Введение

В мае 2015 года Россия заняла 46-е место в рейтинге Международной дорожной федерации наиболее обеспеченных автотранспортом стран мира, расположившись между Мексикой и Сербией. По данным агентства "Автостат", подготовившего рейтинг, в России на каждую тысячу жителей приходится 271 транспортное средство, включая и коммерческие машины. В Мексике этот показатель составляет 276 машин на тысячу жителей, а в Сербии - 252 транспортных средства.

В середине мая 2015 года ВЦИОМ провел опрос, согласно которому каждый пятый россиянин планирует приобрести автомобиль, причем в большинстве случаев - иномарку. 46 процентов опрошенных планируют приобрести машину в кредит. За 2016 год было продано 1.6 миллиона машин. Экономисты прогнозируют небольшой рост и на 2017 год.

Автомобиль очень сильно повлиял на стиль жизни человека. Он во многом упрощает жизнь человека. Без автомобиля человек не будет успевать за тем ритмом, в котором развивается современная жизнь. Личный транспорт широко используется, как в густонаселенных городах, так и в сельской местности. Благодаря ему, человек может планировать свою жизнь в соответствии с динамичным скоростным ритмом XXI века. Владелец автомобиля получает преимущество не только в скорости передвижения, а так же комфорт, независимость от рейсового транспорта, возможность перевозки грузов.

На сегодняшний день один автомобиль в семье уже не справляется с возложенными на него обязанностями. И поэтому потребителю нужно очень большое количество машин. Над этим работает огромное количество заводов, которые тестируют новые технологии, материалы, программы, для дальнейшего спроса их автомобиля на рынке. Поэтому у каждой марки автомобиля есть своя технологическая

изюминка в конструкции, которая постоянно усовершенствуется. Огромное количество изменений претерпел кузов автомобиля. Кузов является самой большой, самой дорогой и самой ответственной частью легкового автомобиля. За счет использования новых технологий, поучается создать более обтекаемые формы, которые способствуют снижению сопротивления о воздух, более быстрому разгону, хорошие скоростные характеристики, меньше токсичных выбросов, фиксируется снижение вибрации, повышение комфортности в салоне, оригинальное эстетическое восприятие. Поэтому требования к кузову неуклонно повышаются.

Для деталей кузова автомобиля применяется в основном низкоуглеродистая сталь (ГОСТ 9045—70) с содержанием углерода не более 0,08% двух категорий: ОСВ — для штамповки деталей с особо сложной вытяжкой и СВ — со сложной вытяжкой. Обе эти категории листов выпускаются трех марок: 08Ю и 08Фкп— нестареющие и 08кп — стареющие. Для панелей кузова, используют еще алюминиевые листы, произведенные способом нагартовкии и термически упрочненные. Так же, для кузова применяют, композитные материалы стеклопластик, которые представляют собой стекловолокно которое покрывается эпоксидной смолой, в дальнейшем это представляет собой многослойный пирог, карбон - это композитный материал, основу составляют нити из углерода сплетённые под определённым углом с добавлением, в плетение, нитей резины. Пробуют использовать стекло.

Так как кузов очень сложная конструкция, изготавливается в несколько этапов. Сначала листы стали попадают под пресс, где им предают определенную форму и геометрию. Лишние элементы обрезываются или обрубываются. Затем геометрия заготовок проверяется на дефекты. Штампованные заготовки подгоняют между собой и после эти детали свариваются в крупные узлы и с помощью сварки собираются в одно целое. Сварку на современных заводах ведут роботы. Она используется в среде аргона, контактная, соединения на заклепках и/или с использованием специального клея, лазерная сварка. Вся эта сборка очень сложный процесс, так как имеются много нюансов, которые могут повлиять на дальнейшую геометрию кузова. Даже небольшое сварочное место имеет внутреннее напряжение, которое может изменить конфигурацию.

Кузов легкового автомобиля

Кузов автомобиля – это сложная и металлоемкая часть транспортного средства, которая служит для размещения водителя, пассажиров и груза. От состояния данного элемента зависит не только внешний вид автомобиля, но и такие важные параметры, как обтекаемость, комфортность, экономичность, экологичность и безопасны. Все это возможно благодаря использованию новых материалов при сборке кузова.

Всем привычная компоновка кузова (в начала XIX века), представляет собой конструкцию, которая состояла из нескольких крупногабаритных деталей (крыша, капот, панели пола, щиток передка) и большого числа сварных узлов, включающих относительно простые мелкие детали. Конструкция определяла и требования к материалам, и технологиям штамповки и сварки, того времени.

Так, основная масса деталей выполняется из отечественных сталей холоднокатаных прокатов стали 08Ю категорий сложной вытяжки (СВ) и особо сложной вытяжки (ОСВ), а наиболее простые детали — из сталей 08кп и 08пс. Прокат первой группы отделки поверхности, соответствующий категориям вытяжки ОСВ для лицевых деталей кузова.

Зарубежные марки стали. Тонколистовая, холоднокатаная спокойная сталь марки RRST 1405 по DIN 1623 (стандарт на качество), DIN 1541 (стандарт на размеры) с пределом прочности 270—350 МПа, относительным удлинением более 36%, с матовой, чистой поверхностью, толщиной 0,6—0.9 мм (поставляется с интервалом толщины 0,1 мм), используется для видовых (опрашиваемых) наружных панелей (крыша, капот, двери, боковины и т. д.);

Те же сорта стали, которые указаны выше, иногда тонколистовая кипящая сталь марки UST 1203 или UST 1303, т. е. худшего качества, с пределом прочности 270—410 МПа, относительным удлинением 28—32%, той же толщины, что указана выше, используется для невидовых (окрашиваемых), наружных панелей, а также деталей пола (внутренний каркас, усилители, панели пола, поперечины и т.д.);

Горячекатаная стальная лента по DIN 1624 (стандарт на качество), DIN 1606 (стандарт на размеры) марки ST 4 с пределом прочности 280—380 МПа, относительным удлинением более 38%, толщиной 1,5—2,5 мм и больше, используется для деталей, расположенных внизу кузова, особенно большой толщины (усилители, опоры, фланцы и т. д.).

Изначально сборка кузова, рассмотрим на примере (ВАЗ-2101 — ВАЗ-2107) состояла из поточных линий на базе многоточечных сварочных машин и стендов ручной сварки. То есть оборудования, предназначенного для сварки непокрытых сталей. Оно отличалось высокой производительностью, надежностью в эксплуатации, хорошей ремонтопригодностью и в то же время — недостаточной гибкостью, что не способствовало изменению конструкции деталей в процессе модернизации автомобиля или смены модельного ряда, имело ограничения по сварке деталей из оцинкованных сталей. В частности, в последнем случае существенно снижало свою производительность из-за необходимости остановок для проведения периодической ручной зачистки электродов контактных машин.

К моменту постановки на производство семейства автомобилей ВАЗ-2108 требования к кузову изменились. Соответственно другими стали и подходы к его проектированию. Например, кузов ВАЗ-2108, в отличие от кузова ВАЗ-2101, не имеет деталей и узлов, устанавливаемых в процессе доварки черного кузова. Он состоит из каркаса и съемных узлов (двери, капот, крылья), а каркас — из пяти основных узлов: пола, правой и левой боковин, рамы ветрового окна и крыши. В результате конструкция стала более технологичной, в ней снизилось число деталей и узлов. К примеру, если кузов автомобиля ВАЗ-21013 состоял из 536 деталей, то кузов ВАЗ-2108 — из 368. Благодаря этому удалось уменьшить и число сборочно-сварочных операций, и число сварочных точек. (К примеру, последних с 7300 до 4300.) При этом доля сварки в автоматических линиях увеличилась с 45 до 96 %. Итог трудоемкость изготовления кузова снизилась с 9,89 до 6,7 нормо-ч, численность рабочих в цехах сварки — на 350 чел.

Автомобили семейства ВАЗ-2108 были первыми среди отечественных АТС, где для повышения коррозионной стойкости кузова стали применять детали из электрооцинкованного проката. Всего таких деталей 16, а их масса составляет ~11 % обшей массы кузова.

Появление нового типа материала серьезно повлияло и на технологию изготовления кузова. Дело в том, что штамповать детали из оцинкованных сталей гораздо сложнее: покрытие существенно влияет на коэффициент трения в зоне контакта заготовки со штампом и, следовательно, на условия течения металла в процессе формовки и вытяжки; поверхностный слой имеет склонность к шелушению и отслоению в условиях пластической деформации металла-основы и контактного воздействия со стороны штампового инструмента, В силу этих особенностей штамповка электрооцинкованного проката требует дополнительных затрат и ужесточения технологической дисциплины. Например, при рубке заготовок, чтобы избежать отслоений покрытия в зоне реза и последующего их переноса с кромок заготовок на зеркало штампа, нужно очень точно выдерживать зазоры в режущем инструменте. Иначе в процессе штамповки, когда контактные давления очень высоки, сдираемые микрочастицы цинка привариваются к поверхности штампа, постепенно коагулируют и накапливаются в виде достаточно крупных металлических наростов, которые травмируют поверхность листа, оставляя на ней дефекты в виде выпуклостей, что совершенно недопустимо для лицевых деталей кузова.

Вторая группа особенностей оцинкованных сталей — их худшая, по сравнению с непокрытым металлом, свариваемость и повышенный износ сварочных электродов. Потому, что цинковое покрытие увеличивает контактные электросопротивления в парах "электрод — деталь" и "деталь — деталь". Следовательно, уменьшает сварочный ток и количество теплоты в зоне свариваемого соединения. Чтобы компенсировать это явление, сварочный ток приходится увеличивать, в зависимости от типа покрытия, на 5—15 %. Но в условиях высоких токов, температур и давления материал электрода начинает активно взаимодействовать с цинком, образуя легкоплавкие эвтектики (латуни). В итоге электрод по микронеровностям очень "охотно" приваривается к поверхности листа, а при размыкании контакта вызывает повышенную эрозию контактной поверхности. При этом масса данного участка поверхности возрастает, значит, снижаются плотность тока в контакте и диаметр ядра сварочной точки. Кроме того, постепенно образующийся слой латуни на контактной поверхности электрода повышает его электрическое сопротивление и соответственно снижает количество теплоты, выделяющейся в сварном соединении, что также уменьшает диаметр ядра сварной точки.

Переход на горячеоцинкованный прокат выгоден и в экономическом отношении: технологическая себестоимость изготовления данного проката на 10—15 % ниже, чем проката электрооцинкованного. Кроме того, он более технологичен с точки зрения штамповки. Во-первых, в качестве его основы используются высокопластичные стали со сверхнизким содержанием углерода (IF-стали); во-вторых, покрытие из более мягкого металла оказывает то же влияние, что и твердая смазка, т. е. в определенной степени облегчает процесс штамповки, улучшая условия течения металла.

Проблема обеспечения свариваемости горячеоцинкованного проката решается за счет использования сварочных роботов с современными системами управления циклом сварки и автоматической зачисткой электродов. Для снижения затрат на электродные материалы применяются электроды колпачкового типа с внутренним посадочным конусом.

Рассмотрим автомобили выпускаемые в 2017 году. Оцинковка кузова Весты не производится, однако автомобиль, в самом деле, неплохо защищен от коррозии. Осуществляется это путем катафорезного грунтования.

Технология оцинковки кузова наиболее эффективна. В ходе этого процесса кузов автомобиля окунается в ванну, наполненную расплавленным цинком. Температура раствора колеблется в пределах 445-460 °С. Однако данный метод является и наиболее дорогим. На Западе автопроизводители оцинковывают порядка 95% кузовов своих моделей. АвтоВАЗ пока не считает возможным применение подобного метода, так как это подразумевает масштабные модернизационные мероприятия на мощностях заводов и существенные инвестиции. Кроме того, затраты на оцинковку скажутся на конечной стоимости автомобилей Лада.

И зарубежной марки. По информации с официального сайта VW в России кузов автомобиля VW Polo Sedan полностью изготовлен из оцинкованной стали. Используется гальваническая оцинковка, которая надежно противостоит коррозии. Защитный слой предохраняет кузов от окисления в течение всего срока службы автомобиля. Готовый кузов подвергают катафорезному грунтованию, кузов полностью погружают в ванну с раствором электролита грунтовки. Кузов подключен к минусу источника постоянного тока, а плюс образует ряд анодов, расположенных на стенках ванны. В электрическом поле положительно заряженные частицы грунтовки под действием силового поля оседают на поверхности отрицательно заряженного кузова. Окраска кузова трехслойная, с покрытием лака.