. Materjal, millest autokere on valmistatud, peab vastu pidama erinevatele ilmastikutingimustele. Lisaks esteetikale kasutatakse värvi, et kaitsta materjale, mis kardavad agressiivset niiskust.
5. Vastupidavus. Pole harvad juhud, kui looja säästab kerematerjali, mistõttu auto muutub vaid mõne aasta pikkuse töötamise järel kasutuskõlbmatuks.
6. Hooldatavus. Et pärast väiksemat õnnetust ei peaks autot minema viskama, tähendab kaasaegsete keretüüpide valmistamine moodulkoostu. See tähendab, et kahjustatud osa saab asendada sarnase uuega.
7. Taskukohane hind. Kui autokere on valmistatud kallitest materjalidest, koguneb autotootjate saitidele tohutu hulk nõutavaid mudeleid. See juhtub sageli mitte halva kvaliteedi, vaid sõidukite kõrge hinna tõttu.

Selleks, et keremudel vastaks kõigile neile parameetritele, peavad tootjad arvestama materjalide omadustega, millest raam ja välimine kerepaneel on valmistatud.

Nii et auto tootmine ei nõua palju ressursse, töötavad ettevõtete insenerid välja sellised keremudelid, mis võimaldavad kombineerida oma põhifunktsiooni täiendavatega. Näiteks on põhisõlmed ja salongiosad kinnitatud autokonstruktsiooni külge.

Esialgu lähtus autode disain raamist, millele ülejäänud masin kinnitati. Seda tüüpi on mõnedes automudelites siiani. Selle näiteks on täieõiguslikud maasturid (enamikul džiipidel on lihtsalt tugevdatud kerestruktuur, kuid raami pole, seda tüüpi maastureid nimetatakse crossover) ja veoautod. Esimestel autodel võis iga raamikonstruktsiooni külge kinnitatud paneel olla lisaks metallile ka puidust.

Esimene raamita konstruktsiooniga mudel oli Lancia Lambda, mis veeres konveierilt maha 1921. 10. aastal müügile tulnud Euroopa mudel Citroen B1924 sai üheosalise terasest kerekonstruktsiooni.

Lancia lambda

Citroen b10

See areng osutus nii populaarseks, et enamus tolleaegseid tootjaid loobusid üliterasest monokokkere kontseptsioonist harva. Need masinad olid ohutud. Mõned ettevõtted lükkasid terase tagasi kahel põhjusel. Esiteks polnud seda materjali kõigis riikides, eriti sõja-aastatel. Teiseks on terasest korpus väga raske, nii et mõned väiksema võimsusega sisepõlemismootori paigaldamiseks on kerematerjalides ohustatud.

Teise maailmasõja ajal oli terast kogu maailmas defitsiidis, kuna seda metalli kasutati täielikult sõjaliseks otstarbeks. Soovist pinnal püsida on mõned ettevõtted otsustanud oma keha valmistada alternatiivsetest materjalidest. Niisiis ilmusid neil aastatel autod esmakordselt alumiiniumkerega. Selliste mudelite näiteks on Land Rover 1-seeria (kere koosnes alumiiniumpaneelidest).

Teine võimalus on puitraam. Selliste autode näide on Woodie Willys Jeep Stations Wagon modifikatsioon.

Kuna puitkere pole vastupidav ja vajas tõsist hoolt, loobuti sellest ideest peagi, kuid alumiiniumkonstruktsioonide osas mõtlesid tootjad tõsiselt selle tehnoloogia kasutusele võtmisele tänapäevases tootmises. Ehkki peamine ilmne põhjus on terase puudus, ei olnud see tegelikult tõukejõud, mille taga autotootjad alternatiive otsima hakkasid.

1. Alates ülemaailmsest kütusekriisist on enamik automarke pidanud oma tootmistehnoloogia ümber mõtlema. Esiteks on võimsate ja mahukate mootoritega vaatajaskond tänu kõrgele kütusekulule järsult vähenenud. Autojuhid hakkasid otsima vähem abakaid autosid. Ja selleks, et väiksema mootoriga transport oleks piisavalt dünaamiline, oli vaja kerget, kuid samas piisavalt tugevat materjali.
2. Kogu maailmas on aja jooksul sõidukite heitkoguste keskkonnastandardid karmistunud. Sel põhjusel on hakatud kasutusele võtma tehnoloogiat kütusekulu vähendamiseks, õhu-kütuse segu põlemise kvaliteedi parandamiseks ja jõuüksuse efektiivsuse suurendamiseks. Selleks peate vähendama kogu auto kaalu.

Aja jooksul ilmnes komposiitmaterjalide areng, mis võimaldas veelgi vähendada sõidukite kaalu. Mõelgem, mis on iga autokerede valmistamiseks kasutatava materjali eripära.

Teraskere: eelised ja puudused

Enamik kaasaegse auto kereelemente on valtsitud terasest. Metalli paksus ulatub mõnes sektsioonis 2.5 millimeetrini. Pealegi kasutatakse madala osa süsinikusisaldusega lehtmaterjali peamiselt kandvas osas. Tänu sellele on auto üsna kerge ja samas vastupidav.

Täna pole terasest puudust. Sellel metallil on kõrge tugevus, sellest saab tembeldada erineva kujuga elemente ja osi saab punktkeevitamise abil hõlpsasti kokku kinnitada. Auto valmistamisel pööravad insenerid tähelepanu passiivsele ohutusele ja tehnoloogid materjali töötlemise lihtsusele, et transpordikulud oleksid võimalikult madalad.

Ja metallurgia puhul on kõige keerulisem ülesanne nii inseneridele kui ka tehnoloogidele meeldida. Soovitud omadusi silmas pidades on välja töötatud spetsiaalne teraseklass, mis pakub valmistootes ideaalset kombinatsiooni tõmmatavusest ja piisavast tugevusest. See lihtsustab kerepaneelide tootmist ja suurendab auto raami töökindlust.

Siin on veel mõned terasest kere eelised:

• Terasetoodete remont on kõige lihtsam - ostke lihtsalt uus element, näiteks tiib, ja asendage see;
• Seda on lihtne utiliseerida - teras on väga taaskasutatav, nii et tootjal on alati võimalus saada odavaid tooraineid;
• Valtsitud terase valmistamise tehnoloogia on lihtsam kui kergsulamitest analoogide töötlemine, seega on tooraine odavam.

Nendest eelistest hoolimata on terasetoodetel mitmeid olulisi puudusi:

1. Valmistooted on kõige raskemad;
2. Kaitsmata osadel areneb rooste kiiresti. Kui element pole värvkatetega kaitstud, muudab kahjustus keha kiiresti kasutuskõlbmatuks;
3. Lehtterase jäikuse suurendamiseks tuleb osa mitu korda tembeldada;
4. Terasetoodete ressurss on värviliste metallidega võrreldes kõige väiksem.

Tänapäeval suurendatakse terase omadusi, lisades mõnede keemiliste elementide koostisele, mis suurendavad selle tugevust, vastupidavust oksüdatsioonile ja plastilisuse omadusi (TWIP teras on võimeline venima kuni 70% ja selle tugevuse maksimaalne näitaja on 1300 MPa).

Alumiiniumist korpus: eelised ja puudused

Varem kasutati alumiiniumi ainult terasest konstruktsioonile ankurdatud paneelide valmistamiseks. Tänapäevased arengud alumiiniumi tootmisel võimaldavad materjali kasutada ka raami elementide loomisel.

Kuigi see metall on vähem niiskusele vastuvõtlik kui teras, on sellel vähem tugevust ja mehaanilist elastsust. Sel põhjusel kasutatakse auto kaalu vähendamiseks seda metalli uste, pakiraamide, kapuutside loomiseks. Alumiiniumi kasutamiseks raamis peab tootja suurendama toodete paksust, mis sageli toimib lihtsama transpordi vastu.

Alumiiniumisulamite tihedus on palju väiksem kui terasel, seega on sellise kerega autos müraisolatsioon palju halvem. Selle tagamiseks, et sellise auto siseruumides oleks minimaalselt välist müra, kasutab tootja spetsiaalseid mürasummutustehnoloogiaid, mis muudab auto kallimaks kui sarnane terasest kerega variant.

Alumiiniumkere valmistamine varases staadiumis sarnaneb teraskonstruktsioonide loomise protsessiga. Toormaterjalid purustatakse lehtedeks, seejärel tembeldatakse need vastavalt soovitud kujundusele. Osad on kokku pandud ühiseks kujunduseks. Argoonkeevitust kasutatakse ainult selleks. Kallimates mudelites kasutatakse laserkiirkeevitust, spetsiaalset liimi või neete.

Argumendid alumiiniumkorpuse kasuks:

• Lehtmaterjali on kergem tembeldada, seetõttu on paneelide valmistamise käigus vaja vähem võimsaid seadmeid kui terasest stantsimiseks;
• Terasest kerega võrreldes on identne alumiiniumist kuju kergem, samal ajal kui tugevus jääb samale tasemele;
• Osad on kergesti töödeldavad ja ringlussevõetavad;
• Materjal on terasest vastupidavam - see ei karda niiskust;
• Tootmisprotsessi maksumus on eelmise versiooniga võrreldes madalam.

Kõik autojuhid pole nõus alumiiniumkerega autot ostma. Põhjus on see, et isegi väiksema õnnetuse korral on autoremont kulukas. Tooraine ise maksab rohkem kui teras ja kui detaili tuleb muuta, peab autoomanik otsima spetsialisti, kellel on spetsiaalne varustus elementide kvaliteetseks ühendamiseks.

Plastkorpus: eelised ja puudused

Kahekümnenda sajandi teisel poolel oli plastikust välimus. Sellise materjali populaarsus on tingitud asjaolust, et sellest saab valmistada mis tahes struktuuri, mis on palju kergem kui isegi alumiinium.

Plastik ei vaja värvimist. Piisab toorainele vajalike värvainete lisamisest ja toode omandab soovitud tooni. Lisaks ei kao see pleekides ega vaja kriimustamisel üle värvimist. Plast on metalliga võrreldes vastupidavam, see ei reageeri üldse veega, seega ei roosteta.

Hadi mudelil on plastikust korpus

Plastpaneelide valmistamise maksumus on palju madalam, kuna reljeefimiseks pole vaja võimsaid presse. Kuumutatud tooraine on vedel, mille tõttu kehaosade kuju võib olla täiesti ükskõik milline, mida on metalli kasutamisel keeruline saavutada.

Nendest selgetest eelistest hoolimata on plastil väga suur puudus - selle tugevus on otseselt seotud töötingimustega. Niisiis, kui välisõhu temperatuur langeb alla nulli, muutuvad osad habras. Isegi väike koormus võib põhjustada materjali lõhkemise või tükkideks lendamise. Teisest küljest tõuseb temperatuuri tõustes selle elastsus. Mõni plastikutüüp deformeerub päikese käes kuumutades.

Muudel põhjustel pole plastkere vähem praktiline:

• Kahjustatud osad on taaskasutatavad, kuid see protsess nõuab spetsiaalseid ja kalleid seadmeid. Sama kehtib ka plastitööstuse kohta.
• Plasttoodete valmistamisel eraldub atmosfääri suures koguses kahjulikke aineid;
• Kere kandvad osad ei saa olla plastikust, kuna isegi suur materjalitükk pole nii tugev kui õhuke metall;
• Kui plastpaneel on kahjustatud, saab selle hõlpsalt ja kiiresti uuega asendada, kuid see on palju kallim kui metallist plaastri metalli külge keevitamine.

Kuigi tänapäeval toimuvad mitmesugused arengud, mis kõrvaldavad suurema osa loetletud probleemidest, pole tehnoloogiat veel suudetud täiuseni viia. Sel põhjusel on kaitserauad, dekoratiivsed lisad, liistud ja ainult mõnedes automudelites - porilauad peamiselt plastikust.

Komposiitkere: eelised ja puudused

Komposiit tähendab materjali, mis sisaldab rohkem kui kahte komponenti. Materjali loomise käigus omandab komposiit homogeense struktuuri, mille tõttu lõpptootel on kahe (või enama) tooraine moodustava aine omadused.

Sageli saadakse komposiit erinevate materjalide kihtide liimimise või paagutamise teel. Sageli tugevdatakse detaili tugevuse suurendamiseks iga eraldi kihti, nii et materjal ei kooruks töötamise ajal.

Monokokk keha

Kõige tavalisem autotööstuses kasutatav komposiit on klaaskiud. Materjal saadakse polümeeri täiteaine lisamisega klaaskiudule. Välised kereelemendid on valmistatud sellisest materjalist, näiteks kaitserauad, radiaatorivõred, mõnikord peaoptika (sagedamini on need valmistatud klaasist ja kergemad versioonid on valmistatud polüpropüleenist). Selliste osade paigaldamine võimaldab tootjal kasutada kere tugiosade struktuuris terast, kuid samal ajal hoida mudelit piisavalt kerge.

Lisaks eelpool loetletud eelistele on polümeermaterjal autotööstuses vääriline koht järgmistel põhjustel:

• Osade minimaalne kaal, kuid samal ajal on neil korralik tugevus;
• Valmistoode ei karda niiskuse ja päikese agressiivset mõju;
• Toormaterjalide elastsuse tõttu saab tootja luua osade täiesti erineva kuju, sealhulgas kõige keerukama;
• Valmistooted näevad välja esteetiliselt meeldivad;
• Võite luua tohutuid kehaosi ja mõnel juhul isegi kogu kere, nagu vaalaautode puhul (lugege selliste autode kohta lisateavet eraldi ülevaade).

Uuenduslik tehnoloogia ei saa siiski olla metallile täielik alternatiiv. Sellel on mitu põhjust:

1. Polümeersete täiteainete maksumus on väga kõrge;
2. Detaili valmistamise kuju peab olema täiuslik. Vastasel juhul osutub element koledaks;
3. Tootmisprotsessi ajal on äärmiselt oluline hoida töökoht puhas;
4. Vastupidavate paneelide loomine on aeganõudev, kuna komposiidi kuivamine võtab kaua aega ja mõned kehaosad on mitmekihilised. Sellest materjalist valmistatakse sageli tahkeid kereid. Nende tähistamiseks kasutatakse tiibadega mõistet "monokokk". Monokoki keretüüpide loomise tehnoloogia on järgmine. Süsinikkiust kiht on liimitud polümeeriga. Selle peale asetatakse veel üks materjalikiht ainult nii, et kiud asetseksid teises suunas, kõige sagedamini täisnurga all. Pärast toote valmimist pannakse see spetsiaalsesse ahju ja hoitakse teatud aja jooksul kõrge temperatuuri all, nii et materjal on küpsetatud ja omandab monoliitse kuju;
5. Kui komposiitmaterjalist osa laguneb, on seda äärmiselt raske parandada (kirjeldatakse näidet autode kaitseraudade parandamise kohta) siin);
6. Komposiitosasid ei töödelda ümber, vaid hävitatakse.

Tootmise kõrge hinna ja keerukuse tõttu on tavalistel maanteesõiduautodel minimaalne arv klaaskiust või muudest komposiitanaloogidest valmistatud osi. Kõige sagedamini paigaldatakse sellised elemendid superautole. Sellise auto näiteks on Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

Tõsi, mõned tsiviilseeria eksklusiivsed mudelid saavad komposiidist mõõtmetega osi. Selle näiteks on BMW M3. Sellel autol on süsinikkiust katus. Materjalil on vajalik tugevus, kuid see võimaldab samal ajal nihutada raskuskese maapinnale lähemale, mis suurendab nurkadesse sisenemisel survetugevust.

Veel ühte originaalset lahendust kergete materjalide kasutamisel auto keres demonstreerib kuulsa superauto Corvette tootja. Ligi pool sajandit on ettevõte kasutanud mudelis ruumilist metallraami, millele kinnitatakse komposiitpaneelid.

Süsinikkorpus: eelised ja puudused

Uue materjali ilmumisega on autode turvalisus ja kergus jõudnud uuele tasemele. Tegelikult on süsinik sama komposiitmaterjal, ainult uue põlvkonna seadmed võimaldavad teil luua vastupidavamaid struktuure kui monokoki valmistamisel. Seda materjali kasutatakse selliste kuulsate mudelite keredes nagu BMW i8 ja i3. Kui varem kasutati teistes autodes süsinikku ainult dekoratsioonina, siis need on esimesed seeriaautod maailmas, mille kere on valmistatud täielikult süsinikust.

Mõlemal mudelil on sarnane disain: alus on alumiiniumist moodulplatvorm. Kõik auto agregaadid ja mehhanismid on sellele kinnitatud. Autode kere koosneb kahest poolest, millel on juba mõned sisedetailid. Need on monteerimisel omavahel ühendatud poltklambrite abil. Nende mudelite eripära on see, et need on ehitatud samadel põhimõtetel kui esimesed autod - raamkonstruktsioon (ainult võimalikult kerge), millele on kinnitatud kõik muud autasud.

Tootmisprotsessi käigus ühendatakse osad omavahel spetsiaalse liimi abil. See simuleerib metallosade keevitamist. Sellise materjali eeliseks on selle kõrge tugevus. Kui auto ületab suuri muhke, hoiab kere väändejäikus selle deformeerumist.

Süsinikkiudude eeliseks on ka see, et osade valmistamiseks on vaja minimaalselt töötajaid, kuna kõrgtehnoloogilisi seadmeid juhib elektroonika. Süsinikkeha on valmistatud üksikutest osadest, mis on moodustatud erikujulisena. Spetsiaalse koostisega polümeer pumbatakse vormi kõrge rõhu all. See muudab paneelid vastupidavamaks kui kiudude käsitsi määrimine. Lisaks on väikeste esemete küpsetamiseks vaja väiksemaid ahjusid.

Selliste toodete puuduseks on eelkõige kõrge hind, sest kasutatakse kalleid seadmeid, mis vajavad kvaliteetset teenindust. Samuti on polümeeride hind palju kõrgem kui alumiiniumil. Ja kui osa on katki, siis on seda võimatu ise parandada.

Siin on lühike video - näide sellest, kuidas BMW i8 süsinikkered kokku pannakse:

Nii pannakse kokku teie BMW i8. Auto kokkupanek BMW i8

Küsimused ja vastused:

Mis kuulub auto kere sisse? Auto kere koosneb: esiosast, esikilbist, esipiilarist, katusest, B-piilarist, tagumisest piilarist, poritiibadest, pakiruumi paneelist ja kapotist, põhjast.

Millele auto kere toetub? Põhiosa on ruumi raam. See on puuri kujuline struktuur, mis asub kogu keha perimeetri ümber. Kere on kinnitatud selle tugistruktuuri külge.