Невесомые автомобили

Не секрет, чем автомобиль меньше,  тем он легче. Но самые ожесточенные бои ведутся в классе больших автомобилей, где каждый грамм влияет на скоростную и топливную эффективность. Обо всём по порядку.

СРЕДНИЙ СЕГМЕНТ И ВЫСОКОПРОЧНЫЕ СТАЛИ
Самые громкие заявления о снижении массы и повышении топливной эффективности в среднем ценовом сегменте делает Mazda. Бесспорно, Mazda – ещё и самый драйвовый бренд из всех одноклассников. Поэтому нельзя не упомянуть его концепцию Sky-Activ. Если отбросить разговоры об облегченных двигателях с высокой степенью сжатия, то вторым номером идет облегчение кузова. В новой шестёрке, например, стали использовать больше высокопрочных сталей.
Улучшая структуру кузова и увеличивая безопасность пассажиров, конструкторы ставят новые задачи не только перед производителями автомобилей, но и многочисленными кузовными мастерскими, в которые автомобили стремятся попасть после различных ДТП для приобретения первозданной формы. Высокопрочные стали очень трудно править, резать и варить, порой для этого требуется специальный инструмент со свойствами, соответствующими новым реалиям. Со сваркой сложнее – технология производства специальных сталей не допускает перегрева деталей, что провоцирует перекос изделия или полное исчезновение первоначальных свойств. Производители автомобилей пошли разными путями, рекомендуя в ремонте практиковать технологии и методы, используемые при производстве.

Сварка-пайка
Так, большинство японских концернов используют метод полуавтоматической сварки-пайки высокопрочной стали при низких температурах плавления проволоки медно-цинкового сплава. Например, сварка стальной проволокой в среде защитного газа СО2 проходит при температуре 1500 – 1600 градусов Цельсия, что полностью уничтожает все свойства особой стали. Сварка-пайка медно-цинковым сплавом производится в пределах 860 – 890 градусов, причем сварной шов находится в пределах прочности обычной сварки, а цинк, входящий в состав проволоки, соединяется с оцинковкой кузова, защищая сталь и сварной шов от коррозии.

Контактная сварка клещами
Стандартом соединения деталей кузова автомобиля всегда считалась контактная сварка, по точкам которой знающие автолюбители могли определить, был ли автомобиль в аварии, и какие детали заменены. Но с применением новых сталей изменились и способы контактной сварки. Если совсем недавно для сварки деталей хватало обычного трансформаторного аппарата контактной сварки до 5 – 6 тыс. ампер, то теперь условия диктуют новые правила. Аппарат контактной сварки обязан иметь клещи с пневматическим приводом, развивающие определённое усилие, ток сварки – не менее 11 – 13 тысяч ампер, а также специальный, определённого сечения кабель с минимальным сопротивлением и принудительным охлаждением жидкостью. Только в этом случае возможно соединение деталей современных кузовов из высокопрочной стали.
В шестёрке же, кроме использования сварки, дополнительно применено проклеивание деталей. Для снижения массы и увеличения жёсткости дверей используют специальный вспененный материал, которым заполняют полости. При застывании он приобретает высокую жёсткость.


ЛЮКС-СЕГМЕНТ И АЛЮМИНИЙ
Обладая более совершенными технологиями и разработками, инженеры в Германии научились применять в производстве автомобилей алюминий, «летучий металл», который используется для постройки самолетов.
В частности, своя фишка есть у Audi – алюминиевая пространственная рама ASF®, Audi Space Frame.
ASF® – это технология, при которой используются литые детали и экструдированные профили, лёгкий алюминий обеспечивает гораздо большую свободу, чем сталь, а компоненты из алюминиевых сплавов не уступают стальным по жёсткости. Кроме того, ASF® обеспечивает спортивную управляемость при более низком расходе топлива.
Несущая конструкция кузова ASF® состоит из формованных алюминиевых секций и деталей, отлитых под давлением. Эта рама держит тонколистовые алюминиевые элементы, например, приваренные к крыше автомобиля, и позволяет выдерживать большие нагрузки на кузов. В зависимости от функции компоненты рамы имеют различную форму и профили, сочетая при этом высокую прочность и лёгкость конструкции.
Преимуществом прессованных профилей является их эластичность. Так, например, боковые пороги в купе и родстере внешне идентичны и могут быть изготовлены на одном и том же оборудовании. Однако внутри у них разная геометрия соединений, а рёбра жёсткости имеют разную форму, поскольку в родстере показатели жёсткости кузова должны быть выше, чем в купе. Во всех случаях прессованные профили модели TT состоят из улучшенных сплавов, благодаря чему ещё больше повышается прочность и снижается вес всей конструкции.

Спорт-класс и композит
В настоящее время композиционные материалы используются при создании любого узла автомобиля. Есть даже концепт-кары, корпус которых целиком состоит из композитов.
Композиционные материалы и изделия на основе непрерывных волокон и армирующих тканей широко используются для производства внешних деталей автомобиля. Чаще всего из них делают бамперы, обтекатели, спойлеры, элементы внутренней отделки салона автомобиля – торпедо, декоративные панели; элементы защиты корпуса и днища.
Отдельно надо сказать о материалах из углеродного волокна. Они используются в автомобилестроении уже много лет, и с каждым
годом объем их применения растет. Наиболее важное достоинство углеволокна – необычайная лёгкость и высокая прочность. Углепластик в пять раз легче стали и в 1,8 раза –алюминия.
Углепластик имеет невероятные свойства. По прочности карбон в 12,5 раза превосходит сталь (чёрный металлопрокат). Когда мы говорим «карбон», то вспоминаем капоты тюнинг-каров. Однако сейчас нет кузовной детали, которую невозможно было бы сделать из карбона. Факт экономии веса очевиден. В среднем выигрыш при замене капота на карбоновый составляет 8 кг. Впрочем, для многих важнее тот факт, что карбоновые детали на любой машине выглядят безумно стильно!
Карбон широко применяется в гоночной одежде. Шлемы, перчатки, костюмы, защита спины, ботинки с карбоновыми вставками. Такая экипировка не только отлично выглядит, но и повышает безопасность и снижает вес (крайне важно для шлема). Особой популярностью карбон пользуется у мотоциклистов. Самые продвинутые байкеры одевают себя в карбон с ног до головы, остальные тихо завидуют и копят деньги.
Развитие технологии в автомобилестроении в первую очередь связано с развитием автоспорта. Наблюдая технический прогресс в области применения композиционных материалов, можно не сомневаться, что в ближайшем будущем появятся серийные автомобили с полностью композитным кузовом и многими узлами и агрегатами.
Ярким примером такого автомобиля является pagani huayra. Конструкцию кузова типа «монокок» создатели именуют «карботаниум» – производный термин от углепластика («карбона» в жаргонной лексике) и титана – ключевых материалов конструкции. Монокок из этого материала был опробован на модели Zonda R.