Автомобиль сәнігінің эволюциясы мен болашағы: Ертедегі шеберліктен қазіргі инженерияға дейін

Кіріспе: Автомобиль сәнігінің маңызы

Автомобильдерді жасау үшін пайдалану автокөлік – бүгінгі күні адамдар үшін негізгі салауатты ойлау. Бірақ, автомобиль сәнігі туралы әлі де шектеледі көміртекті төмен сәнікпен. Әрқайсысы да сәнік болса да, қазіргі автомобиль сәнігі көп бұрынғы сәнікке қарағанда анағұрлым жоғары деңгейде. Өткен жылдары автомобиль сәнігі бойынша зерттеулер айтарлықтай нәтижелерге ие болды. Қазіргі уақытта автомобиль сәнік парақтары барла босақ болып келеді, сонымен қатар сәніктің беріктігі мен коррозияға тұрақтылығы жақсырақ көп. Әлбетте стойка жаңа материалдардың әсеріне байланысты көптеген болат компаниялар белсенді түрде транспорт жеңіл, жоғары беріктік қасиетті болат әзірте отырып that бола алады бәсекелестіруге алюминий қорытпасы, пластмасса және көміртекті талшын арматуралы композиттермен.

Темір мен болат құю зауыты

1. Анықталмаған термин: «Жоғары беріктік болат»

Қазіргі заманғы автомобиль нарығында көптеген брендер «жоғары беріктік болат» пайдаланатынын дәлелдейді, бірақ осы терминнің бірыңғай өнеркәсіптік стандарты жоқ. Болат технологиясы дамыған сайын осы белгілермен байланысты беріктік шектері де артады. Жағдай «Жаңа», «Толығымен жаңа» немесе «Келесі ұрпақ» нұсқалары ретінде нарықта сатылатын автомобильдер моделіне ұқсайды. Маркетинг бөлімдері әдетте 300 МПа-дан жоғары болатты «жоғары беріктік» деп жіктейді, алайда осы аясындағы әртүрлі болаттардың беріктігі 100%-ға дейін өзгеруі мүмкін.

Автомобильдік болат тақырыбын анықтау үшін оның тарихи дамуын түсіну керек.

Болат өндіру саласындағы даму Қытайдың

Қытайдың жаңашылдықтары қоладан темірге айналды

Болаттың Қытайдағы көктем мен күз және соғысқан мемлекеттер кезеңдеріне дейінгі ұзақ тарихы бар (шамамен б.з.д. Ол кезде қола көп тараған металл болған, бірақ ол қатты жұмыс істейтін құралдар мен қару үшін тым сырақ болатын. Ежелгі қытай инженерлері жұмсақ, блоктық темір өндіру үшін гүлдеу процесін қолдана бастады. Темір құралдар қоладан артықшылықтары шектеулі болса да, олар металлургияның кейінгі жетістіктеріне негіз болды.

Хан әулетінің дамуы

Хан династиясы кезінде (б.з.д. 202 ж.ж.) мехтермен күшейтілген пештер балқыту температурасын көтерді және қаттылығын бақылау үшін карбуризациялау технологиясы әзірленді. "Көшіру процесінде" металлургтер балқытылған темірді конвертерлерде араластырып, балқыма элементтерін қосуға мүмкіндік берді. Бұл әдістер, кірлерді жою үшін бүгу және құрмалау әдістерімен бірге, негізінен қару-жарақтарда қолданылатын жоғары сапалы темірді жасады. Қазбадан табылған хандық қабірлерде мұндай қарулар жиі кездеседі.

Тан әулетінің шеберлігі

Тан династиясы (618 - 907 жж.) кезінде темір бұйымдарындағы көміртек мөлшерін бақылауға, 0-ден төмен қысымды болатты өндіруге болады. 5 0. 6% көміртек - болаттың қазіргі анықтамасы. Қаттылық пен беріктікті арттыру үшін блядь сэндвичін жасау сияқты әдістер әзірленді.

жадалы - ұстағышы бар темір

Суреттегі темір қарулар ежелгі Қытайдың зүмарит қолдан жасалған темір қылыштары болып табылады. Бұл кезде металл өндіру технологиясының дамып жеткенін білдіреді. Темір қарулар кеңінен пайдаланылды. Сонымен қатар, темір пышақтар, жебе, найза және жебелер сияқты әртүрлі түрлері де болды. Темір толығымен қолады ығыстырып шықты және адамзат Темір ғасырына енді.

тан әулетінде пайдаланылатын болат пышақтары y

Қытайдағы Тан әулеті кезінде металл балқыту мен соғу техникалары өзгермеген айқын . Алайда жинақталған тәжірибе арқылы шеберлер темір бұйымдардағы көміртегі мөлшерін бақылай алды. Тан пышақтарының көміртегі мөлшері шамамен 0. 5% пен 0. 6% аралығында болды, бұл болат аралығына сәйкес келеді.

Қазіргі болат өндіруде көміртегі мөлшерін бақылау әлі де негізгі болып табылады. Пайдалану мақсатына сәйкес оны реттеу болаттың серпімділігі мен қаттылығын баптауға мүмкіндік береді. Екі қасиетке ие пышақтар жасау үшін ертедегі адамдар қабаттап және қоспалап болат жасау сияқты техникаларды ойлап тапты. Алайда, бұлар мақаланың қамтылу аясынан тыс.

(Бірінші Өнеркәсіптік Революция )

Бірінші Өнеркәсіптік Революция

Бірінші Өнеркәсіптік Революция қою темір өндірісінің индустрияға ауысуы. Адамзаттың болатқа деген сұранысындағы алғашқы үлкен секіртін Өнеркәсіптік революция кезінде бастан өткізді. Бу машинасының ойлап табылуы адамзатты бірінші рет ауыр еңбектен және мал күшіне негізделген өндірістен босатты, сонымен қатар отынмен жұмыс істейтін машиналар адам еңбек өнімділігін әлдеқайда жоғары деңгейге көтерді.

Ұлыбританияның мата зауыттары бу машиналары мен болаттан жасалған тоқыма станоктарына тәуелді болды

(бу локомотиві )

Локомотивтер темірге негізделген теміржол доңғалақтарымен қоса болаттың үлкен тұтынушылары болып табылды. Іс ұлыбританиялық мата зауыттарында жұмыс істейтін әйелдер тобы орнына дыбысты болат машиналар. Еуропа бойынша темір жолдар төселді. Бу локомотивтерінің орнын басты пайдаланылған негізгі көлік ретінде атты арбадан пайдалану құралдармен дайын. Содан бері адамдар болатсыз өмір сүре алмай, сұраныс күн санап артуда.

(Екінші Өнеркәсіптік Революция кезіндегі Форд Мотордың алғашқы жинау желісі)

 Екінші Өнеркәсіптік Революция автомобильдер мен болатты байланыстырды  материал .

(Xiaomi 'жаңадан шығарылған SUV: YU7

Қазіргі уақытта кейбір жоғарғы өнімділіктегі машиналар әлі де жасалуде қатысушылар болат. Екінші Өнеркәсіптік Революция кезінде автомобильдер пайда болғанда, болат өнеркәсібі жаңа деңгейге дейін дамып, содан бері осы екі сала тығыз байланыста. Қазіргі заманғы автомобильдер «Mercedes-Benz No. 1» түріне ұқсамаса да, олардың өндірісінде, соның ішінде кейбір суперкарларда әлі де кеңінен пайдаланылады.

Автомобильдік болаттың беріктік класстары  

Қазіргі заманғы автомобиль денелерінде шын мәнінде қалай қолданылатын қаттылық болаты

Қазіргі заманғы көліктерде автомобиль денесі құрылысы әртүрлі беріктікте болат пластиналарды дәнекерлеу . Инженерлер конструкцияның әр бөлігі шыдайтын кернеу деңгейіне сәйкес тиісті болат маркасын таңдайды. Қалың болат қолдану мүмкін емес болған жоғары кернеулі аймақтарда өте жоғары берікті болат қолданылады. Белгілі бір данада айтылатындай: "Ең жақсы болатты ең керекті жерде пайдалану керек."

Кузов болатының беріктік диаграммасы: Не көрсетілген және не көрсетілмеген

Көптеген автомобиль шығарушылар болат қолданып тұрғанымыздерін білдірсе де ulus-strength стал , нақты қандай материалдар қолданылғаны туралы аз ғана бренд ашықтық көрсетеді. Кейбір брендер автокөліктің кузов конструкциясы диаграммаларын жарияласа да, осындай диаграммалардың көпшілігі тек қана күшейтілген болат қолданылған жалпы аймақтарды ғана ерекшелеумен шектеледі, нақтылығын көрсетпей нақты созу күшінің мәндері . Қуатты зерттеу және дамыту мүмкіндіктері бар танымал брендтер мұндай техникалық деректерді бөлісу бойынша одан да ұқыпты болады.

Терминологияны түсіну

Жапония мен Оңтүстік Кореяда қаттылығы жоғары болатты жиі "жоғары кернеулі болат деп атайды." Болаттың беріктігі әдетте МПа (мегапаскаль) -мен өлшенеді. Масштаб сезімі үшін: 1 МПа - бұл 10 килограммның (екі қауын салмағындай) күші 1 шаршы сантиметрге әсер етеді, соның нәтижесінде материал деформацияланбайды.

Стратегиялық қолдану, толық жабу емес

Дене конструкциясының суреттерін талдау арқылы анық көруге болады: өте жоғары берікті болат (мысалы, 1000 МПа немесе одан да көп) тек белгілі бір бөлшектерде ғана пайдаланылады — мысалы, соқтығысуға тұрақтылық қамтамасыз ететін арқалықтар мен маңызды күшейтілу аймақтарында . Дененің көпшілік бөлігін әлі де жасалады төмен немесе орта беріктік сатысы бар болаттан , оны пішіндеу жеңілірек және құны тиімдірек. Бұл таңдамалы пайдалану негізінде функционалды қажеттіліктер мен өндірістік шектеулер .

Маркетингтік лозундарға алданбаңыз

Сіз мынадай фразалар кездестіргенде "Біздің көлік денеміз 1000 МПа-дық жоғары беріктік болатын пайдаланады", оларды дұрыс түсіну маңызды. Бұл бүкіл дене осындай күрделі материалдан жасалған деген сөз емес. Көбінесе тек жергілікті бөліктерде ғана — мысалы, есік соғыс балкалары —сол деңгейге жетуі мүмкін. Дене құрылымының қалған бөлігі әдетте қауіпсіздік, құны және өндірістілік арасындағы тепе-теңдікті ескеріп әртүрлі материалдардан жасалады.

 3, тақиялауға ыңғайлы жаңа болат материалдары

Денені шығарудың негізгі әдісі тақиялау болып табылады.
Тақиялау формаларынан кейін әлі де қалыпта болатын дене бөліктері

Материалдың беріктігінің артуы өңдеу қиындығына әкеледі. Көпшілік жолаушылар автомобилі штамптау арқылы жасалады, яғни материалды пішінге келтіру үшін матрицаларды қолдану — Play-Doh пішіндеуге ұқсас. Қазіргі таңда автомобиль саңылауларының болатты беттерінің беріктігі жоғарылаған сайын штамптау процесстеріне қойылатын талаптар да қатаңдай түседі. Сондай-ақ, терең тартылған компоненттер көп болғандықтан материал трескендер мен қатпарларға бейім. Мысалы, бұрыштық орындар штамптау кезінде жиі «өлі бұрыштарға» әкеледі, онда жыртылу мен қатпарлар пайда болады. Бұл сонымен қатар болат беттерді штамптау кезінде созылу мен матрицамен үйкеліс мәселелері әрқашан болатынын көрсетеді. Бұл ішкі кернеу немесе беткей зақымдану салдарынан штампталған бөлшектердің ақауына әкеледі.

(автомобиль корпусының конструкциялық болаты)

Беттің жұқаруының таралуы  

Жоғарыда айтылған жағдайларды болдырмау үшін, өндірушілер жапсыру кезінде болат парақтардың пішінін зерттеп, жыртылуларды болдырмауы тиіс. Бірақ әрқашан болат парақтың беріктігі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым қайшылық туындайды .Көлденең панель бүкіл автомобильдегі ең үлкен шағын бөлшек болып табылады және сондай-ақ woodfield пішіндеу қиын компонент. Сондықтан өндірушілер жапсыру кезінде болат парақтағы ішкі кернеуді зерттейді, мүмкіндігінше жинақталған ішкі кернеуді жоя отырып. Сонымен қатар, үлкен аумақты жапсыру бөлшектерінің қалыңдығын зерттеу болат парақтың қай бөліктері қатты созылғанын және қандай жапсыру тереңдігі болат парақтың жыртылмауына кепілдік беретінін анықтауға мүмкіндік береді.

Жаңа типті болат жоғары беріктілік салдарынан пайда болған штамптау әдісі мен өңдеу қиындықтарын шеше алады. Жоғары берікті болаттың штамптау мәселесін түбегейлі шешу үшін жаңа типті болат автомобиль денелерін өндіруге қолданылуда. Бұл болаттың негізі жұмсақтығы мен иілгіштігі жақсы ферриттен, ал оның ішіне қаттылығы жақсы болат мартенсит орналасқан. Ол штамптау кезінде пішін алуға жеңіл, сонымен қатар пішінделген материалдың беріктілігі елеулі.

(Автомобильдің А-тірегінің қаңыл бөліктері )

Кейбір жылумен өңделген жоғары берікті конструкциялық бөлшектер

Тіреу тұмбысы (В-тіреуі) сияқты әсіресе нығайту қажеттілігі бар орындар үшін кейбір өндірушілер жылумен өңдеу процесін қолданады. Пішінделген В-тіреуі қыздырылып, суытылады, сондықтан болаттың ішкі кристалдық құрылымы жетілдіріледі. Бұл глина топақтан пішін беріп, сосын керамика дайындау кезінде қатайту процесіне ұқсайды. Әдетте, осындай жылумен өңделген бөлшектер қара түсті болып келеді.

3.Автомобильдік болаттардың коррозияға төзімділігі

(Автокөлік шығару үшін арналған болат рулондар )

Көліктер төменгі қоспалы болаттан жасалады.

Қазіргі уақытта автомобильдік болат тармағына жататын төменгі қоспалы болаттарға жатады. Осы болаттың көпшілігі темір элементтерінен, ал тек аз ғана қоспалы элементтерден, мысалы, көміртегі, кремний, фосфор, мыс, марганец, хром, никель т.б. тұрады. Осындай қоспалы элементтердің мазмұны 2,5% - ды құрамайды.

Төменгі қорытпалы болаттар өзінің өңдеу өнімдері мен беріктігін жақсы көрсетеді және сонымен қатар коррозияға тұрақтылық қасиеттері бар. Қарапайым төменгі көміртекті болат табиғи ортада қоңыр-қызыл тотығын құрайды, бұл қабат өте жұмсақ және жиі тот ретінде белгілі. Басқа жағында, төменгі қорытпалы болаттар болат бетіне тығыз жабысып тұратын қоңыр түсті тот қабатын құрайды, бұл сыртқы ортаның әсерінен ішкі болаттың бұзылуына кедергі келтіреді. Бұл тотқа тұрақтылық механизмі алюминий қорытпалары мен мырыш қорытпаларының тотқа тұрақтылық механизміне ұқсас болып келеді, тек төменгі қорытпалы болаттарда тұрақты қорғаныштық тот қабаты пайда болуы үшін бірнеше жыл қажет болады, онда тот қабатының түсі ашық сарыдан қоңырға дейін өзгереді, ал алюминий қорытпаларында қорғаныштық тот қабаты тез арада пайда болады.

Атмосферостойкий болат ғимарат фасадтарында көрінетіндей етіп пайдаланылады

Табиғат әсеріне төзімді болат бетінде түзілген қоңыр қабатының арқасында ерекше әсемдік әсер туғызады және сондықтан заманауи дизайнерлердің арасында кең танымал болып табылады.

Осы қасиетіне байланысты төменгі қоспалы болатты табиғат әсеріне төзімді болат (жел-жапыраққа тұрақты болат) деп те атайды. Табиғат әсеріне төзімді болат көбінесе көліктер, кемелер, көпірлер, контейнерлер және тағы басқаларды шығаруда пайдаланылады, олардың беті әдетте боялған болады. Алайда, ғимараттарды безендіру кезінде оның сыртқы ортаға ашық түрде пайдаланылуына басымдылық береді, себебі ол қорға ұшырамайды. Сонымен қатар, оның бетінде түзілетін қоңыр қабат ерекше әсемдік әсер туғызады, соған орай дәнекерленген табиғат әсеріне төзімді болат пластиналары ерекше сипаттағы ғимараттар фасадтары үшін жиі қолданылатын материал болып табылады.

Болат қасиеттерінің жақсаруына байланысты автомобиль шығарушылар қор нәзіктеріне қарсы өңдеу процесстеріне бәсең көңіл бөліп жатыр.

Автомобильдер жағынан қарағанда, көптеген өндірушілер қазір шасси резинасын аз ғана пайдаланады, халық арасында оны "шасси көрсеткіші" деп атайды. Көптеген жаңа автомобильдердің шассисі тікелей болат парақтардан тұрады, тек өзінің зауыттық грунты мен сыртына сәйкес келетін түрлі-түсті бояу ғана болады. Бұл олардың өндірісі кезінде тек электролитті грунтовка мен бояу процесстеріне ғана ұшырайтынын білдіреді. Алдыңғы доңғалақтардың артындағы шашыраңқы аумақта ғана жұмсақ резиналық қаптаманың жұқа қабаты болады, бұл доңғалақтардың соғып тастаған қиыршық тастарының шасси болатына соғылуын болдырмақ үшін қажет. Бұл өзгерістер өндірушілердің өнімдерінің коррозияға тұрақтылығына деген сенімін білдіретін сияқты.

(Шасси көрсеткіші )

Xiaomi SU7 шасси қорғау пластинасы

Білікті кәсіпорындар пластмасса шасси қорғау пластиналарын орнатады.

Қорғаныс пластиналарының астында әлі де тек қарапайым өңдеуден өткен болат парақтар бар. Кейбір талапшыл өндірушілер шассиіне пластмасса қорғаныс пластиналарын орнатады. Бұл пластиналар шасси болатын және үгінді соқтығыстырудан ғана емес, сонымен қатар шассиінің астындағы ауа ағынын реттеуге көмектеседі. Осы пластмасса қорғаныс пластиналарының астында шасси болаты тек бір қабат грунтпен ғана қапталған.

Автомобильдік болатты әбден қолданбайды. Кәсіпкерлер бюджетті үнемдеу туралы шешімдер қабылдағанда жиі ірі артықшылықтарды нәтижесінде кішігірім үнемдеулерге әкеліп соғады, ал техникалық мамандар басшылардың шешімдерін өзгерте алмайды.

Барлық заттарға бір шарт бар, ал шарттар жиі Қытайдың шегінде орын алады. Бірнеше жыл бұрын жаңадан құрылған отандық бренд автомобиль жасау барысында төменгі көміртекті болатты пайдаланып, нәтижесінде екі жылдан кейін шассиі тоз-түсті – және соңғы кезде мұндай жағдайлар қайта кездесіп жатыр. Кейде көсемдердің ләйбір шешімдері шынымен қауіпті болып табылады. Кәсіпкерлер техникалық талқылауларға араласқан сайын нәтиже болжамсыз болып қала береді.

Автомобиль сатының болашағы

Қазіргі уақытта автомобиль сатының қалыңдығы 0,6 мм дейін азайтылды, бұл менің ойымша, сатың қалыңдығының шегіне жеткен. Егер сат жұқарақ болса, кернеуі қаншалықты болмасын, материалдың ішкі құрылымдық тұрақтылығын жоғалтады. Автомобиль саты жаңа материалдардан келетін барлауға ұшырап отыр. Темірдің атомдық салмағы оның тығыздығын өзгертуге мүмкіндік бермейді, ал жұқарту арқылы салмақты азайту жолы тұпқы нәтижеге жеткен сияқты. Қазіргі уақытта жоғары сортты автомобильдерде бірте-бірте кеңінен қолданысқа ие болып отырған алюминий қорытпалары. Барлығы алюминиден жасалған SUV модельдер, сондай-ақ алдыңғы құрылымдар үшін алюминийден жасалған 5-серия мен А6 моделдері осы бағытты көрсетіп тұр.