Кузовные материалы
Кузов легкового автомобиля сегодня в основе своей выполняет две функции:
- практическую – кузов является рамой. В современных авто на него крепятся все узлы и агрегаты автомобиля, за исключением внедорожников. В кузове при движении автомобиля находимся мы – автовладелец, пассажиры, и грузы;
- эстетическую – т.е. по внешнему состоянию кузова можно легко судить о владельце автомобиля и о его отношении к своему авто.
Критерии массы материалов кузовов
Оперируя материалами с разной плотностью и разными механическими свойствами, довольно трудно интуитивно почувствовать, какой материал будет наиболее выгодным в отношении массы. Чтобы облегчить эту задачу, можно воспользоваться аналитическими зависимостями.
Подставив значения F1 и F2, получим более удобную, связанную с механическими свойствами зависимость:
Например, два стержня (рис. 46) нагружены растягивающими силами P1 = P2 кгс и имеют плотность γ1 и γ2 г/см3, а пределы прочности на разрыв RR1 и RR2 кгс/см2.Сечения стержней F1 и F2 см2. Отношение масс стержней, называемое критерием массы, составит:
Рис. 46. Схема работы на растяжение двух стержней из разных материалов с идентичными параметрами.
Рис. 47. Отношение сечений F1 и F2 стержней, работающих на сжатие.
Аналогичный критерий массы в случае сжатия имеет вид:
Где RS — предел прочности на сжатие, кгс/см2.
Если сжимаемые элементы являются упругими и деформируются в границах, определяемых уравнениями Эйлера, то из равенства обеих критических сил P1 и Р2 имеем
Где J — момент инерции, см4; E — модуль Юнга, кгс/см2. Критерий массы деформированных элементов составит:
A FJFZ можно представить, используя подобие сечений (рис. 47):
Используя теперь зависимость моментов инерции и модулей Юнга и равнозначности критических сил, имеем:
Таким образом получаем критерий массы aW в виде:
В кузовных конструкциях часто
встречаются панели, работающие на
сжатие. Известно, что показателями,
определяющими размеры
Где K — коэффициент заделки; δ — толщина панели.
Рассматриваемые панели воспринимают одинаковую нагрузку на 1 см ширины b, т. е. равнозначность сил P1 и P2:
Что после упрощения дает зависимость:
Критерий массы аР панелей, работающих на сжатие:
Где а — длина панели; b — ширина.
Подставив значение соотношения толщин, полученного из равновесия критических сил, имеем при одинаковых размерах a и b:
Сравнение стальных и алюминиевых листов, а также листов из стеклопластика (табл. 3), сделано относительно стальных листов средней штампуемости.
Таблица 3. Механические свойства и критерии массы.
Значения а > 1 означают, что материал, сравниваемый со стальным листом, более экономичен в отношении массы, тогда как при а < 1 более экономичным является стальной лист.
Кузовные материалы: Клеи и Ткани
Клеи
Для склеивания резины используют клеи, полученные в результате растворения натурального каучука. В качестве вулканизирующей добавки используется сера, как ускоритель вулканизации — окись магния или олово, растворителем служит бензол или бензин.
Соединение резины с металлом холодным способом осуществляют самовулканизирующим клеем с весовым составом: каучук натуральный 20%,смола цинковая 13%, окись магния 1%, окись алюминия 3%, окись кальция 1,2%, растворитель 61,2%.
Для склеивания бакелитов и аминопластов применяют чаще всего «Crystal—cement», оргстекла — полиметакрилат бутила или
Полиацетол «Butvar», дерева — феноло-формальдегидные клеи AG, ABC или мочевино-формальдегидные. Для холодного склеивания кожи, тканей и т. п. служит «Araldit 101» (или 102). Затвердевание при комнатной температуре продолжается 24 ч, но его можно свести до 30 мин путем выдерживания при температуре 100° С.
Для сталей, легких и цветных металлов, стекла, фарфора и некоторых пластмасс используют «Araldit 1». Этот клей затвердевает при температуре 130° С в течение 10 ч, а при 200° С — в течение 30 мин.
Ткани
Традиционным материалом для тканей до недавнего времени была хлопчатобумажная пряжа. Однако в связи с малой долговечностью, поглощением пыли и других загрязнений она почти полностью вытеснена искусственными материалами, из которых наибольшее применение получили поливинилхлориды ПВХ, соответствующим образом смягченные, выполненные на хлопчатобумажной основе. И по качеству, и по внешнему виду они не уступают наилучшим кожам, а по прочности даже превосходят их. Разнообразным тиснением наружной поверхности можно получать красивые эффекты, а перфорированием — воздухопроницаемость.
Еще лучше ткани с искусственным волокном — силоном или полиэфирным. Соответствующим сплетением ткани (крестообразным, извилистым, гладким, полосным и т. п.), а также подбором сочетания красок получают необычайно декоративные ткани и притом очень прочные на истирание и растяжение, гигиеничные и дешевые.
Кузовные материалы: Резина и Дерево
Резина
В кузовостроении преимуществен
Резины, применяемые в кузовах, делятся на пористые и губчатые. Пористые, т. е. имеющие в герметичных ячейках пузырьки воздуха, применяют для уплотнения, так как они не впитывают воду. Губчатые, имеющие соединяющиеся ячейки, применяют для подушек сидений и эластичной обивки.
Твердость резины измеряют в градусах Шора, например 25° Ш — это самая мягкая резина, а 100° Ш — самая твердая, твердость которой равна эбониту. Для уплотнений наиболее приемлемы очень мягкие резины. Часто даже прокладки изготавливают из пористой резины, твердость которой значительно ниже 25° Ш.
Плотность пористой резины зависит от величины пузырьков воздуха и колеблется в пределах 0,9—1,5 г/см3.
Дерево
До распространения пластмасс
для элементов отделки использо
Специальные сорта дерева, такие, как орех, акация, красное дерево, применяют еще и по сей день для отделки кузовов люкс автомобилей большого класса.
Плиты древесно-волокнистые мягкие (плотность 0,3 г/см3) и твердые (0,9 г/см3), лакированные или ламинированные находят применение главным образом для внутренней обшивки кузова. Фибролитовые плиты и разные слоистые пластики заменяют дерево даже в таких традиционных элементах, как доски пола.
Кузовные материалы: стекло
Для окон кузова применяют неорганическое стекло. В зависимости от требуемой прозрачности это зеркальное стекло, например, для передних стекол, либо полузеркальное — для окон, менее важных. Плотность стекла составляет 3,5 г/см3.
Стекло, применяемое в кузовостроении, должно быть безопасным, чтобы в случае разрушения не ранило пассажиров. Это необходимое свойство стекла достигается закалкой, в результате которой оно становится значительно прочнее, а в случае разрушения дробится на кусочки с тупыми краями.
Это достоинство является, однако, и недостатком, так как закаленное стекло теряет прозрачность при случайном ударе. Чтобы избежать этого, определенную область переднего стекла оставляют незакаленной.
Закаленное стекло не может быть
подвергнуто уже никакой
Органическое стекло имеет много достоинств. Одно из важнейших — вдвое меньшая плотность, чем у силикатного стекла, что имеет очень большое значение, особенно при все большем увеличении поверхности остекления. Хорошие механические свойства, такие, как прочность при разрыве 700 кгс/см2, при изгибе 1400 кгс/см2, сжатии 1150 кгс/см2, позволяют применять органическое стекло как элемент несущего корпуса кузова, а для соединений использовать клепку.
Органическое стекло имеет великолепную
прозрачность и легко окрашивается
в любой цвет. Добавлением соответствующих
компонентов можно также
Недостатком органического стекла является его податливость царапанию, что, правда, компенсируется возможностью полирования и низкой температурой размягчения, близкой 100° С. Это облегчает, впрочем, формование стекла, которое проводится при температуре 125° С.
Проблема безопасности автомобиля
предъявляет к остеклению кузов
Лакокрасочные кузовные материалы
Для окраски кузовов применяют грунтовки, шпаклевки, эмали и лаки. Для сглаживания неровностей металлических листов кузова применяют олово или эпидиан.
Прочность лакокрасочных покрыт
Шпаклевки в зависимости от густоты применяют в виде мастик, предназначенных для ручного нанесения, или в вязкотекучем состоянии для пульверизации. Они содержат густые минеральные наполнители, антикоррозийные пигменты и вяжущее вещество в виде, например, олифы с добавкой синтетической смолы. Шпаклевка проявляет достаточную адгезию и эластичность, если наложенный слой не превышает по массе 70 г/м2, а отдельные неровности не превышают 0,5 мм. После просушки шпаклевки необходима шлифовка поверхности, которая чаще всего проводится предварительно смоченной наждачной бумагой.
Грунтовки содержат антикоррозийные
составляющие, как, например, сурик, мел
и т. п., и пластификаторы, придающие
эластичность, а также летучие
растворители и разбавители. Очень
полезны электропроводящие
Применяемые ранее нитролаки заменены
алкидными лаками, а в настоящее
время — полиуретановыми, полиакриловыми
или меламино-формальдегидными. Для
окончательной отделки поверхно
Полиуретановые лаки с точки зрения кроющей способности и адгезии особенно пригодны для больших поверхностей автобусов и фургонов. Меламино-формальдегидные лаки, применяемые для окраски легковых автомобилей, дороже полиакриловых, но отличаются вдвое большей прочностью.
Интересные цветовые эффекты дает
добавление в лаки частиц алюминия.
Коррозионная стойкость лаков при
этом увеличивается благодаря
Надписи, разделительные линии, обозначения и т. п., очень трудоемкие в процессе окраски, могут быть нанесены с помощью липких поливинилхлоридных пленок (например, WI-CAL). Прочность и эстетичность их при этом лучше, чем в традиционном исполнении.
Краски и лаки, применяемые в
процессе ремонта кузова, отличаются
более низкой температурой сушки, чем
производственные. Сам процесс сушки
представляет собой уже не испарение,
а оксидирование или
Изолирующие кузовные материалы — Часть 1
Для теплоизоляции используют материалы, упомянутые в числе пластмасс, а также бумажные и асбестовые плиты, ткани, ваты (бумажную, минеральную, стеклянную) и др.
Материалы звукоизолирующие, так называемые акустически активные — проблема сложная, так как она затрагивает понятия звукоизоляции, абсорбции и глушения. Образно звукоизоляцию можно представить как барьер, отражающий шум, абсорбцию — как аккумулятор поглощения и глушение — как гашение колебаний. Все это является функцией частоты, и поэтому подбор глушащих материалов требует измерения вибраций элементов кузова.
Зная вид колебаний, можно выбрать звукоизолирующие материалы, улучшая, а не ухудшая шумность кузова (рис. 44 и 45). Ухудшение происходит тогда, когда материал показывает худшие звукоизолирующие свойства, чем сам металлический лист.
В качестве шумоизолирующих материалов для наружной стороны кузова наиболее подходят разного рода глушащие пасты на битумной или каучуковой основе, как, например, пасты польского производства МА-2, SPG, «Antirombo», которые служат также защитой от механических повреждений. Для внутренней поверхности кузова применяют разного рода войлок, коврики и прокладки из синтетических материалов, а также очень эффективные слоистые конструкции, например маты, состоящие из битумной основы и прослоек войлока (sandwich Keller), применяемые в кузовах фирмы Fiat.
Все изолирующие материалы должны быть без запаха, влагостойкими, трудновоспламеняемыми, антигигроскопичными и легко размещаемыми на поверхности кузова. От изолирующих материалов нижней наружной стороны кузова требуется, кроме того, стойкость против эрозионного действия дорожных загрязнений, а также ударная прочность.
Изолирующие кузовные материалы — Часть 2
К изолирующим материалам предъявляются требования — низкий коэффициент теплопроводности и высокий показатель шумоизоляции и гашения вибрацийкузова. Получить эти показатели в одном изолирующем материале, к сожалению, очень трудно.
Хорошими теплоизолирующими
Рис. 44. Звукоизолирующие свойства материалов, применяемых для снижения уровня шума стального листа толщиной 0,8 мм (измерены на образцах в соответствии с конвенцией Келлер): 1 — технического войлока (толщина 7 мм, плотность 0,31 г/см3, показатель гашения колебаний 80 дБ/с); 2 — мягкой полиуретановой губки (толщина 10 мм, плотность 0,03 г/см3, показатель гашения колебаний 43 дБ/с); 3 — коврик сизалевый (толщина 10 мм, плотность 0,266 г/см3, показатель гашения колебаний ВО дБ/с); 4 — глушащая паста «Antirombo» (толщина слоя 2 мм, плотность 2,3 г/см3, показатель гашения колебаний 15 дБ/с); 5 — слоистые маты (sandwich Keller); 6 — ламинованной губки.
Рис. 45. Абсорбция глушащих материалов (измеренная на образцах по методу стоячей волны): 1 — технический войлок; 2 — полиуретановая губка; 3 — коврик сизалевый; 4 — глушащая паста «Antirombo»; 5 — слоистые маты (sandwich Keller).
Свойства пластмасс, применяемых в автомобильных кузовах
Рубрики: Кузовные материалы Метки: выпускаемый,
Все пластмассы очень легки, экономичны (табл. 2) и, что важно, коррозионно-стойкие.
Особенно полиэфирные смолы со стекловолокном являются отличнымматериалом для корпусов автомобилей. Кроме хороших механических свойств они обладают высокой усталостной прочностью, превосходно гасят колебания, создают хорошую теплоизоляцию и акустическую изоляцию, а также легки для ремонта. Долговечность кузова из PWS в несколько раз превышает долговечность современных стальных кузовов (например долговечность кузова Chevrolet «Corvette» составляет 15 лет).
Таблица 2. Ориентировочные свойства пластмасс, применяемых в автомобильных кузовах.
Основное преимущество, получаемое
при использовании этого
Подобным же образом определяется стоимость оснастки для изготовления кабин водителя по данным фирмы White, которая сообщает, что затраты на оборудование для изготовления стальной кабины автомобиля мод. 5000 были оценены в 242 тыс. долларов, тогда как при изготовлении кабины из PWS составили около 39 тыс. долларов.
В общих чертах ситуацию с пластмассами следует оценивать в двух аспектах.
Как элементы отделки, и прежде всего, обивки и изоляции пластмассы занимают бесспорно прочные позиции.
Иначе обстоит дело в области
корпусов кузовов. Здесь применяется
PWS лишь для малых или специальных
серий кузовов. Однако представление
о верхней границе серии
Отсюда складывается впечатление, что окупаемость и масштаб производства корпусов кузовов из PWS — это вопрос не столько техники, сколько политики, препятствующей проникновению химических концернов в область сбыта концернов стальных, которые имеют еще и мощного союзника — изготовителей оборудования для производства кузовов. Однако большая химия быстро развивается, и игнорировать ее в программе выпуска кузовов нельзя.
Материалы для корпусов кузовов — Часть 2
Более крупные кузова (например, фургоны) делятся на стены и крышу. После подготовки поверхности модели на нее наносят жидкий слой полиэфирных смол и отвердителя кистью или с помощью пистолета-краскораспылителя, затем обкладывают стекловолокном или стеклотканью. Прижим волокна или ткани производится соответствующим оборудованием: при единичном производстве —ручным валиком или механизированным инструментом; при выпуске небольших серий — резиновым мешком, надутым сжатым воздухом; при мелкосерийном производстве — прессом. Эта процедура повторяется несколько раз до получения нужной толщины получающегося при таком способе ламината. После самозатвердевания стеклопластика форму снимают с модели и обрабатывают края и кромки.
Эта технология постоянно совершенствуется
введением предварительнойпропи
Простота технологии формования крупных элементов из PWS позволяет экономно производить корпуса, к которым следует прежде всего отнести спортивные (корпус, двери, капот), военные (корпус, двери, капот), грузовые (корпус и двери кабины водителя), кемпинги (корпус, двери, капот), разные специализированные (рефрижераторы, мастерские и т. п.).
Кроме того, полиэфирные смолы (ламинаты) находят все большее применение для крупноразмерных крыш автобусов и фургонов, а также покровных плит платформ и других грузовых помещений.
Материалы для корпусов кузовов — Часть 1
Первоначально в качестве искусственных материалов в кузовостроении использовались фенольные смолы с наполнителем в виде отходов текстиля или картона. Однако лишь освоение синтеза полиэфирных смол, армированных стекловолокном, открыло новые и необычайно интересные возможности применения их в корпусах автомобильных кузовов.
Полиэфирные смолы, переходят в твердое состояние в результате полимеризации. Они имеют небольшую плотность (1,5—1,8 г/см3). Очень хорошие механические свойства полиэфирным смолам придает армирование их стекловолокнами или стеклотканями из нитей толщиной около 0,025 мм. Прочность при разрыве составляет в среднем 2500 кгс/см2, а при изгибе 4000 кгс/см2. Механические свойства зависят от направления волокон, и поэтому следует следить за тем, чтобы волокна были расположены в разных направлениях с целью обеспечения равномерной прочности. Соединение со стеклянными тканями — привело к широкому распространению названия «ламинаты полиэфирные» (стеклопластики — прим. ред.), сокращенно PWS (польск. — poliestr. y wzmacniane szkiem) или GRP (англ. — glas reinforced plastics).
Современная технология обеспечивает возможность применения PWS в единичном или малосерийном производстве и решительно преобладает в этой области над технологией металлических кузовов.
Кузова из PWS выполняют по моделям фрагментов кузова. Эти фрагменты соответствуют целым комплектам или сварным узлам металлических кузовов. Во многих случаях кузова легковых автомобилей из PWS могут состоять только из двух основных частей: нижней и верхней.
Материалы элементов кузова — Часть 2
Полиамиды применяют в кузовах для обрамления дверных замков, для рукояток, для обозначений и фирменных табличек, декоративных решеток, хомутов и гаек, резервуаров для жидкостей, для шлангов и разного рода облицовочных деталей.
Полиметилметакрилат (так называемый «плексиглас») находит применение в качестве прозрачных элементов фар, а также стекол светильников и внутренних перегородок.
Полистирол с соответствующими ударными свойствами служит для облицовки декоративных решеток, рукояток, клавишей, а в виде пенополистирола — для изоляции.
Полипропилен в модификациях для низких температур благодаря низкой цене и легкости производства широко используют для изготовления таких элементов, как корпуса светильников, рулевые колеса, стойки рулевых колонок, перегородки, обрамления и рукоятки, для внутренней отделки дверей, бокового покрытия автомобильных сидений, для различных крышек, сопл воздушных каналов и т. д.
Аминопласты применяют главным образом как декоративные ламинаты (слоистые пластики — прим. ред.) типа unilam для внутренней отделки кузовов.
Эпоксиды в виде заливных масс, шпаклевок и клеев служат для отделки поверхностей и соединения элементов кузова. Такое крепление весьма целесообразно для многих приборов и технологического оборудования кузова.
Кроме перечисленных основных материалов
существует еще много других, которые
можно применять для
Материалы элементов кузова — Часть 1
Рубрики: Кузовные материалы Метки: масса, наклад
Давно уже отделку кузовов трудно
даже представить без пластмасс,
которые почти целиком
Поливинилхлорид (ПВХ) применяют для изготовления многих фасонных деталей и искусственных тканей. К таким фасонным деталям относятся приборные щитки, ручки, головки рычагов. Ткань, изготовленная из ПВХ, полностью вытеснила ранее применяемые хлопчатобумажные ткани и дерматин. Благодаря хорошей гигиеничности, прочности и внешнему виду ПВХ используют в автомобилях, выпускаемых крупными сериями, для обивки сидений, потолка и прочей внутренней отделки. Из ПВХ делают маты для покрытия пола, багажника и т. п. В настоящее время из поливинилхлорида изготовляется около 20% общего количества элементов из пластмасс, применяемых в кузовах.
Полиуретаны используют в кузовах прежде всего как объемные элементы в виде пены. Важнейшее применение полиуретанов — подушки сидений кузовов, противоударные накладки, внутренняя отделка и изоляционные покрытия, а также подкладки под пленки ПВХ. Благодаря хорошим упругим свойствам пенополиуретан полностью вытеснил пористую резину. Этот материал является самым легким из известных материалов для кузовов.
Кроме использования в качестве мягких элементов полиуретаны все больше используются в различных прокладочных конструкциях как твердое пенное наполнение. Плиты, получаемые таким образом, отличаются высокими механическими свойствами: большой жесткостью при изгибе и весьма малойплотностью. Такая прокладочная плита (так называемый «сандвич») является наилучшим материалом, в частности, для элементов пола грузовых кузовов и автобусов.
Кузовные материалы: Пластмассы
Рубрики: Кузовные
материалы Метки: масса, ось, п
Развитие промышленности большой химии создает широкие возможности применения новых материалов в автомобильных кузовах. Это видно из постоянно растущей по массе доли пластмасс в автомобилях (табл. 1). Показатель массы, однако, не отражает фактического состояния, так как эти материалы, как правило, очень легкие. Если же учитывать показатели поверхности или массу заменяемых деталей, то фактическое состояние значительно более выгодно для пластмасс.
Таблица 1. Производство пластмасс и их потребление в автомобилестроении США.
Год |
Производство в кг на одного жителя |
Среднее потребление в кг на один автомобиль |
Год |
Производство в кг на одного жителя |
Среднее потребление в кг на один автомобиль |
1940 |
- |
2 |
1965 |
23,0 |
Около 22 |
1955 |
7,0 |
Около 5 |
1970 |
30,0 |
» 30 |
1960 |
15,5 |
» 11 |
1980 * |
42,0 |
» 40 |
* Предполагаемые значения.
Существует большое

- Кузовные работы
- Кузьма Минин
- Кузьма Минин
- Кузьма Чорны
- Кузьма Чорны — рэдактар і журналіст
- Кукла Барби, её дизайн и история создания
- Кукла и карлик: христианство между ересью и бунтом
- Кузнецкий бассейн
- Кузнецкий металлургический комбинат им. И.В. Сталина (1929 – 1945)
- Кузнечно-прессовый цех машиностроительного завода
- Кузнечно-рессорный участок
- Кузнечно-штамповочное оборудование
- Кузнечные операции
- Кузовной ремонт