Стальной и композитный кузов

Какой материал для кузова автомобиля лучше?

Кузов является одной из самых наиважнейших деталей автомобиля. В его основные качества в первую очередь должны входить безопасность, прочность, относительная при этом дешевизна, но в тоже время он должен быть оптимально удобным для всех пассажиров салона авто и отличаться стилем и дизайном. Согласитесь, что качества эти порой противоречивы, поэтому между производителями нет единого мнения, какой из кузовных материалов наиболее лучше подходит для производства.

Мы расскажем вам о современных кузовных материалах и рассмотрим их плюсы и минусы.

Стальной кузов

Стальной кузов может быть различной вариантности сплава, что дает совершенно непохожие свойства его разновидностям. Так, к примеру, отличной пластичностью обладает листовая сталь, она же и позволяет производить из себя наружные панели деталей кузова, которые порой могут иметь довольно необычную и сложную форму. Логично, что высокопрочные сорта обладают изрядной энергоемкостью и отличной прочностью, поэтому этот вид стали применяют в производстве силовых деталей кузова. Выгодно еще и то, что за всю историю автомобилестроения производителям удалось упростить и отладить мастерство изготовления стальных кузовов, что делает их довольно недорогими.

Именно этот фактор сделал стальные кузова на сегодняшний день самыми популярными на автомобильном рынке.

При всех этих плюсах недостатки у стали все же имеются и существенные. Так, например, неудобно то, что стальные детали имеют не малый вес, а также подвержены коррозийным процессам, что вынуждает производителей использовать приемы оцинковки стальных деталей и параллельно искать альтернативные варианты кузовных материалов.

Алюминиевый кузов

Сегодня все чаще можно услышать об использовании в производстве кузовов для авто такого материала как алюминий. Этот металл, который в народе назвали «крылатым», не подвержен образованию ржавчины на деталях корпуса, а сам алюминиевый кузов при такой же прочности и жесткости весит в 2 раза меньше, чем его стальной собрат. Но и тут есть подводные камни.

При всех своих качествах у алюминия имеется весомый недостаток — это хорошая проводимость шума и вибрации.

Поэтому автопроизводителям приходиться усиливать кузов противошумовой изоляцией, что, в конечном счете, приводит к удорожанию машины, да и сам металл стоит дороже стали. Эти факторы способствуют тому, что ремонт кузова в последующем может потребовать использования специального оборудования.

В итоге, все это приводит к увеличению цены самого автомобиля. Полностью алюминиевый кузов могут позволить себе далеко не все производители, один из немногих — Audi. Но чаще всего приходится идти на компромисс и компоновать алюминиевые и стальные детали в одном кузове. Так, к примеру, в модели BMW пятой серии вся передняя часть кузовного корпуса изготовлена из алюминия и сварена со стальным каркасом.

Пластиковый кузов

Пластик не так давно считался в автомобилестроении наиболее перспективным кузовным материалом. Он легче даже вышеупомянутого алюминия, ему можно придать любую, даже вычурную и замысловатую форму, да и покраска его обходится намного дешевле, ведь провести ее можно уже на стадии производства, используя различные химические добавки. Ну и наконец, этот материал уж точно не знает, что такое коррозия. Но недостатков у пластика гораздо больше и они довольно значимые.

Так, свойства пластика меняются под влиянием различных температур — мороз делает пластик более хрупким, а жара размягчает этот материал.

По этим причинам и ряду других из пластика нельзя изготавливать те детали, на которые оказываются довольно высокие силовые нагрузки, ремонту некоторые пластиковые детали и вовсе не поддаются, и требуют полной своей замены. Именно это привело к тому, что на сегодняшний день из пластика изготавливают лишь навесы, бампера да крылья.

Композитный кузов

Еще одним видом материала для изготовления кузова являются композитные материалы. Это «гибридный» материал, получаемый из нескольких соединенных вместе. Такое производство делает композитный кузов оптимальным по качествам, так как в нем соединяется все лучшее от каждого компонента.

Кроме того, композитные материалы более долговечны, из них можно изготавливать самые крупные и сплошные детали, что, несомненно, упрощает само производство.

К композитным материалам относится, например, углеволокно, которое, кстати, используется в производстве чаще всего. Из углеволокна изготавливают остовы к кузовам для суперкаров.

К минусам данного материала можно отнести трудоемкость при его использовании в автомобилестроении. Иногда даже необходим ручной труд, что, конечно, в итоге сказывается на цене. Еще один недостаток — это практически невозможность восстановления деталей из углепластика после деформации при авариях. Все это способствует тому, что массово автомобили в углепластиковом кузове практически не выпускаются.

У каждого типа кузовов есть свои достоинства и недостатки. Тут уж все зависит от вкусов потребителей, то есть нас с вами.

Удачных вам приобретений и будьте аккуратны!

Кузов из композитный материалов.

С помощью стеклоткани или стекломатов можно создать любую и даже очень сложную форму кузова автомобиля. Кузова из композитных материалов не ржавеют, легко обрабатываются и ремонтируются, обладают исключительной прочностью, способны гасить колебания и просты в изготовлении. Пропитывая стекломат или стеклоткань эпоксидной, полиэфирной или фенолформальдегидной смолой получают стеклопластик. При пропитке стекломатов или стеклоткани фенолформальдегидной смолой получается деталь с высокой температурной устойчивостью и механической прочностью. К тому же у стеклопластиков на этой основе самая низкая стоимость исходного материала. Большую прочность имеют стеклопластики на основе эпоксидных смол, но стоимость их выше.

Изготовление мастер модели.

Прежде чем начать создавать мастер модель, оцените имеющийся подручный материал: ДСП, пластилин, пенопласт, глину, алебастр, гипс. Если есть поблизости глина и песок, можно начинать с них, но наилучшим материалом является скульптурный пластилин. Любые твёрдые поверхности, как застывший гипс или алебастр Вы будете часами шлифовать и спиливать, а пластилин нужно всего лишь поскоблить шпателем или скребком.

Перед началом работ необходимо выровнять площадку. Настил должен быть выровнен по уровню и чем точнее, тем вернее получится мастер модель. На настил устанавливают раму с колесами, а к ним крепится каркас будущего кузова. Каркас изготавливается из любых подручных материалов- фанера, ДСП, пенопласт, монтажная пена. Не забываем уменьшить размер каркаса и оставить место для нанесения пластилина.

Для того чтобы не перекосить кузов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, изготовьте два шаблона. Один с чертёжными размерами вида сверху, другой вида спереди (сзади). Для более точного выравнивания каркаса по высоте используйте гидроуровень.
Далее обмазываем каркас пластилином и формируем будущий кузов автомобиля. Перед Вами широкое поле деятельности: пластилин позволяет срезать слои и образовывать любую поверхность. Заготовьте шаблоны на все криволинейные сечения поверхностей, капот, крыша, двери, облицовка радиатора и т. д. Кроме того, хорошо иметь ровную рейку длиной 3,5…4 м с сечением 20х30 мм. Эта рейка позволит проводить на поверхностях мастер модели лекальные кривые и проверить плавность построенных поверхностей.

Если Вы используете стёкла от серийного автомобиля, а не делаете их на заказ, то установите стёкла на мастер модель. Стекло смачивают водой и устанавливают на мастер модели по предварительно сделанной разметке, которая переносится с чертежа будущего автомобиля на мастер модель.

Так же следует поступить и с серийными приборами освещения, ручками дверей и т.д. по списку, если Вы не собираетесь их изготавливать самостоятельно или делать на заказ. Это позволит избежать многих ошибок проектирования и убережет будущий кузов от многочасовых подгонок нестыкующихся деталей.

Закончив изготовление мастер модели, выверив все ее поверхности и линии, приступают к подготовке ее для изготовления кузова или матрицы. Сделав качественную мастер модель, лучше сделать матрицу, а по ней выклеивать кузов (один, два и более). Стеклопластик позволяет получить качественную поверхности кузова без последующего шлифования.

Прежде чем изготавливать матрицу, необходимо хорошо подготовить поверхность, так как любой выступ и любая впадина точно отобразятся на внутренней поверхности матрицы, а затем и на внешней поверхности кузова. Выровнять поверхности на мастер модели проще, чем на кузове автомобиля, да и лучше эту работу выполнить один раз, а не для каждого экземпляра кузова.

Если Вы изготовили мастер модель из пластилина, то нужно нанести разделительный слой и приступать к выклейке матрицы. Если же мастер модель изготовлена из глины, гипса или алебастра, то необходимо покрасить мастер модель, зачистить и отполировать. После этого необходимо нанести разделительный антиадгезионный слой, для облегчения снятия готовой матрицы. Для получения такого слоя применяют целлофановые, полиэтиленовые, полиамидные и другие полимерные пленки, а также пленкообразующие растворы или полировальные пасты и мастики, которые после высыхания образуют на поверхности тончайшую пленку антиадгезионного слоя.

Вот несколько рецептов самодельных составов для разделительного слоя:

2 части воска и 1 часть скипидара. Воск растапливают на водяной бане, затем снимают с огня и вливают скипидар. Проверьте качество состава, если высохший слой можно отполировать, то состав подходящий, в противном случае добавьте скипидар.
30% парафина, 30% бензина и 40% мыльной воды

Изготовление матрицы.

Мастер модель готова, приступаем к изготовлению матрицы.

Нам понадобится следующий инструмент:

Ножницы для раскроя ткани или матов;
Шпатели различной ширины;
Кисти с жесткой щетиной;
Резиновый ролик для прикатки;
Банки и противни для смолы.

Смолу приготавливают небольшими порциями, так как время до начала отверждения и потери клеящих свойств 40-60 мин. Поэтому Обычно берут 1-2 кг смолы. Смолу готовят согласно инструкции, но предварительно нужно проверить состав на небольшом куске стекломата или стеклоткани, так как клеящие свойства зависят не только от состава и качества смолы, но и от способа соединения слоёв, перемешивания, температуры, влажности окружающей среды и других причин.

Сначала на готовую поверхность наносят, так называемый, декоративный слой (смолы 50% и алюминиевой пудры 50%) толщиной 1 мм и дают ему загустеть до такого состояния, чтобы следы смолы не оставались на пальце («до отлипа»). После этого наносят тонкий слой жидкой смолы и накладывают стеклоткань. Ее прокатывают роликом и обрабатывают жесткой кистью, следя за тем, чтобы не образовывались воздушные пузыри.

Если все же они возникают, то, прорезав пузырь ножницами, «прибивают» его кистью, смоченной смолой.

К первому слою сразу же прикладывают второй спой ткани и «прибивают» его, как и первый. Ни в коем случае нельзя проводить кистью по ткани, так как кисть может потащить за собой ткань и испортить работу.

Если матрица изготавливается из элементов: крылья, двери, капот, крыша, то матрицу нужно сделать разъёмной. Для начала размечаем линии разъёма матрицы, в дальнейшем они станут швами на кузове автомобиля, далее монтируем опалубку разъёма. Делается она из металла, картона или фанеры. В пластилиновую мастер модель опалубка просто втыкается по намеченным линиям, а с твёрдой мастер моделью из глины, гипса или алебастра поступают иначе.
Наклеивают 2-3 слоя стеклоткани на всю мастер модель. Затем, как и на пластилиновой мастер модели, намечают линии разъема матрицы. Разметку следует проводить после полной полимеризации смолы. Затем подготавливают полосы, шириной 80- 100 мм. из металла, фанеры или картона. Один край будущей опалубки вырезают так, чтобы он повторял контуры плоскости, так как его нужно будет ввести в разрез, сделанный для разъема. На полосы наносится, упомянутый выше, разделительный слой. Ножовкой или «болгаркой» разрезают уложенные слои, вводят в зазоры полосы опалубки и дальше проводят выклейку по выше указанной технологии . При раскрое стеклоткани учитывается припуск на плоскости разъема.

Затем, уложив пять-шесть слоев на предыдущие, укрепляют плоскости разъема деревянными брусками. Для этого брусок и отбортованные плоскости стеклоткани попарно смазывают смолой и затем их скрепляют гвоздями, после полной полимеризации смолы борта сверлят и скрепляют болтами и гайками М6 или М8.

Для предотвращения «игры» поверхностей, опалубку укрепляют брусками или накладывают ребра жесткости в виде жгутов стеклоткани, пропитанной смолой. После полимеризации смолы матрицу с мастер модели снимают.

Если разделительный слой был уложен равномерно и без пропусков, элементы матрицы будут сниматься без значительного усилия, нужно только ввести острый предмет в места разъема — отделить кромки стеклоткани от стальных полосок и руками потянуть на себя снимаемый элемент матрицы.

Оголив всю мастер модель проводят контрольную сборку матрицы, затем разбирают ее на элементы.

Выклейка кузова.

Элементы матрицы кузова очищают от разделительного слоя, оставшегося на внутренней поверхности. Затем внутреннюю поверхность шпатлюют и полируют.

Если на внутренней поверхности имеются большие раковины, то шпатлевку лучше производить эпоксидной смолой с наполнителем. Выступы снимают грубым напильником (стеклопластики хорошо обрабатываются), а затем поверхность шлифуют.

Внимательно осмотрев поверхность и убедившись, что на ней нет изъянов, наносят разделительный слой, при этом стараются сделать его как можно тоньше. Разделительный слой обязательно надо отполировать, так как какая поверхность получится на внутренней стороне матрицы, такой же будет и внешняя сторона готовой детали.

На разделительный слой наносят декоративный слой смолы, выдерживают его. Затем наносят жидкий слой, укладывают и прикатывают стекломат или стеклоткань так, чтобы не образовывалось пузырей; первый слой — лицевой слой. Обработав кистью со смолой первый слой, прикатывают второй, за ним — третий и т. д.

Рекомендовать количество слоев трудно, так как толщина композита зависит от толщины стеклоткани. Для того чтобы определить требуемую толщину, лучше всего провести эксперимент на небольших размеров образце. Однако менее 3 мм слой не делают! При использовании кевлара толщина слоя может быть 0,5…1,5 мм.

Уложив последний слой стеклоткани, тщательно прикатывают его резиновым валиком или пропитывают смолой с помощью кисти. После полной полимеризации смолы деталь вынимают из матрицы.

Следует учесть, что избыток смолы приведёт к деформации детали. Опытные мастера советуют наносить новый слой только после полимеризации предыдущего и его зачистки наждачной бумагой.

Если нет времени ждать полимеризации каждого слоя, попробуйте воспользоваться технологией, используемой на промышленном производстве. Деталь, вместе с матрицей помещают в мешок из тонкой мембраны и откачивают воздух. Мембрана плотно обжимает каждый изгиб детали и выдавливает излишки смолы. В таком виде деталь оставляют до полной полимеризации смолы.

Окраска.

Стеклопластик хорошо окрашивается как синтетической, масляной красками, так и нитрокраской. Для этого нужно только обезжирить наружную поверхность, зачистить ее наждачной бумагой, положить один слой грунта, а по нему производить окраску.

Можно предложить и другой метод. В эпоксидную смолу надо добавить 2-3% анилинового красителя. Прежде чем приступить к выклейке панелей с такой смолой, надо выполнить в порядке эксперимента операции окраски на отдельном куске стеклоткани и смолы, так как краска может изменить свой цвет при внесении ее в смолу.

Для первого декоративного слоя следует применять состав: 100 массовых частей смолы ПН-1, 6 частей инициатора и 8 частей ускорителя. Этот слой не только создает блестящую поверхность. но и защищает стекпонаполнитель от воздействия влаги и химикатов.

Окрашенный кузов шлифуют водостойкой мелкозернистой шлифовальной бумагой, полируют пастой или жидкостью для обработки кузова автомобилей.

Кузов из стеклопластика, изготовленный по каркасу автомобиля.

Некоторые конструкторы пришли к выводу, что для изготовления одного образца делать матрицу нецелесообразно.

Существует метод выклейки панелей кузова непосредственно по мастер модели без изготовления матрицы. Было замечено, что стеклоткань, пропитанная смолой и хорошо прикатанная к поверхности мастер модели, повторяет ее рисунок с учетом всех линий кузова. Если при этом последний (наружный) слой сделать декоративным, то фактически готова форма кузова автомобиля, и при соответствующей шпатлевке имеется возможность из этой заготовки изготовить кузов автомобиля. Удалив из внутренней части скорлупы оставшиеся части мастер модели, можно разрезать получившийся кузов на элементы, подклеить к ним той же смолой внутренние декоративные и несущие элементы и установить все на раму автомобиля. При таком изготовлении кузова требуется тщательно наложить каждый слой ткани и проверить поверхности на блики. При неправильном выполнении этих операций неоправданно возрастает расход шпатлевки при доводке и подготовке к окраске.

Данная статья была подготовлена по материалам книги «Я строю автомобиль» В. Захарченко и И. Туревский изд. «Машиностроение» 1989 г.

Закат эпохи стали. Почему мы скоро увидим пластиковые автомобили на улицах города

Сталь широко используется во всех областях промышленности начиная со времен второй индустриальной революции. Однако пик ее потребления уже миновал, и сегодня все чаще сталь заменяют другими материалами.

Тенденцию отказа от металла можно проследить и на примере использования пластиков в автомобилестроении. Начиная с 1970-х годов доля металлических частей в автомобиле неуклонно снижается: если ранее обычный автомобиль на 79% состоял из стали, то на сегодняшний день доля металла в автомобиле — около 55%. Пластмассы, напротив, показывают устойчивый рост: с 6% в начале 1970-х до 18% к 2022 году, а резины — с 2% до 7%. Сначала может показаться, что пластики используются лишь в отделке салона, однако их можно найти в кузове, в подвеске и даже в двигателе машины.

Сегодня в легковом автомобиле применяется 150-200 кг пластмасс, но уже к 2022 году это количество может возрасти до 300 кг, что будет сопровождаться уменьшением веса автомобиля.

По оценкам экспертов, мировой спрос на конструкционный пластик для применения в автомобильном производстве уже в ближайшем будущем будет расти на 7% в год. Можно с уверенностью сказать, что автомобиль будущего будет содержать гораздо больше полимеров, чем сейчас. Это обусловлено рядом причин, которые я постараюсь описать ниже.

Чем выгодно внедрение пластиков в автомобилестроении?

Безусловно, внедрение инноваций объясняется экономической целесообразностью. Ключевым преимуществом пластиков над металлом является легкость: в среднем пластиковые детали весят на 25-30% меньше, нежели стальные. Уменьшение веса автомобиля, в свою очередь, позволяет снизить потребление топлива. Поэтому данный тренд имеет понятную практическую подоплеку для автомобилестроительных концернов. Производители стараются снижать вес кузова автомобилей, чтобы компенсировать увеличение количества деталей, связанных с безопасностью, а также электронных приборов.

Применение углеродного волокна и композитов с полимерной матрицей позволяет снизить его на 25-70%. Например, болиды «Формулы-1» состоят преимущественно из пластиковых и композитных материалов, и именно применение пластиков позволяет существенно уменьшить вес, улучшить динамические характеристики и увеличить скорость гоночных автомобилей. Меньшее потребление бензина, в свою очередь, делает машины с использованием пластмассовых композитов более экологичными.

Но количество полимеров растет не только в болидах. В городских автомобилях тоже становится все больше пластиковых частей.

Причин тому несколько. Во-первых, опять же, легкость, экономия топлива и, как следствие, экологичность. На Западе спрос на машины с большим потреблением горючего в целом снижается. Люди все чаще покупают автомобили-гибриды, которые наносят меньший вред окружающей среде. Lightweight revolution — стремление максимально снизить вес автомобиля за счет применения различного рода инноваций — также способствует борьбе с загрязнением атмосферы.

Например, такие тренды поддерживаются в Европе на государственном уровне, поэтому автомобильные компании готовы дальше работать в этом направлении. Сегодня глобальная индустрия автомобилестроения сталкивается с ужесточением требований к уровню выбросов углекислого газа: например, Европарламент проголосовал за сокращение средних выбросов CO₂ автомобилями до 95 граммов на километр в 2022 году с переходным периодом в год и введением «суперкредитов». В 2015 году правила ЕС ограничивали средние выбросы в 130 г/км и устанавливали рекомендательную норму 95 г/км на 2022 год. Однако ответственные автопроизводители самостоятельно начали проявлять инициативу по достижению максимальной энергоэффективности транспортных средств намного раньше, поэтому ученые уже в течение долгого времени снижают вес автомобиля при помощи инновационных материалов.

В российском автопроме процесс замены металлических частей пластиковыми идет значительно медленнее. Например, количество пластиков в автомобилях российских марок не превышает 10% от общей массы автомобиля. Такое отклонение от тренда обусловлено двумя факторами. Во-первых, в России нет такого масштаба производства конструкционных пластиков. Из всех полимеров, которые производятся на территории России, лишь 5% предназначены для автомобилестроения. Во-вторых, сказывается консервативный подход в разработке новых моделей машин.

Разрыв можно сократить следующими способами: развитием собственного производства полимерных деталей или переориентацией отечественных автомобилестроительных компаний на производство новых марок машин, которые будут соответствовать западным стандартам проектирования в сфере использования полимерных комплектующих.

Инновационные пластики

Крупнейшие автомобилестроительные компании сотрудничают с химическими концернами, чтобы активно внедрять новейшие разработки в производство. Например, концерн специальной химии Lanxess изготавливает детали для автомобилей Porche, Skoda: от частей подвески до коробки передач и деталей двигателя.

Ежегодно крупные немецкие химические концерны инвестируют огромные суммы в создание новых пластмасс, которые будут применяться в автомобилестроении. Сейчас при производстве автомобилей используется более 100 видов пластика: они различаются по степени жесткости и сопротивления, а также по весу.

Например, из полипропилена делаются некоторые части двигателя, колпаки колес и приборная панель; полиуретан применяется в сиденьях, полиэтилен — в ковриках, полиамид — в шестернях, рычагах включения привода, корпусах предохранителей, бензобака и аккумулятора. Привычный в быту поливинилхлорид (ПВХ), из которого делают натяжные потолки и линолеум, используется для изготовления проводки. Поликарбонат, один из наиболее ударопрочных термопластов, может заменить большинство металлических частей автомобиля. Для таких инвестиций есть множество причин. Несколько из них я перечислю ниже.

Многие скептически относятся к пластиковым композитам, так как думают, что этот материал неустойчив и ненадежен. Можно заверить, что это мнение ошибочно, так как высокопрочные армированные пластики имеют более высокие коэффициенты жесткости, сопротивления и термоустойчивости, нежели металл. Например, некоторые полиамиды во время краш-тестов показывают лучшие результаты по сравнению с листовой сталью. Однако стоит сказать, что и минусы у них есть: составные части из полиамида являются более дорогими по сравнению с металлическими.

Говоря о дополнительной жесткости, надо отметить, что пластики можно армировать: применение армированных волокон увеличивает прочность конструкции и обеспечивает термостойкость деталей. Например, армированные волокна используются для изготовления деталей приборов, которые подвергаются тепловым воздействиям.

Помимо lightweight revolution еще одним преимуществом пластиков над сталью является долговечность материалов: они не подвержены коррозии, а также обладают большой термоустойчивостью. Использование звукопоглощающих композитных материалов в отделке салона также улучшает шумоизоляцию.

Помимо всех перечисленных выше факторов использование пластиков также обеспечивает простор для различных конструкционных и дизайнерских решений. Термопластичные полимеры поддаются переработке, из них можно получить детали различной формы и цвета. Таким образом, внедрение пластиков может сильно изменить и внешний вид автомобиля будущего. Также пластик и пластмассовые композиты хорошо подходят для массового производства. Уже сегодня получает распространение 3D-принтинг различных деталей, в ближайшее время аддитивные технологии постепенно будут внедряться в производство.

Преграды на пути массового внедрения пластика в автомобилестроение

Несмотря на, казалось бы, радужные перспективы применения пластиков в автомобилестроении, по-прежнему существует ряд аспектов, которые препятствуют их повсеместному внедрению. В основном они связаны с ценовым фактором: пластиковые детали дороже в изготовлении, нежели разные типы металла, которые используются в автомобилестроении. Кроме того, технологический процесс создания высококачественных пластиков на порядок сложнее производства деталей из сплавов. Полный переход на пластиковые материалы повлечет за собой необходимость в замене промышленного оборудования, что обойдется производителям деталей для автомобилей существенными затратами. Также недостатком для компаний, производящих автомобили, является небольшой опыт работы с пластиками. Вот почему они не спешат форсировать события.

Для конечного пользователя, конечно, вопрос цены всегда имеет одно из первостепенных значений: в последние годы мировые цены на нефть существенно снизились, что позволяет им купить автомобиль с большим количеством потребляемого топлива, потратив меньше денег в краткосрочной перспективе. В таких условиях большой соблазн не задумываться о долгосрочной выгоде и экологии. Так, цены на нефть становятся своеобразной преградой на пути энергосберегающих инноваций. Несомненно, проектирование автомобилей со сложным сочетанием материалов — непростой процесс, кроме того, массовое принятие новых разработок всегда потребует времени.

Несмотря на все трудности, доля пластиков в современных автомобилях неуклонно растет. Чтобы полностью реализовать потенциал этих технологий необходимо более интенсивное сотрудничество автомобилестроительных и химических концернов, которые производят подобные детали и обладают соответствующим опытом.

Стальной и композитный кузов

Электронный научный журнал “ТРУДЫ ВИАМ”

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
“ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АВИАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ”
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

О Журнале
Редакционный совет
Правила направления, рецензирования и опубликования статей
Этические нормы
Открытый доступ к содержанию журнала
Свежий номер
Архив
Архив 1932-1994
Наши авторы
Контакты

Авторизация

Статьи

2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013

Применение композиционных материалов осуществляется во все более широких масштабах. В автомобилестроении композиционные материалы используются уже много лет, и с каждым годом объем их применения растет. Если раньше ПКМ использовались в основном в качестве отделки салона и в деталях, не несущих значительных нагрузок, то в настоящее время полимеры стали применяться в крупногабаритных корпусных деталях, а зарубежные компании, такие как BMW, Ford, Mercedes, Audi, и вовсе изготавливают автомобили, кузов которых полностью состоит из композитов.

Введение

В последние годы функции полимерных материалов в любой отрасли промышленности несколько изменились. Еще в 60-х годах прошлого столетия, благодаря предложению начальника ВИАМ, члена-корреспондента Академии наук СССР Алексея Тихоновича Туманова, в Советском Союзе началось создание полноценного производства композиционных материалов [1]. Полимеры стали применять для все более и более ответственных деталей. Так, из них изготавливают все больше относительно мелких, но конструктивно сложных и ответственных деталей машин и механизмов, в то же время все чаще полимеры применяются для изготовления крупногабаритных корпусных деталей, несущих значительные нагрузки. В настоящее время полимерные композиционные материалы (ПКМ) стали одними из основных конструкционных материалов [2] – перечень деталей автомобиля, которые в тех или иных моделях изготавливают из полимеров, занял бы не одну страницу: кузова и кабины, инструменты и электроизоляция, отделка салона и бамперы, радиаторы и подлокотники, шланги, сиденья, дверцы, капот. Более того, несколько разных фирм за рубежом уже объявили о начале производства цельнопластмассовых автомобилей.

Композиционные материалы можно без сомнения отнести к наиболее перспективным продуктам как современного, так и будущего промышленного производства. Во ФГУП «ВИАМ» разработаны «Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года», аналитический обзор выполнен в рамках реализации комплексного научного направления 13. «Полимерные композиционные материалы», раздел 13.2. «Конструкционные ПКМ» [3].

Материалы и методы в автомобилестроении

Композиционные материалы – это в первую очередь продукция из углеродного волокна, которая используется, например, в автомобилестроении уже много лет, и с каждым годом объем применения таких материалов растет. Наиболее важное преимущество углеволокна – небольшая плотность и высокая прочность. Углепластик в 5 раз легче стали и в 1,8 раза легче алюминия. Использование композитов в автомобилестроении позволяет снизить массу транспортного средства на 20–25%, за счет этого заметно повышается эффективность работы двигателя и снижается расход горючего.

Углеродные волокна производят из синтетических и природных волокон на основе полимеров. В зависимости от режима обработки и исходного сырья получают материалы разной структуры и с разными свойствами. В этом заключается главное преимущество композиционных материалов, которые можно создавать с изначально заданными свойствами под определенные цели [4–12].

Признанными лидерами в промышленном освоении композиционных материалов в автомобилестроении стали Япония и США.

Первое, что позаимствовали конструкторы и разработчики у легкомоторной авиации – это возможность формировать кузовные панели из композитов практически любой формы и размеров. Неудивительно, что стеклопластики и углепластики моментально нашли свое применение в строительстве болидов «Формулы-1».

Значительное снижение массы кузова (почти вдвое) давало немалые преимущества, но за рекордные показатели пришлось платить значительным удорожанием и усложнением технологии изготовления. Кузов из стеклопластика или углепластика приходилось формовать практически вручную, с постоянным и непрерывным контролем всех технологических операций. Брак не допускался, каждая из панелей была штучным товаром, что-либо восстановить или исправить после формовки уже невозможно. Конвейерная сборка, даже самых элитных моделей, была основой любого автомобильного завода, иначе затраты на производство не покрывались доходами от реализации автомобилей. Даже такие неоспоримые преимущества, как экономия топлива, улучшение динамических свойств машин, гарантия на отсутствие коррозии на 50 лет, не были настолько привлекательными в глазах покупателей, чтобы платить за новинку двойную цену.

Анализ и испытания армированных стекловолокном композиционных силовых элементов неожиданно показали, что в роли несущих элементов конструкции, призванных поглотить основную энергию удара, композиты значительно уступают металлу – как минимум в 2 раза. Можно было бы подвести итог – внедрение пластиков и пластмасс в конструкцию автомобиля не принесло желаемого эффекта и оставило основные доминирующие позиции за высококачественной сталью и легкими сплавами.

Возвращение разработчиков к применению композиционных материалов отмечено экспертами совсем недавно и совпало с появлением на рынке гибридных автомобилей и «чистых» электромобилей. Электрический привод в большинстве перспективных моделей подразумевает наличие значительной дополнительной массы электробатарей или топливных элементов. Ресурс, пробег и динамические качества электромобилей жестко зависят от массы машины. При этом модели, рассчитанные на эксплуатацию в городских условиях, выполнены с высоко поднятым центром тяжести и маленьким расстоянием между осями. Небольшие габариты машины позволяют легко находить место для парковки и протискиваться в автомобильных пробках. Высокий центр тяжести приводит к склонности автомобиля к повышенной опрокидываемости. Композиционные материалы снижают массу конструкции практически до 30%, а тяжелые батареи, расположенные в максимально низком положении, смещают положение центра тяжести машины до гарантированно безопасного. В этом случае применение композиционных материалов дает ощутимый экономический эффект.

Изменились также технологии производства деталей из композитов. В настоящее время они изготавливаются (как и металлические узлы) на роботизированных линиях. Для упрощения монтажа в точках сопряжения с другими деталями при формовке узла запрессовываются металлические элементы крепежа. Такой способ позволяет применять сварку, болтовое и клепаное соединения. Любые колебания и знакопеременные нагрузки воспринимаются такими изделиями (так же как металлическими) без риска развития усталостных трещин и расслоения панелей [13].

Наблюдая технический прогресс в области развития и применения композиционных материалов, можно уверенно констатировать, что в ближайшем будущем появятся серийные автомобили с полностью композитным кузовом и многими узлами и агрегатами.

Рассмотрим каков прогноз развития применения ПКМ в автомобильной промышленности. Специалисты компании IHS (штат Колорадо, США) прогнозируют, что применение полимеров в автомобилестроении будет расти (рис. 1).

Рис. 1. Прогноз применения углеродных композитов до 2030 г.

В настоящее время в среднестатистическом автомобиле содержится

200 кг того или иного вида пластических масс, но уже к 2022 г. этот показатель превысит отметку в 350 кг. Такие данные приводит аналитическая компания IHS. Но еще больший прогресс ожидается в сегменте углепластиков – их применение к 2030 г. вырастет в 3 раза – с 3,4 до 9,8 тыс. тонн.

Специалисты компании IHS также отмечают, что индустрия автомобилестроения является быстрорастущей и очень привлекательной отраслью для химической промышленности. Если в 2003 г. производство автомобилей составляло 56,9 млн автомобилей в год, то к 2022 г. этот показатель вырастет до 104,1 млн. Как и во многих других отраслях, рост данного рынка в основной своей массе будет обеспечен Китаем [14].

Применение в автомобилестроении деталей и узлов, производимых на основе полимерных и композиционных материалов, с каждым годом расширяется. В настоящее время в структуре сырья для автокомпонентов доля полимеров (в % от стоимости среднестатистического автомобиля) находится на третьем месте после металлов (рис. 2).

Применение пластиков при производстве технических изделий обеспечивает: снижение массы конструкции при ее высокой прочности; высокий уровень безопасности по электрической прочности – трекингостойкости и дугостойкости; высокий уровень стойкости к УФ излучению; возможность использования красителей для создания цветовой гаммы изделий.

Рис. 2. Материалы, используемые в автомобилестроении

Использование ПКМ в автомобиле позволяет снизить его массу на 15–30%, а снижение массы на 100 кг приводит к снижению расхода топлива на 0,5 л на каждые 100 км. Конечно, высокотехнологичные конструкционные полимеры не экономичнее стали или алюминиевого сплава и процесс формования деталей из полимеров длительнее, чем штамповка стального листа, однако им не требуется защита от коррозии.

По сравнению с американскими производителями автомобилей, у которых доля полимеров в общей массе среднего легкового автомобиля составляет 11–13%, в легковых автомобилях российского производства эта цифра всего 4–9% (рис. 3).

Рис. 3. Весовое содержание полимеров в различных моделях автомобилей

Как утверждают эксперты, это обстоятельство обусловлено двумя основными факторами. С одной стороны, низкую долю полимерных комплектующих в условно современных моделях отечественных марок (Lada Kalina, Lada Priora) можно объяснить достаточно консервативным подходом при разработке этих моделей. При разработке новых отечественных автомобилей дизайнеры и инженеры вынуждены учитывать как реальное состояние локального рынка автокомпонентов, так и технические возможности существующих автозаводов: не рекомендуется закладывать в проект нового крупносерийного автомобиля использование деталей и материалов, которые невозможно изготовить даже в будущем. Так, на небольшую долю полимеров в отечественных моделях косвенно влияет низкий технологический уровень развития индустрии пластиковых автокомпонентов. С другой стороны, производителям автокомпонентов невыгодно брать в серийное производство те или иные полимерные детали, если партия таких деталей будет ниже некоего экономически оправданного минимума, т. е. индустрия локальных автокомпонентов не получает должного стимула для развития в том числе и потому, что отечественный автопром не производит достаточно много автомобилей [15].

По сравнению с работниками отечественного автопрома зарубежные коллеги чувствуют себя более уверенно в этой области.

Компания BMW инвестировала 533 млн долл. в освоение промышленного производства модели электромобиля i3. Кузов нового электромобиля BMW i3 в значительной степени выполнен из углепластика, что дало возможность увеличить массу электрической батареи на 250–350 кг. Фактически кузов сделан из синтетического материала, усиленного углеволокном. Кузов из такого материала на 50% легче стального и на 30% – алюминиевого. Структурные элементы из нового материала могут легко комбинироваться с алюминиевыми кузовными панелями или металлизироваться (рис. 4) [16].

Рис. 4. Автомобиль марки BMW

В 2013 г. компания Ford представила легковую модель Fusion, которая оказалась на 25% легче своего серийного предшественника за счет применения углеволокна для силовых конструкций сидений, панели приборов и картера. В настоящее время концерн Ford совместно с химической компанией DowAksa и американским центром инноваций реализует крупный проект по созданию принципиально нового средства передвижения с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Идея основана на широком использовании в автомобиле углеродных волоконных композитов.

Первые позитивные результаты уже нашли отражение в модели Ford GT. Эксперты отмечают улучшенную управляемость и быстрый разгон машины, чего трудно добиться без придания отдельным компонентам повышенной гибкости и жесткости. Из углепластика изготовлен кузов. Колесные диски представлены специальными алюминиевыми сплавами. Это дало возможность снизить массу болида на 12%. Всего же концерн предполагает уменьшить массу крупногабаритных кроссоверов на 300 кг. Наноматериалы использованы в автомобильной краске, что предотвращает порчу поверхности от царапин и мелких сколов.

Углеродное волокно также применяет концерн Mercedes, детали из которого внедряются для замены стальных компонентов. Из них изготавливают корпуса моторов и несущей системы балочной конструкции. В обновленной серии модели SL65 Black Series благодаря нововведениям масса кара снизилась на

170 кг, что позволило повысить эффективность автомобиля в целом.

Специалисты автомобильного гиганта Audi также много внимания уделяют расширенному применению в своей продукции ПКМ. Так, в концерне намерены все пружины выполнять из особо прочных стекловолоконных полимеров. Новые разработки только этих компонентов приведут к снижению массы пружин на 40%, а машины – на 5 кг, соответственно уменьшится расход топлива. Помимо стекловолокна в изделиях будут применяться углеродные пластики и алюминиевые сплавы. В настоящее время новые конструкционные материалы проходят апробацию в деталях для средних седанов, но в скором времени из них предполагается изготавливать пружины для тяжелых грузовиков, работающих в условиях повышенных нагрузок. Такие материалы нуждаются в особой прочности, эластичности и жесткости. С этой задачей можно справиться с помощью скрученных стекловолокон, усиленных эпоксидной смолой и другими компонентами. Пружины из сложных высокотехнологичных ПКМ в отличие от стальных не подвержены коррозии, нейтральны к реагентам и химикатам, используемым на автомойках. Помимо этого, такие пружины экономичнее при изготовлении, так как процесс менее энергетически затратный. Для их выпуска не нужны большие мощности со сталеплавильными печами, а достаточно небольших цехов [17].

Научно-производственное объединение «Урал» (г. Челябинск, Россия) для завода «КамАЗ» поставляет 20 наименований деталей, выполненных из углепластика (рис. 5). Например, одной такой деталью является баллон высокого давления для автомобилей, работающий на газовом топливе. Таких баллонов на каждой машине шесть штук, они используются в системе торможения. В настоящее время основной проблемой при применении стальных экземпляров является то, что они ржавеют, а детали, изготовленные из композитов, будут по сути «вечными» [18].

Рис. 5. Композиционные материалы в автомобилестроении

В России выпускаются многоосные колесные машины высокой проходимости, такие как ЗИЛ-БАЗ-135 с кабиной, мотоотсеком и облицовкой из композиционных материалов и плавающая колесная машина ЗИЛ-1Э5П с несущим (безрамным) корпусом из композитов. Опыт создания из ПКМ многочисленных деталей: корпусов, кузовов, рам, кабин, рессор, топливных баков, ободьев колес и т. д. – доказывает широкие возможности применения композитов в колесных машинах [19].

В автомобиле нового поколения «Урал NEXT», производство которого началось в 2015 г., применены современные литьевые полимеры, имеющие высокие механические свойства и обеспечивающие технологичность производства, – полиамид (PA) и полидициклопентадиен (PDCPD) – см. таблицу. Применены пластики в основном российского производства. На организованном автозаводом «Урал» летом 2016 г. тест-драйве в условиях, максимально приближенных к реальным, его участники, помимо прочего, испытывали полимерный капот грузовика на прочность – ударяли по нему тяжелыми молотками несколько десятков раз, при этом ни малейшего следа деформации на капоте не возникло [20].

Доля ПКМ в отечественных автомобилях

Оцинковка кузова: какие автомобили лучше защищены от коррозии

Надежно защитить кузов машины от коррозии — приоритетная задача изготовителя. Но сегодня, в условиях жёсткой конкуренции и финансового кризиса, многие концерны выбирают дешёвый вариант — штампуют машины со слабым кузовом. И лишь некоторые, по праву названные гигантами автопрома, действительно заботятся о долговечности металлического остова, выпуская оцинкованные автомобили.

Полная или частичная обработка

Коррозия — главный и очень опасный враг металла. Сначала еле заметный жёлтый налёт на деталях, затем вздутие лакокрасочного покрытия и, наконец, явное гниение панелей кузова, все это происходит из-за агрессивного и постоянного воздействия воды, грязи, песка. Свою отрицательную лепту вносят температурные перепады, механические повреждения и химические реагенты, которыми посыпают дороги общественного пользования.

Чтобы предотвратить данную проблему, кузов ещё на стадии производства специально защищают от ржавления, покрывая слоем цинка. Но подавляющее большинство современных авто подвергаются только средней или минимальной обработке. От такой частичной защиты, хотя и успешно оберегающей детали первое время, ничего не остаётся по истечении 2-3 лет эксплуатации. Сами дилеры рекомендуют на таких машинах проводить добавочную обработку панелей от ржавления, особенно скрытых полостей, ниш, швов, днища.

Полностью оцинкованный кузов автомобиля не подвержен воздействию коррозии долгое время — почти 30 лет. Всё зависит от типа цинкования (об этом подробно будет написано ниже) и условий эксплуатации автомобиля.

Методы оцинковки кузова автомобиля

В машиностроении различают несколько типов оцинковки кузова автомобиля. Рассмотрим каждый из них подробно.

Горячий (термический) метод

Классический и наиболее лучший вид обработки, подразумевающий опускание сухого кузова в ванну с расплавленным цинком. Температура в ёмкости может варьироваться в пределах 500-4000 градусов Цельсия. На обработанные таким способом автокузова производитель даёт гарантию от 15 лет и выше.

Полное погружение в горячий цинк делает металлические панели невероятно устойчивыми к коррозии, вечными. Даже повреждённые участки кузова, сколы и трещины, со временем самовосстанавливаются — затягиваются тонким слоем цинковых отложений. Да и вообще, данный термический метод, хотя и более затратный, обеспечивает толщину защитного слоя в 2-15 мкм.

Изначально такой тип цинкования применялся на немецких заводах «Ауди». Первым же оцинкованным автомобилем стал Audi A80. Далее, этот метод взяли на вооружение «Вольво», «Порше» и другие автопроизводители. Сегодня, несмотря на высокую стоимость технологии, горячую оцинковку проводят не только на кузовах машин люкс-класса. В горячую ванну с цинком помещает иномарки Chevrolet (модель Corvette) и Ford (Explorer, Focus, Fiesta и Mustang).

Конечно, этот метод широко используют гиганты автопрома:

Audi — пионер в области термической обработки кузова, мировой лидер в этой сфере. Автомобили немецкого бренда редко попадают в ремонт из-за внешних повреждений, разве что после серьёзных ДТП. Ингольштадтский производитель в полной мере применяет технологию горячей оцинковки — проводит частичную, полную или комбинированную обработку. Например, на моделях A4 в цинковый расплав помещают отдельные части кузова. А кузова таких моделей, как Q5, целиком погружают в ванну.
Этот Штутгартский бренд всегда старается поспевать за всем лучшим. Полноценная и частичная обработка цинком кузова — один из способов выделиться среди конкурентов. Первым авто производителя, получившим полностью оцинкованный кузов, стал «Порше 911». Это произошло в 1989 году. Кузов модификации 911 Carrera частично подвергли односторонней горячей оцинковке. Эта же версия с 1999 года обрабатывается нержавейкой полностью.
Шведский Volvo. Как и Audi, подвергает цинкованию практически все свои модели. Популярный способ — двухсторонняя горячая обработка или погружение остова в расплав.

Безусловно, такие оцинкованные авто стоят на порядок выше аналогов. Однако, учитывая затраты на кузовное восстановление, цена их вполне окупается за время эксплуатации. Разве неправда, что если машина прослужит больше 15 лет без ремонта, никаких денег на её покупку не жалко?

Состояние кузова Ауди 100 после 23 лет эксплуатации!

Гальванический способ обработки

Это уже купание в ванне с цинкосодержащим электролитом. Нержавейка осаждается на поверхности металла благодаря воздействию электричества, а не высокой температуры. Метод, который взяли на вооружение в целях экономии, сегодня активно применяется большей частью автопроизводителей.

Процедура гальванической обработки выглядит примерно так:

сам кузов или его панели погружают в ёмкость, наполненную кислотным раствором цинка;
сюда же подсоединяется минусовой вывод от 220 В;
ёмкость подключается к плюсу — начинается электролиз.

Метод гальваники делает автомобиль менее устойчивым к ржавлению, но обеспечивается почти идеальная равномерность защитного покрытия. Получается невероятно красивый, гладкий и блестящий кузов. Толщина защитного слоя при гальванической обработке составляет 5-20 мкм. Гарантия производителя не превышает 10 лет.

Поскольку гальваническая обработка даёт сравнительно худшую защиту от коррозии, некоторые производители утолщают слой до 9-25 мкм, применяют высоколегированную сталь и добавляют прочный слой грунтовки.

Известные марки, которые используют гальваническую обработку:

Chevrolet;
Skoda;
Toyota — почти все модели;
Mitsubishi.

Любителями гальванического метода являются и знаменитые немецкие гиганты: BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen. Они используют специальную сталь и наносят внушительный слой дорогого лакокрасочного покрытия, тем самым защищая кузов почти так же хорошо, как и «Ауди» со своей термообработкой.

Холодная оцинковка

Самый дешёвый способ защитить железо от коррозии. В последние годы получил широкое распространение среди бюджетных марок авто. Обработка в данном случае представляет не что иное, как напыление или окрашивание металлических панелей грунтом с содержанием высокодисперсного цинкового порошка. В готовом защитном покрытии содержание цинка не превышает 90-93%.

Такой способ обработки кузова взят на вооружение китайскими и некоторыми корейскими производителями. Часто ими используется урезанная оцинковка, когда задняя сторона кузовной панели просто грунтуется и окрашивается. Это позволяет значительно сэкономить, да и автомобили долгое время остаются свеженькими. Процесс гниения остаётся незаметным, так как происходит на обратных сторонах деталей.

Места кузова, которые быстрее всего гниют

Автомобили с оцинкованным кузовом: полный список

Список автомобилей с оцинкованным кузовом смотрите в таблице ниже.

Автомобили российского производства, проходящие оцинковку

Кузова моделей «АвтоВаза» подвергают частичной холодной оцинковке или холодной оцинковке узловых соединений. «Лада Приора» последних модификаций покрывается цинком лучше всех — на 80-90%. На «Ладе Веста» оставляют необработанным только пороги, на Xray — крышу. Второе поколение «Лады Калина» окрашивают нержавейкой везде, кроме капота, крыши и лонжеронов. «Лада Гранта» оцинковывается по минимуму — только крылья и двери.

УАЗ Hunter, Pickup, Patriot, 23602-cargo до 2014 года оцинковывали частично холодной оцинковкой, как и Вазы. Но с 2014 года стали применять полную гальваническую двухстороннюю оцинковку с защитным слоем 9-15 мкм.

С 2009 года автомобили производства ГАЗ (Gazel, Sobol, Siber) обрабатываются методом частичной холодной оцинковки. Этим же способом защищают кузова всех модификаций Gazel Next. Остальные модели, присутствующие на рынке сегодня, подвергаются холодной оцинковке узловых соединений.

Как узнать, проходил ли автомобиль антикоррозийную процедуру обработки цинком

Информацию об этом можно найти в технической документации на автомобиль. Если не удалось найти в бумагах слово «цинк», кузов вряд ли чем-то защищён от коррозии.

Чтобы определить наличие оцинковки кузова автомобиля без бумаг, придётся сильно потратиться. В частности, обратиться за услугой в специализированный центр или довериться информации, приведённой в интернете.

О частичной защите или полном её отсутствии можно судить и по стоимости автомобиля. Бюджетные модели редко оцинковывают, тем более одним из качественных способов. Их просто обрабатывают недорогими красками и материалами. К таким авто можно отнести азиатские машины эконом-класса.

Марки и модели авто с оцинкованным кузовом

Практически все детали и узлы автомобиля при необходимости можно относительно легко заменить, даже если речь идёт, например, о двигателе с трансмиссией. Но что делать, если в негодность пришла кузовная деталь? С капотом и дверьми проблем меньше, а как заменить стойки или днище? А ведь именно они подвержены наибольшему воздействию внешних факторов: влаги, грязи, ударов камней. Если на кузове образовался очаг коррозии, стоит ненадолго пустить процесс на самотёк, и остановить распространение ржавчины будет крайне сложно. Поэтому так важно обеспечить комплексную защиту кузова, особенно в тех местах, которые не покрыты заводской краской. Впрочем, лакокрасочное покрытие нельзя назвать надёжной защитой от коррозии: достаточно маленькой царапины или малозаметного скола, чтобы вода, контактируя с воздухом и металлической поверхностью, привела к его окислению.

Решение проблемы есть – покрытие кузовных деталей тонким слоем цинка. Оцинковка, выполненная в заводских условиях, считается самым качественным и надёжным протекторным средством против коррозионных процессов. За примером далеко ходить не нужно – знаменитые Audi, произведённые в конце 80-х, то есть около тридцати лет назад, и сегодня дадут фору гораздо более молодым конкурентам, если говорить о состоянии кузова. Пускай у них практически не осталось узлов, не подвергавшихся восстановлению или замене, но можете не сомневаться, что за всё это время ремонт кузова на таких машинах не производился. Так что если вы планируете приобрести новый или подержанный автомобиль, следует заранее поинтересоваться, имеет ли кузов данной модели заводскую оцинковку. Именно эту тему мы и намереваемся рассмотреть с максимальной тщательностью.

Методы оцинковки автомобилей

Для отшлифованной, но не обработанной конструкции из стали достаточно одного дождя, чтобы запустить процесс окисления металла. Наличие нескольких слоёв лакокрасочного покрытия защитит поверхность от воздействия влаги, но кто защитит само ЛКП? В условиях дефицита свободного пространства в современных городах найти машину с непоцарапанным кузовом – непростая задача. А ведь и маленькой, но глубокой царапины достаточно, чтобы в этом месте появилась ржавчина, распространяясь на близлежащие области.

Поэтому металлические поверхности, подвергающиеся активному воздействию внешней среды, остро нуждаются в дополнительной обработке. Существует немало методов создания такого защитного слоя, но одним из самых эффективных и доступных по стоимости принято считать цинкование. Именно цинксодержащее покрытие обеспечивает кузову автомобиля оптимальные по большинству параметров защитные свойства. Доказательством того, что автомобили с оцинкованным кузовом намного меньше страдают от окисления металла, является повышенная гарантия, срок которой для таких машин может составлять от 6 до 25-30 лет.

Существует 6-7 методов нанесения на стальную поверхность цинкового покрытия, но в автомобилестроении используется только три из них:

метод горячей оцинковки;
гальваническая обработка кузова ТС;
холодная оцинковка.

Отметим, что последний способ используется преимущественно в кустарных условиях. Автомобилестроители предпочитают гальванизацию и горячее цинкование, при этом термический метод с точки зрения надёжности, качества и долговечности покрытия считается более предпочтительным по следующим причинам:

при горячем методе обработки сопротивляемость металла коррозионным процессам сохраняется более продолжительное время (15 лет и более, чем толще слой цинка – тем больше этот показатель);
доказано, что стойкость к окислению оцинкованного с использованием термической обработки покрытия примерно вчетверо выше, нежели у гальванического метода;
гораздо более устойчив кузов автомобиля, оцинкованный горячим способом, и к различным механическим воздействиям, сохраняя это свойство на протяжении всего срока эксплуатации;
такое защитное цинкосодержащее покрытие способно на локальных участках регенерировать (восстанавливаться).

Это значит, что оцинкованный гальваническим методом кузов характеризуется более низкой коррозионной стойкостью. Но если говорить о холодной оцинковке, то этот способ ещё менее надёжен и в большинстве случаев его указание в теххарактеристиках автомобиля носит сугубо маркетинговые цели. Считается, что цинк, находящийся в слое грунтовки, достаточно слабо защищает металл от окисления при глубоких повреждениях краски.

И вообще многие автопроизводители лукавят, сообщая об оцинкованном кузове. В действительности важно знать, какой метод при этом использовался, поскольку именно от этого зависят антикоррозионные свойства кузовных деталей. При этом оцинковке могут подвергаться только те части кузова, которые наиболее подвержены механическим воздействиям и потому страдают от коррозии в первую очередь.

Если вы хотите приобрести полностью оцинкованный автомобиль, ориентируйтесь именно на слово «полная» — при его отсутствии в описании можете не сомневаться, что речь идёт только о частичной антикоррозионной обработке.

Автомобили, оцинкованные по горячей технологии

Поскольку методика оцинковки металлических поверхностей горячим методом достаточно сложна и требует использования дорогостоящего оборудования, она оказывает существенное влияние на конечную стоимость автомобиля, и этот факт необходимо обязательно учитывать. Немногие автопроизводители озабочены антикоррозионными свойствами своей продукции настолько, чтобы использовать именно эту технологию. Поэтому список авто с оцинкованным горячим методом кузовом не так велик. Прежде всего, стоит отметить машины автоконцерна VW Group, использующего эту технологию уже почти три десятилетия. Это автомобили следующих брендов:

Porsche;
VW;
Audi;
Skoda;
Seat.

Некоторые модели Ford, Volvo и GM, производимые на конкретных предприятиях, также характеризуются наличием оцинковки кузова, выполненной с применением термического метода. Все эти автомобили можно смело относить к премиум-классу по степени сопротивляемости коррозии, о чём свидетельствуют и многочисленные лабораторные испытания в соляных камерах, доказавшие прекрасные эксплуатационные характеристики такого покрытия.

Как уже отмечалось ранее, пионером в использовании технологии горячего цинкования является автоконцерн Audi, который и сегодня тратит немало средств на исследования в сфере протекторных технологий. В качестве примера можно привести патентованную методику двухстороннего нанесения слоя цинка на все детали кузова. Такой же защите подвергаются и сварные швы. Отметим, что тенденция последних лет – облегчение конструкции автомобиля, предполагающая большую долю алюминия в составе каркаса автомобиля, что несколько удешевляет горячую оцинковку, делая продукцию более дешёвой и конкурентоспособной. Приводим перечень автомобилей с горячей оцинковкой кузова:

все модели Audi;
Ford Escort;
отдельные модели Ford Sierra;
последнее поколение Chevrolet Lacetti и Epica;
новые машины Opel Astra/Vectra;
Fiat (Albea/Marea);
Cadillac;
Buick.

Авто с гальванической оцинковкой

Главным преимуществом этой технологии над термическими способами обработки является меньшая себестоимость, поэтому данный метод получил большее распространение, а список марок авто с оцинкованным кузовом намного шире. Чаще всего он используется японскими и североамериканскими автопроизводителями, хотя встречается и в Старом Свете. Отметим, что из-за меньшей эффективности такого покрытия некоторые европейские бренды (речь идёт о таких грандах, как БМВ и Мерседес) много работают над усовершенствованием гальванического способа оцинковки, используя следующие приёмы для увеличения антикоррозионных характеристик своих авто:

для изготовления кузовных деталей используют только высоколегированную сталь, отличающуюся минимальным содержанием примесей;
обеспечивают довольно толстый слой цинка (в пределах 9-15 микрон);
обрабатывают поверхность металла толстым слоем грунта и ЛКП поверх цинка, используя улучшенные адгезионные свойства оцинкованных гальваническим методом поверхностей.

Если говорить о продукции японского автопрома, то здесь качество гальванической оцинковки уступает европейскому, поскольку местные автопроизводители начали использовать оцинковку гораздо позже европейских коллег. Наибольшего внимания заслуживают машины Тойота, которые сегодня имеют достаточно толстый слой цинка на всех деталях, подверженных воздействию коррозии.

Теперь рассмотрим, кузова каких машин оцинкованы с использованием гальванической технологии:

Alfa Romeo (модели, сошедшие с конвейера после 1993 года);
Mercedes W124/W201;
Audi A4;
Lexus;
Mitsubishi (Лансер 9);
Volkswagen (все модели, начиная с 2000 года);
Toyota (с 1991 года);
Skoda (модели Fabia/Octavia);
Honda (только модель Legend);
Peugeot;
Renault ( Espace 3, Logan);
Chrysler (модель 300М).

Авто с оцинковкой отечественного производства

Если говорить об отечественном автопроме, то здесь ситуация с оцинковкой кузова намного хуже. Ранее продукция АвтоВАЗа изготавливалась из готовых стальных заготовок, поставляемых из-за рубежа. Некоторые экземпляры, возможно, действительно собирались из оцинкованной стали, но точно не массово. Но даже без антикоррозионной обработки себестоимость машин из импортированной стали была слишком высокой, поэтому автовазовцы перешли к использованию местной стали. Многие кузовные элементы подвергаются цинкованию, но при этом используется холодная технология, обеспечивающая наименьшую защиту из всех возможных. К тому же такой метод предполагает оцинковку отдельных деталей, а не кузова целиком, так что о полной защите речь не идёт.

Некоторые узлы и детали подвергаются антикоррозионной обработке катафорезным методом без использования цинка. Точные сведения о наличии/отсутствии оцинкованного слоя на автомобилях отечественного производства найти достаточно сложно. Применительно к продукции АвтоВАЗ список моделей с оцинкованным кузовом выглядит следующим образом:

ВАЗ 2110 (оцинковано порядка 30% деталей);
Lada 4х4 – только катафорезная грунтовка, оцинкованные поверхности отсутствуют;
Калина (первое поколение – 52%, второе – полная оцинковка, за исключением крыши, ланжеронов и капота);
Приора (29%, начиная с 2008 года, 100% — с 2009 года);
Гранта (лифтбек – оцинкованы крылья и двери, седан – без оцинковки);
Веста – оцинковка полностью, кроме днища/порогов (у седана не обработана ещё и крыша);
XRAY – полная оцинковка, за исключением крыши.

Отметим, что до 1999 года оцинковка кузовных деталей вообще не применялась. И только с 2009 года большинство выпускаемых моделей обрабатывается методом холодного цинкования. Частичное покрытие кузовных деталей используется и в Ижевске, и на Ульяновском автозаводе. К сожалению, ради удешевления продукции применяется технология холодного цинкования, которая не обеспечивает должную защиту металла. После повреждения ЛКП в таких местах, если не предпринять срочных мер, процесс окисления запускается достаточно быстро.

Как узнать, оцинкован автомобиль или нет

Итак, если вы хотите стать обладателем автомобиля с оцинкованным кузовом и готовы немного переплатить за это, вам потребуется точный способ, позволяющий узнать, подвергалась ли подобной обработке конкретная модель. Причём это актуально и для новых, и для подержанных авто (во втором случае это даже более значимо). К сожалению, верить на слово продавцам, даже если это представители автосалона известного бренда, мы бы не рекомендовали. Первое, что необходимо сделать, – посмотреть теххарактеристики машины. Если слово «оцинковка» вам не встретилось – можно с уверенностью утверждать, что антикоррозионная защита кузовных деталей здесь практически отсутствует. Но и в противном случае нужно быть внимательным. Только наличие словосочетания «полная оцинковка» позволяет предположить, что обработке подвергся весь кузов, а не его отдельные элементы.

Частичная оцинковка практикуется намного чаще, большинство выпускаемых сегодня моделей обладает именно такой неполной защитой кузова от воздействия влаги. Чем меньше стоимость автомобиля при одинаковом оснащении, тем хуже его способность сопротивляться окислению – оцинковка, грунтовка и ЛКП бюджетных авто осуществляется с использованием самых доступных по стоимости материалов и технологий. Особенно грешат этим модели класса эконом азиатских автопроизводителей. К сожалению, самостоятельно определить, оцинкованный кузов или нет, не предоставляется возможным. Для этого нужно задействовать достаточно дорогостоящую методику, которая не по карману даже многим крупным сервисным центрам. Можно подвергнуть автомобиль исследованию на оцинковку, но его стоимость может оказаться настолько большой, что смысла в этом шаге будет немного.

Из приведённого выше материала можно предположить, что кузова многих автомобилей европейского, азиатского и американского производства обработаны с применением гальванического способа. Термическая технология встречается реже, но в последнее время благодаря усилиям немецких производителей стоимость такой оцинковки неуклонно снижается, приближаясь к себестоимости гальванического метода. Отметим, что мы не упомянули ещё об одном способе нанесения на стальную поверхность цинка. Цинкрометаллическая технология не отличается хорошими протекторными свойствами, поэтому её используют немногие производители – в частности, корейская компания Kia.

Приобретая новый автомобиль, в числе других документов вы получаете гарантийный талон, где приведён срок гарантии от сквозной коррозии автомобильного кузова. Советуем вам отнестись к этой бумажке с особым вниманием – если на протяжении гарантийного срока появятся кузовные дефекты, вы сможете сэкономить немалое количество средства на восстановление целостности пострадавшей из-за некачественной обработки кузовной детали, а в отдельных случаях вы сможете даже заменить дефектный автомобиль на другой.

Суммируя вышесказанное, отметим, что главным источником информации об оцинковке кузова является техническая документация на конкретную модель, а также наличие соответствующей гарантии. Технические способы проверки существуют, но они сложны, дороги и потому их можно заказать не везде. Отметим также, что не следует доверять рекламным материалам – уровень маркетинга сегодня очень высок, и производители прибегают к многочисленным уловкам, приводя факты, которые на поверку оказываются лишь частичной правдой, а то и вовсе дезинформацией.

Оцинковка кузова: какие автомобили лучше защищены от коррозии

Полная или частичная обработка
Методы оцинковки кузова автомобиля
Горячий (термический) метод
Гальванический способ обработки
Холодная оцинковка
Автомобили с оцинкованным кузовом: полный список
Автомобили российского производства, проходящие оцинковку
Как узнать, проходил ли автомобиль антикоррозийную процедуру обработки цинком
Таблица: автомобили с оцинкованным кузовом

Приоритет производителя — защита автомобилей от коррозии. Но сегодня, в условиях жесткой конкуренции и финансового кризиса, многие компании выбирают самый дешевый вариант — штамповать автомобили со слабым кузовом. Лишь некоторые из них, по праву называемые гигантами автопрома, действительно заботятся о долговечности металлического каркаса, производя оцинкованные автомобили.