De que carrocerias são feitas

Ao desenvolver um novo modelo de carro, cada fabricante busca aumentar a dinâmica de seus produtos, mas ao mesmo tempo não privar o carro de segurança. Embora as características dinâmicas dependam amplamente do tipo de motor, a carroceria do carro desempenha um papel significativo. Quanto mais pesado for, mais esforços o motor de combustão interna fará para acelerar o transporte. Mas se o carro for muito leve, isso geralmente afetará negativamente a força descendente.

Ao tornar seus produtos mais leves, os fabricantes estão se esforçando para melhorar as propriedades aerodinâmicas do corpo (o que é aerodinâmica, é descrito em outra revisão) A redução do peso do veículo é realizada não apenas devido à instalação de unidades feitas de materiais de liga leve, mas também devido a partes leves da carroceria. Vamos descobrir quais materiais são usados ​​para fazer carrocerias de automóveis, bem como quais são os prós e contras de cada um deles.

Pré-história de carrocerias de automóveis

A carroceria de um carro moderno não recebe menos atenção do que seus mecanismos. Aqui estão os parâmetros que ele deve atender:

1. Duradouro. Em caso de colisão, não deve ferir as pessoas no habitáculo. A rigidez de torção deve garantir que o carro permaneça em forma ao dirigir em terrenos irregulares. Quanto menor for este parâmetro, mais provável é que a estrutura do carro seja deformada e o transporte seja inadequado para operação posterior. É dada especial atenção à resistência da parte frontal do telhado. O chamado teste "alce" ajuda a montadora a determinar o quão seguro o carro estará ao bater em um animal alto, como um cervo ou alce (toda a massa da carcaça cai no para-brisa e na verga superior do teto acima dele).
2. Design moderno. Em primeiro lugar, os motoristas sofisticados prestam atenção ao formato da carroceria, e não apenas à parte técnica do carro.
3. Segurança. Todos no veículo devem ser protegidos de influências externas, inclusive em uma colisão lateral.
4. Versatilidade. O material do qual a carroceria é feita deve resistir a diferentes condições climáticas. Além da estética, a pintura é usada para proteger materiais que temem a umidade agressiva.
5. Durabilidade. Não é incomum para o criador economizar no material da carroceria, razão pela qual o carro se torna inutilizável depois de apenas alguns anos de operação.
6. Capacidade de manutenção. Para que, após um pequeno acidente, você não precise jogar o carro fora, a fabricação de carrocerias modernas implica em montagem modular. Isso significa que a peça danificada pode ser substituída por uma nova semelhante.
7. Preço acessível. Se a carroceria do carro for feita de materiais caros, um grande número de modelos não reclamados se acumulará nos sites das montadoras. Isso geralmente acontece não por causa da má qualidade, mas por causa do alto custo dos veículos.

Para que um modelo de carroceria atenda a todos esses parâmetros, os fabricantes devem levar em consideração as características dos materiais com os quais a estrutura e os painéis externos da carroceria são feitos.

Para que a produção de um carro não exija muitos recursos, os engenheiros das empresas desenvolvem modelos de carroceria que permitem combinar sua função principal com outras adicionais. Por exemplo, as unidades principais e as peças internas são fixadas à estrutura do carro.

Inicialmente, o design dos carros era baseado em uma estrutura, à qual as demais unidades do carro eram fixadas. Este tipo ainda está presente em alguns modelos de automóveis. Um exemplo disso são os SUVs completos (a maioria dos jipes simplesmente tem uma estrutura de carroceria reforçada, mas não há estrutura, este tipo de SUV é chamado cruzamento) e caminhões. Nos primeiros carros, cada painel preso à estrutura do quadro podia ser feito não apenas de metal, mas também de madeira.

O primeiro modelo com uma estrutura de suporte de carga sem moldura foi o Lancia Lambda, que saiu da linha de montagem em 1921. O modelo europeu Citroen B10, que começou a ser vendido em 1924, recebeu uma estrutura de corpo de aço inteiriça.

lancia lambda

Citroen B10

Este desenvolvimento provou ser tão popular que a maioria dos fabricantes da época raramente abandonava o conceito de uma carroceria monocoque toda em aço. Essas máquinas eram seguras. Algumas empresas rejeitaram o aço por dois motivos. Primeiro, esse material não estava disponível em todos os países, especialmente durante os anos de guerra. Em segundo lugar, a carroceria de aço é muito pesada, por isso alguns, para instalar um motor de combustão interna com uma potência menor, comprometem os materiais da carroceria.

Durante a Segunda Guerra Mundial, o aço era escasso em todo o mundo, uma vez que esse metal era totalmente utilizado para fins militares. Com o desejo de se manter à tona, algumas empresas decidiram fabricar seus corpos com materiais alternativos. Então, naqueles anos, os carros apareceram pela primeira vez com uma carroceria de alumínio. Um exemplo de tais modelos é o Land Rover Série 1 (o corpo consistia em painéis de alumínio).

Outra alternativa é uma estrutura de madeira. Um exemplo de tais carros é a modificação Willys Jeep Stations Wagon Woodie.

Como a carroceria de madeira não é durável e precisa de cuidados sérios, essa ideia foi logo abandonada, mas quanto às estruturas de alumínio, os fabricantes pensaram seriamente em introduzir essa tecnologia na produção moderna. Embora a principal razão aparente seja a falta de aço, essa não foi realmente a força motriz por trás da qual as montadoras começaram a buscar alternativas.

1. Desde a crise global de combustível, a maioria das marcas de automóveis teve que repensar sua tecnologia de fabricação. Em primeiro lugar, o público que requer motores potentes e volumosos diminuiu drasticamente devido ao alto custo do combustível. Os motoristas começaram a procurar carros menos vorazes. E para que o transporte com um motor menor fosse suficientemente dinâmico, era necessário um material leve, mas ao mesmo tempo suficientemente forte.
2. Em todo o mundo, com o tempo, os padrões ambientais para as emissões dos veículos se tornaram mais rigorosos. Por este motivo, começou a ser introduzida uma tecnologia para reduzir o consumo de combustível, melhorar a qualidade da combustão da mistura ar-combustível e aumentar a eficiência da unidade motriz. Para fazer isso, você precisa reduzir o peso de todo o carro.

Com o tempo, surgiram desenvolvimentos em materiais compostos, o que tornou possível reduzir ainda mais o peso dos veículos. Vamos considerar qual é a peculiaridade de cada material que é utilizado na fabricação de carrocerias de automóveis.

Corpo de aço: vantagens e desvantagens

A maioria dos elementos da carroceria de um carro moderno é feita de aço laminado. A espessura do metal em algumas seções chega a 2.5 milímetros. Além disso, o material de folha de baixo carbono é usado principalmente na peça do rolamento. Graças a isso, o carro é bastante leve e ao mesmo tempo durável.

Hoje o aço não está em falta. Este metal tem alta resistência, elementos de vários formatos podem ser estampados a partir dele e as partes podem ser facilmente fixadas por soldagem a ponto. Ao fabricar um carro, os engenheiros prestam atenção à segurança passiva e os tecnólogos prestam atenção à facilidade de processamento do material para que o custo de transporte seja o mais baixo possível.

E para a metalurgia, a tarefa mais difícil é agradar engenheiros e tecnólogos. Com as propriedades desejadas em mente, foi desenvolvido um tipo especial de aço que possui a combinação ideal de estampabilidade e resistência suficiente no produto acabado. Isso simplifica a produção de painéis de carroceria e aumenta a confiabilidade do quadro do carro.

Aqui estão mais alguns benefícios de um corpo de aço:

• O reparo de produtos de aço é o mais fácil - basta comprar um novo elemento, por exemplo, uma asa, e substituí-lo;
• É fácil de reciclar - o aço é altamente reciclável, então o fabricante sempre tem a oportunidade de obter matéria-prima barata;
• A tecnologia de fabricação de aço laminado é mais simples do que o processamento de análogos de liga leve, portanto, a matéria-prima é mais barata.

Apesar dessas vantagens, os produtos de aço têm várias desvantagens significativas:

1. Os produtos acabados são os mais pesados;
2. A ferrugem se desenvolve rapidamente em peças desprotegidas. Se o elemento não estiver protegido por pintura, o dano tornará rapidamente o corpo inutilizável;
3. Para que a chapa de aço tenha maior rigidez, a peça deve ser estampada várias vezes;
4. O recurso dos produtos siderúrgicos é o menor em comparação com os metais não ferrosos.

Hoje, a propriedade do aço é aumentada pela adição de alguns elementos químicos à composição, que aumentam suas características de resistência, resistência à oxidação e plasticidade (o aço TWIP é capaz de esticar até 70%, e o indicador máximo de sua resistência é 1300MPa).

Corpo de alumínio: vantagens e desvantagens

Anteriormente, o alumínio era usado apenas para fazer painéis que eram ancorados em uma estrutura de aço. Desenvolvimentos modernos na produção de alumínio possibilitam o uso do material também para a criação de elementos de moldura.

Embora esse metal seja menos suscetível à umidade do que o aço, ele tem menos resistência e elasticidade mecânica. Por isso, para reduzir o peso de um carro, esse metal é usado para criar portas, porta-bagagens, capôs. Para usar alumínio na moldura, o fabricante tem que aumentar a espessura dos produtos, o que muitas vezes prejudica o transporte.

A densidade das ligas de alumínio é muito menor do que a do aço, então o isolamento acústico em um carro com tal carroceria é muito pior. Para garantir que o interior de tal carro receba um mínimo de ruído externo, o fabricante usa tecnologias especiais de supressão de ruído, o que tornará o carro mais caro do que uma opção semelhante com uma carroceria de aço.

Fazer uma carroceria de alumínio nos estágios iniciais é semelhante ao processo de criar estruturas de aço. As matérias-primas são quebradas em folhas, depois são estampadas de acordo com o desenho desejado. As peças são montadas em um projeto comum. A soldagem de argônio é usada apenas para isso. Os modelos mais caros usam solda a laser, cola especial ou rebites.

Argumentos a favor de um corpo de alumínio:

• O material em folha é mais fácil de estampar, portanto, no processo de fabricação de painéis, é necessário equipamento menos potente do que para estampar a partir do aço;
• Em comparação com corpos de aço, a forma idêntica de alumínio será mais leve, enquanto a resistência permanece no mesmo nível;
• As peças são facilmente processadas e recicláveis;
• O material é mais durável do que o aço - não tem medo de umidade;
• O custo do processo de fabricação é menor em comparação com a versão anterior.

Nem todos os motoristas concordam em comprar um carro com carroceria de alumínio. A razão é que, mesmo com um pequeno acidente, os consertos do carro serão caros. A matéria-prima em si custa mais do que o aço e, caso seja necessário trocar a peça, o proprietário do carro deverá procurar um especialista que possua equipamentos especiais para a conexão de elementos de alta qualidade.

Corpo de plástico: vantagens e desvantagens

A segunda metade do século XX foi marcada pelo surgimento do plástico. A popularidade desse material se deve ao fato de que qualquer estrutura pode ser feita a partir dele, que será muito mais leve do que o alumínio.

O plástico não precisa de pintura. Basta adicionar os corantes necessários às matérias-primas, e o produto adquire a tonalidade desejada. Além disso, não desbota e não precisa ser repintado quando riscado. Comparado ao metal, o plástico é mais durável, não reage com a água de forma alguma, por isso não enferruja.

O modelo Hadi tem corpo de plástico

O custo de fabricação de painéis plásticos é muito mais baixo, já que não são necessárias prensas potentes para estampagem. As matérias-primas aquecidas são fluidas, devido ao qual a forma das partes do corpo pode ser absolutamente qualquer, o que é difícil de conseguir quando se usa metal.

Apesar dessas vantagens claras, o plástico tem uma desvantagem muito grande - sua resistência está diretamente relacionada às condições de operação. Portanto, se a temperatura do ar externo cair abaixo de zero, as peças tornam-se frágeis. Mesmo uma carga leve pode fazer com que o material se rompa ou voe em pedaços. Por outro lado, conforme a temperatura sobe, sua elasticidade aumenta. Alguns tipos de plásticos se deformam quando aquecidos ao sol.

Por outras razões, os corpos de plástico são menos práticos:

• As peças danificadas são recicláveis, mas esse processo requer equipamentos especiais caros. O mesmo vale para a indústria de plásticos.
• Durante a fabricação de produtos plásticos, uma grande quantidade de substâncias nocivas é emitida para a atmosfera;
• As partes de suporte de carga do corpo não podem ser feitas de plástico, uma vez que mesmo uma grande peça de material não é tão forte quanto um metal fino;
• Se o painel de plástico estiver danificado, pode ser fácil e rapidamente substituído por um novo, mas é muito mais caro do que soldar um remendo de metal em metal.

Embora atualmente existam vários desenvolvimentos que eliminam a maioria dos problemas listados, ainda não foi possível trazer a tecnologia à perfeição. Por esta razão, pára-choques, inserções decorativas, molduras e apenas em alguns modelos de automóveis - as asas são feitas principalmente de plástico.

Corpo compósito: vantagens e desvantagens

Composto significa um material que inclui mais de dois componentes. No processo de criação de um material, o compósito adquire uma estrutura homogênea, pelo que o produto final terá as propriedades de duas (ou mais) substâncias que compõem a matéria-prima.

Freqüentemente, um compósito é obtido por colagem ou sinterização de camadas de diferentes materiais. Freqüentemente, para aumentar a resistência da peça, cada camada separada é reforçada para que o material não descasque durante a operação.

Corpo monocoque

O composto mais comum usado na indústria automotiva é a fibra de vidro. O material é obtido pela adição de uma carga de polímero à fibra de vidro. Os elementos externos do corpo são feitos de tal material, por exemplo, pára-choques, grades do radiador, às vezes óticas da cabeça (mais frequentemente eles são feitos de vidro, e as versões leves são feitas de polipropileno). A instalação de tais peças permite ao fabricante utilizar aço na estrutura das peças da carroceria, mas ao mesmo tempo manter o modelo bastante leve.

Além das vantagens listadas acima, o material polimérico ocupa um lugar de destaque na indústria automotiva pelos seguintes motivos:

• O peso mínimo das peças, mas ao mesmo tempo têm uma resistência decente;
• O produto acabado não teme os efeitos agressivos da umidade e do sol;
• Devido à elasticidade na fase de matéria-prima, o fabricante pode criar formas de peças completamente diferentes, inclusive as mais complexas;
• Os produtos acabados têm uma aparência esteticamente agradável;
• Você pode criar grandes partes da carroceria e, em alguns casos, até a carroceria inteira, como no caso dos carros-baleia (leia mais sobre esses carros em revisão separada).

No entanto, a tecnologia inovadora não pode ser uma alternativa completa ao metal. Há várias razões para isso:

1. O custo das cargas de polímero é muito alto;
2. A forma de confecção da peça deve ser perfeita. Caso contrário, o elemento ficará feio;
3. Durante o processo de fabricação, é extremamente importante manter o local de trabalho limpo;
4. A criação de painéis duráveis ​​é demorada, pois o composto leva muito tempo para secar e algumas partes do corpo têm várias camadas. Corpos sólidos geralmente são feitos desse material. Para sua designação, o termo alado "monocoque" é usado. A tecnologia para a criação de tipos de carroceria monocoque é a seguinte. A camada de fibra de carbono é colada com um polímero. Em cima dela, outra camada de material é colocada, apenas para que as fibras fiquem em uma direção diferente, na maioria das vezes em ângulos retos. Depois de pronto, o produto é colocado em um forno especial e mantido por um certo tempo em alta temperatura para que o material seja cozido e tome uma forma monolítica;
5. Quando uma peça composta quebra, é extremamente difícil repará-la. (Um exemplo de como os pára-choques do carro são reparados é descrito aqui);
6. As peças compostas não são recicladas, apenas destruídas.

Devido ao alto custo e à complexidade de fabricação, os carros comuns têm um número mínimo de peças feitas de fibra de vidro ou outros compostos análogos. Na maioria das vezes, esses elementos são instalados em um supercarro. Um exemplo de tal carro é o Ferrari Enzo.

2002 Ferrari Enzo

É verdade que alguns modelos exclusivos da série civil recebem detalhes gerais de um composto. Um exemplo disso é o BMW M3. Este carro tem teto de fibra de carbono. O material tem a resistência necessária, mas ao mesmo tempo permite que você mova o centro de gravidade para mais perto do solo, o que aumenta a força descendente ao entrar nos cantos.

Outra solução original no uso de materiais leves na carroceria do carro é demonstrada pelo fabricante do famoso supercarro Corvette. Por quase meio século, a empresa tem usado uma estrutura de metal espacial na qual painéis compostos são fixados.

Corpo de carbono: vantagens e desvantagens

Com o advento de outro material, a segurança e ao mesmo tempo a leveza dos carros atingiram um novo patamar. Na verdade, o carbono é o mesmo material compósito, apenas uma nova geração de equipamentos permite criar estruturas mais duráveis ​​do que na fabricação de monocoque. Este material é usado nas carrocerias de modelos famosos como o BMW i8 e i3. Se o carbono era usado anteriormente em outros carros apenas como decoração, então esses são os primeiros carros de produção no mundo cuja carroceria é inteiramente feita de carbono.

Ambos os modelos têm um design semelhante: a base é uma plataforma modular de alumínio. Todas as unidades e mecanismos do carro são fixados nele. A carroceria dos carros é composta por duas metades, que já possuem alguns detalhes internos. Eles são conectados uns aos outros durante a montagem usando grampos de parafuso. A peculiaridade desses modelos é que eles são construídos com o mesmo princípio que os primeiros carros - uma estrutura de quadro (apenas o mais leve possível), na qual todas as outras homenagens são fixadas.

No processo de fabricação, as peças são conectadas entre si por meio de cola especial. Isso simula a soldagem de peças de metal. A vantagem de tal material é sua alta resistência. Quando o carro supera grandes irregularidades, a rigidez torcional da carroceria evita que ele se deforme.

Outra vantagem da fibra de carbono é que exige um mínimo de trabalhadores para a fabricação das peças, já que os equipamentos de alta tecnologia são controlados por eletrônicos. O corpo de carbono é feito de peças individuais que são formadas em formas especiais. Um polímero de uma composição especial é bombeado para o molde sob alta pressão. Isso torna os painéis mais duráveis ​​do que a lubrificação manual das fibras. Além disso, fornos menores são necessários para assar itens pequenos.

As desvantagens de tais produtos incluem principalmente o alto custo, porque são usados ​​equipamentos caros que precisam de serviço de alta qualidade. Além disso, o preço dos polímeros é muito superior ao do alumínio. E se a peça estiver quebrada, é impossível consertá-la sozinho.

Aqui está um pequeno vídeo - um exemplo de como os corpos de carbono do BMW i8 são montados:

É assim que o seu BMW i8 é montado. Montando seu carro BMW i8

Perguntas e Respostas:

O que está incluído na carroceria do carro? A carroceria do carro consiste em: longarina dianteira, blindagem dianteira, coluna dianteira, teto, coluna B, coluna traseira, pára-lamas, painel do porta-malas e capô, parte inferior.

Sobre o que a carroceria do carro é apoiada? O corpo principal é a estrutura do espaço. Trata-se de uma estrutura em forma de gaiola, localizada em todo o perímetro do corpo. O corpo é preso a esta estrutura de suporte.