Iš ko gaminami automobilių kėbulai?

Per daugiau nei šimtą metų automobilio kėbulas pasikeitė neatpažįstamai - nuo vežimą primenančios transporto priemonės iki pačius įnoringiausius pirkėjų poreikius patenkinančių universalų, hečbekų, sedanų ar keturių durų kupė didesnio pravažumo modelių.

Norite praktiško ir talpaus šeimyninio automobilio? Jums tikriausiai tiks universalas. Mėgstate kompaktiškus miesto automobilius? Nedidelis hečbeko kėbulą turintis automobilis jums kaip tik. O galbūt svajojate važiuodami automobiliu vėjyje kedenti plaukus?

Kėbulo svarba ir saugumas

Visų pirma, reikia suprasti, kad automobilio kėbulas yra atsakingas už keleivių saugumą. Įvykus avarijai, tik tinkamai savo darbą atliekančios kėbulo konstrukcijos gali išgelbėti keleivius nuo susižeidimų ar net mirties. Gaminant automobilius, kėbulai yra projektuojami ir gaminami itin atsakingai: kompiuterinės programos ne tik skaičiuoja, kaip ir iš kokių medžiagų kėbulas turi būti pagamintas, suformuotas, sujungtas, kad atlaikytų skirtingo stiprumo susidūrimus, apkrovas ar gniuždančias jėgas, bet ir daro simuliacijas, kuriose įvertinamas parengto projekto saugumas. Galutinėje projekto fazėje atliekami ir realūs automobilio daužymo testai. Tik pilnai įsitikinus automobilio konstrukcijos saugumu, pradedama automobilių gamyba.

Gaminant kėbulus yra numatomos kėbulo deformacinės zonos, kurių pagrindinė užduotis yra sugerti susidūrimo energiją ir taip apsaugoti keleivius. Jei kėbulas po avarijos nėra sutaisomas tinkamai, jis praranda savo saugojimo funkciją, nes remontas dažnai būna atliekamas tik siekiant išlyginti minėtąsias susilankstymo zonas ir atstatant bendrąjį išorinį automobilio vaizdą, bet negalvojant apie tai, kaip atkurti visas kėbulo funkcijas, pilnai atstatant inžinierių suprojektuotą vadinamąją „keleivių saugumo kapsulės funkciją“.

Saugumas turi būti svarbiausias faktorius, nulemiantis remonto galimumą. Gaila, tačiau šis faktorius neretai yra ignoruojamas, kritiško būvio automobiliai visgi yra remontuojami.

Kėbulų remonto ypatumai

Kėbulų remonto servisų visoje Lietuvoje yra labai daug, tačiau renkantis, kur taisyti automobilį, svarbu įsitikinti, kad įmonė veikia oficialiai, turi reikiamus technologinius įrenginius, kvalifikuotus technikus ir gali užtikrinti remonto kokybę. Palyginti kėbulą gali kiekvienas, klausimas - kaip kokybiškai tai padaroma saugumo aspektu. Kėbulų gamyboje dažnai naudojamas ne vienos rūšies metalas, vidutinio dydžio automobilyje būna maždaug 5000 taškinių virinimo ar klijavimo siūlių, kurių kiekviena yra padaryta apskaičiuotoje vietoje, įvertinus metalų savybes ir galimas apkrovas.

Tad norint tinkamai suremontuoti kėbulą, kad jis ir toliau užtikrintų keleivių saugumą, reikia ne tik palyginti ar suvirinti ten, kur patogiausia tai daryti - būtina išmanyti kėbulų remonto technologinius dalykus: kaip veikia skirtingi metalai, kur ir kokie turi būti kėbulo sujungimai. Be to, kokybiškas kėbulų remontas negali būti atliktas be tam skirtos įrangos, technologinės informacijos, leidžiančios priimti teisingus remonto sprendimus.

Renkantis, kur kokybiškai taisyti automobilio kėbulą, reikėtų dėmesį atkreipti į tai, ar servisas turi reikiamus sertifikatus, ar veikia oficialiai, t. y. ar už atliktus darbus išrašo sąskaitas, pateikia kitus dokumentus, patvirtinančius atliktą remontą, pavyzdžiui, matavimų ataskaitas ir kt. Sąskaitos ir kiti remonto atlikimą patvirtinantys dokumentai ne tik parodo, kad servisas moka visus priklausančius mokesčius ir veikia socialiai atsakingai, bet ir prisiima atsakomybę už atliktus darbus.

Medžiagos, naudojamos automobilių kėbulų gamyboje

Šiuolaikinių automobilių kėbulų gamyboje randa pritaikymą įvairūs metalai bei nemetalinės medžiagos. Šiuo metu inžinieriai jau pakankamai ištobulino įvairių automobilių tipų laikančiųjų konstrukcijų geometriją, kuri naudojant tradicines medžiagas yra optimali stiprumo ir standumo požiūriu.

Technologai naudoja vis pažangesnius apdirbimo ir sujungimo būdus, todėl siekiant optimalumo ieškoma naujų konstrukcinių medžiagų, kurios pasižymi maža mase, pakankamu standumu ir stiprumu, technologiškumu, reikiamomis eksploatacinėmis savybėmis ir ne itin aukšta kaina.

Plienas

Automobilių pramonėje naudojama daug įvairių rūšių plienų. Pagrindiniams konstrukciniams elementams naudojami mažo anglingumo plienai. Specialiai pagaminti silpnai legiruoti plienai naudojami didelį plotą sudarantiems elementams, kurie yra formuojami sudėtingais būdais. Kėbulams gaminti daugumoje naudojami cinkuotos plieno skardos lakštai.

Praktiškai iki 1990 metų visų automobilių laikančiųjų kėbulų elementai buvo gaminami iš nestipraus plastiško plieno lakštų štampavimo būdu. Elementai tarpusavyje buvo sujungiami taškiniu suvirinimu. Reikia pastebėti, kad plastiško nestipraus plieno naudojimas laikančiojo kėbulo gamybai nebuvo labai vykęs, nes norint užtikrinti pakankamą kėbulo standumą, būtina naudoti storesnius plieno lakštus.

Tam, kad gauti pakankamai stiprų taškinį elementų sujungimą, reikalaujama, kad plieno lakštų storis būtų nemažesnis nei 0,9 mm, be to, būtina suformuoti technologines briaunas, kurių pagalba elementai būtų jungiami tarpusavyje. Storesnių plieno lakštų naudojimas, taškinis suvirinimas ir papildomų saugumo elementų įdiegimas konstruktoriams leido pasiekti pakankamą laikančiųjų konstrukcijų standumą ir stiprumą saugumo požiūriu, tačiau visa tai labai padidino laikančiosios konstrukcijos masę.

Aliuminis

Ieškodami naujų kėbulams tinkančių medžiagų, automobilių kūrėjai pirmiausiai susidomėjo aliuminio panaudojimu. Aliuminio tankis 2,5 karto mažesnis nei plieno, jis plastiškas, atsparesnis aplinkos poveikiui, tačiau, palyginus su plienu, aliuminio tamprumo modulis yra dvigubai mažesnis, be to, aliuminio kaina yra kelis kartus didesnė.

Mažesnis aliuminio tamprumo modulis lemia, kad kėbulo gamybai reikia storesnių aliuminio lakštų ir didesnių gabaritų profilių, o tai mažina aliuminio pranašumą, lyginant su plienu. Aliuminio lydinių stiprumo riba tempiant, priklausomai nuo legiruojančių elementų, svyruoja nuo 340 iki 620 MPa.

Laikančiųjų kėbulų pagrindinių elementų gamybai dažniausiai naudojami aliuminio lydiniai, kurių sudėtyje yra tam tikras kiekis magnio (Mg), silicio (Si), mangano (Mn). Įvertinant tai, kad aliuminio lydiniai sveria tris kartus mažiau nei plieniniai, komercinių automobilių gamyboje labai paplito įvairūs aliuminio lydiniai.

Vystant aliuminio panaudojimo laikantiesiems kėbulams technologiją, Audi gamintojai pristatė ekonomišką mažos klasės automobilį A2, kurio laikantysis kėbulas pagamintas vien tik iš aliuminio lydinių. Laikančiojo kėbulo elementams naudojami stiprių aliuminio lydinių štampuoti ir traukti profiliai su daugybe sustandinimo briaunų, įvairaus storio lakštai, iš kurių štampavimu gaunami įvairūs kėbulo konstrukciniai elementai ir panelės. Elementų tarpusavio jungimui naudojamas kniedijimas ir suvirinimas MIG (Metal Inert Gas) būdu.

Konstrukcijos vietose, kur yra didelė įtempių koncentracija, elementai tarpusavyje jungiami, panaudojus vakuuminėse formose iš aliuminio lietus flanšus. Tokia konstrukcinių elementų iš aliuminio sujungimo technologija, lyginant su ta, kuri taikoma, gaminant plieninius kėbulus, yra kur kas brangesnė, todėl kol kas komerciniu požiūriu pasiteisino tik prabangių automobilių gamyboje.

Kita naujovė - tai speciali konstrukcinių elementų iš aliuminio liejimo technologija, kuri leidžia išlieti plonasienius gaminius. Jos metu (technologijos pavadinimas High-Q-Cast) metu naudojama šalta vakuumuota liejimo forma, į kurią liejamas AlSi10MnMgFe lydinys.

Plastmasės ir kompozitai

Siekiant dar labiau palengvinti automobilių konstrukcijas iš vienos pusės ir senkančios metalų atsargos iš kitos pusės, verčia ieškoti alternatyvų metalams. Čia į pagalbą ateina plastmasės. Plačiąja prasme terminas ,,plastmasė” apibrėžia organines medžiagas, sudarytas polimerų pagrindu, kurie gali būti gaunami ar perdirbant natūralius produktus, ar sintezuojant pirmines chemines medžiagas iš naftos, gamtinių dujų ar anglies.

Visos plastmasės skirstomos į dvi pagrindines grupes: termoplastinės, kurios kaitinamos suminkštėja, o aušdamos sukietėja, išlaikydamos joms suteiktą pavidalą, ir termoreaktyvinės, kurios suminkštėja tik vieną kartą, gaminant detales. Pakartotinai kaitinant jos jau nesuminkštėja. Abiejų rūšių plastmasės yra atsparios atmosferos poveikiui, kelio druskai, temperatūrų kaitai bei kitiems poveikiams, kurie metalą skatina rūdyti.

Pirmieji, kurie savo automobiliams panaudojo vien tik iš anglies pluošto kompozito pagamintą kėbulą, buvo Invicta automobilių gamintojai. Kadangi anglies pluošto tamprumo modulis yra didesnis, o tankis 4 kartus mažesnis nei plieno, todėl šie kompozitai labai tinka, gaminant standžius lengvus kėbulus.

Automobilių su erdviniu laikančiuoju rėmu kėbulai dažniausiai gaminami iš stiklo ar anglies pluoštu armuotų plastikų. Šiuo metu monokokų gamybai dažniausiai naudojamos kompozicinės medžiagos. Tai anglies ir aramidiniu (kevlaro) pluoštu armuoti kompozitai bei ,,sandwich” tipo kompozitai su aramidiniu arba aliuminio koriu.

Kaip rišamoji medžiaga (matrica) monokokų gamyboje dažniausiai naudojama epoksidinė ar poliesterinė dervos. Kompozitų armavimui paprastai naudojamos pluošto pavidalo (amorfinės ar kristalinės struktūros medžiagos), tačiau kartais naudojami ir dispersiniai užpildai (stiklo sferos).

• Stiklo pluoštas yra bene populiariausias. Jis pasižymi dideliu stiprumu, bet mažu tamprumo moduliu. Yra įvairių stiklo pluoštų tipų: E stiklas (mažo elektrinio laidumo), ECR stiklas (atsparus korozijai), S stiklas (padidinto stiprumo), R stiklas, Te stiklas, silikono kvarco stiklas (atsparus korozijai), D stiklas ir kiti.
• Anglies pluoštas yra atsparesnis nuovargiui, be to, atskirų gijų įskilimai ar nutrūkimai yra nepavojingi, nes pluoštas yra supintas iš tūkstančių labai plonų gijų.
• Boro pluoštas pasižymi dideliu tamprumo moduliu, bet yra labai brangus.

Plačiausiai yra naudojami pigiausi stiklo pluoštai. Anglies pluoštai naudojami lengvų standžių konstrukcijų gamyboje.

Nerūdijantis plienas

Nerūdijantis plienas iš karto daugeliui pasirodė kaip revoliucinė idėja - kodėl visi gamintojai negamina kėbulų tik iš nerūdijančio plieno? Juk jis, žinoma, nerūdi ir gali būti labai tvirtas. Jo galima ir nedažyti, jei tik kam patinka tokia nuogo plieno išvaizda.

Nerūdijantis plienas buvo išrastas dar 19 amžiuje, plačiau pradėtas naudoti nuo 20 amžiaus pradžios. Šis geležies, anglies, chromo ir kitų metalų lydinys nebūtinai yra visiškai atsparus korozijai - viskas priklauso nuo recepto ir sąlygų. Tačiau galima tvirtai teigti, kad nerūdijančio plieno automobilio kėbulas neturėtų nukentėti nuo rūdžių. Nerūdijantis plienas jums geriausiai pažįstamas iš virtuvės įrankių.

Iš jo kartais gaminamos slenksčių apdailos, valytuvų sistemos detalės, stabdžių linijos, išmetimo sistemos komponentai. Tačiau didesnės kėbulo detalės iš nerūdijančio plieno gaminamos itin retai. Ford dar ketvirtajame praeito amžiaus dešimtmetyje pradėjo eksperimentuoti su nerūdijančio plieno kėbulais. Tiesa, ši medžiaga taip ir nepaplito po automobilių gamyklas, nors Ford eksperimentai tęsėsi iki pat aštuntojo dešimtmečio.

1957-1958 metais gamintas Cadillac Eldorado Brougham turėjo nerūdijančio plieno stogą. Tokią detalę turėjo ir Maserati Bora, gamintas 1971-1978 metais. Nerūdijančio plieno stogas neblogai atspindi saulės šviesą, todėl, bent jau teoriškai, automobilio salonas turėjo taip stipriai neįkaisti. Tačiau, žinoma, šias detales Cadillac ir Maserati naudojo tik dėl grožio - taip tiesiog įdomiau.

Tačiau, aišku, nerūdijančio plieno kėbulas pirmiausia yra siejamas su DMC DeLorean sportiniu automobiliu, gamintu 1981-1983 metais. Visi DeLorean automobiliai net nebuvo dažyti, todėl atrodė vienodai.

Tesla Cybertruck yra pagamintas iš nerūdijančio plieno, tačiau jis naudojamas tik egzoskelete. Visų pirma, tai nėra šiaip paprastas nerūdijantis plienas. Tai yra ypatingasis Ultra-Hard 30X Cold-Rolled, kurį SpaceX naudoja raketų gamybai. Ir tai jau yra konkurencinis pranašumas - Cybertruck vairuotojai galės girtis, kad vairuoja iš erdvėlaivio medžiagų pagamintą elektromobilį.

Ir Ultra-Hard 30X Cold-Rolled iš tikrųjų yra nepaprasta medžiaga. Bus įdomu pamatyti, ar prie šio metalo gerai lips automobiliniai dažai, tačiau aišku, kad Cybertruck kėbulas yra nepaprastai tvirtas. Taigi, remonto klausimai nebėra tokie svarbūs.

Tendencijos ir ateitis

Sparčiai vystantis automobilių pramonei, visuomenėje ženkliai auga bendras automobilizacijos lygis, keliuose didėja automobilių skaičius. Šis augimas sukelia vis didesnį eismo įvykių skaičių, kurių metu vienaip ar kitaip apgadinami automobiliai. Be to, ir taip jau senas automobilių parkas sensta dar labiau, atsiranda vis daugiau eksploatacinio pobūdžio gedimų. Todėl vis didesnį dėmesį reikia skirti automobilių kėbulų priežiūrai bei remontui.

Tačiau, pasak pašnekovo, vyksta ir kitas reiškinys. Tradiciniai automobilių kėbulai evoliucionuoja ir įgauna naujas formas. Pavyzdžiui, „Mercedses-Benz CLS“ keturių durų kupė, kuris primena paprastą, bet grakštesnių formų sedaną. Arba didesnio pravažumo modelis „BMW X6“, kuris taip pat pasižymi kupė kėbulo tipui būdingomis formomis.

Gamintojai pradeda naudoti modulines platformas. Jos nesunkiai pritaikomos skirtingiems kėbulo tipams. Dabar gamyba kur kas paprastesnė, todėl gamintojams yra lengviau žaisti su kėbulo tipais. O pirkėjai taip pat gali rinktis pagal tai, kas jiems patinka labiau.

Tokios bendrovės, kaip „SoliTek“, ne veltui kreipia žvilgsnius į elektromobilių rinką. Jos mato ne tik didelį gabalą potencialių naujų savo klientų, bet ir galimybes inovacijas diegti už įprastinės buitinės ar pramoninės saulės energetikos ribų.

„SoliTek“ tyrimų ir technologijų vystymo komanda Vilniuje jau keletą metų aktyviai tiria ir tobulina specialius taip vadinamus IBC saulės elementus, kurie netolimoje ateityje bus integruojami į automobilius. Bendradarbiaujame su lyderiaujančiais Europos tyrimų institutais, savo istorijoje jau esame įgyvendinę penkis „Horizon 2020“ pan-Europinius tyrimų projektus, tad šiandien jau nedvejodami galime sakyti - esame ant technologinio slenksčio, kurį peržengus smulkioji saulės energetika automobiliuose taps realybe“, - pasakojo „SoliTek“ valdančios bendrovės BOD GROUP Saulės technologijų kompetencijų centro vadovas Martynas Rusteika.

tags: #is #ko #gali #buti #pagaminti #automobiliu