Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V.2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V.2.9 Materiály v automobilovém průmyslu Kapitola 2 Karosérie Mgr.Josef Grochovský 30.9.2012
Obsah Ú v o d - anotace.1 1 Karoserie... 1 2 Doporučená literatura:...chyba! Záložka není definována.4 3 Použitá literatura a zdroje:... 5 4 Seznam obrázků... 6
Ú v o d anotace V této části výukového materiálu je popsán stručně historický vývoj s měnícími se požadavky na karosérii. Žáci poznají, že karosérie se vyráběly i ze dřeva, resp. dřevěného rámu, ke kterému se přidávaly plechy, z proutí, lisovaného papíru a plastu. Současně se seznámí se třemi základními typy karosérie, rostoucími požadavky na pasivní bezpečnost a hospodárnost při výrobě korosérií a recyklovatelnpost. Materiál je určen pro výuku technologie v 1. ročníku vzdělávacího oboru 39-41-L/01 Autotronik, ale umožňuje rozšířit a lépe pochopit obdobné učivo i dalších automobilových oborů. V závěru kapitoly jsou otázky k procvičení učiva. 3
2 Karoserie Důležitou část automobilu tvoří karoserie, která slouží k ochraně před vnějšími vlivy a je určená k přepravě osob a nákladu. Zajišťuje nám komfort při cestování a také slouží jako ochrana při nehodách. Další její funkcí je snižování aerodynamického odporu a je rovněž důležitým estetickým prvkem vozidla. Vývoj karoserie První automobil, Benzův tricykl, byl otevřenou tříkolkou s konstrukcí lehkých vozidel. Jeho tříkolový podvozek a rám byly vyrobeny z ohýbaných a svařovaných ocelových trubek. Motor musel být součástí rámu. Kola byla pouze drátěná, zadní potom měla cínová pouzdra. Sedadlo bylo vyrobeno ze dřeva a spolu s opěrkami bylo pro pohodlí cestujících potaženo kůží. Kožená byla i pásová brzda. Postupem času se spolu s vývojem automobilu měnila především jeho karoserie. Bylo potřeba automobil uzavřít, aby cestující nebyli vystaveni vnějším vlivům. Začal se vyrábět dřevěný rám, ke kterému se přidávaly ocelové plechy. Aby tyto plechy nerezavěly, začaly se z vnějšku ošetřovat nátěry. Z počátku byly veškeré práce na automobilu prováděny ručně. Automobily byly kvalitní, ale jejich výroba byla zdlouhavá a náročná. Dnes se již zcela přešlo k pásové tovární výrobě. Nové výzkumy přinášely do výroby stále nové materiály. Od původních celodřevěných konstrukcí se přecházelo k dřevěným rámům pokrytým plechy, ale také, např. během druhé světové války, kdy se kovy využívaly především k výrobě zbraní, proutím (proutěné karoserie), lisovaným papírem apod. Nejvýznamnějším objevem byl bezesporu duroplast, použitý poprvé roku 1958. Tento plast byl základem Trabanta. Karoserie vyrobená z duroplastu měla hned několik výhod byla velmi lehká, odolávala menším nárazům, nekorodovala, a jednotlivé díly skeletu automobilu (blatníky, dveře, střecha, kapota) bylo možné snadno opravit pouhou jejich výměnou. Z chemického hlediska jsou základem duroplastu tři typy syntetické pryskyřice a bavlněné plnivo. Duroplastové automobilové díly byly zpracovávány lisováním. Pouze některé nepřesnosti nebo nutné úpravy byly dodatečně prováděny ručně. Ve své době byly známy i základní parametry duroplastu - hustota 1,38 kg/dm3, tepelná soudržnost 120 C a mez zlomu při prohnutí 150 až 180 MPa. Spolu se zánikem výroby Trabanta se duroplast v automobilovém průmyslu přestal používat. S nástupem dnešní doby se na stavbu automobilů začala používat řada dalších materiálů. Dnes jsou využívány především běžné konstrukční oceli, nízko a vysokolegované oceli, zušlechtěné tepelným zpracováním. Dále je využíváno korozivzdorné oceli s transformačně indukovanou pevností, nerezové oceli, tvárné litiny a hliníkové slitiny. V interiéru jsou potom používány různé druhy tkanin a plastů. Z historického hlediska můžeme karoserie rozdělit na podvozkové, polonosné a samonosné. Dnes je nejrozšířenějším typem karoserie je karoserie samonosná. Používá se u všech osobních automobilů. Samonosná karoserie tvoří tuhý, ale zároveň pružný celek, který 1
nepotřebuje rám podvozku jako nosný prvek. Nápravy jsou upevněny přímo na karoserii, stejně tak je na ní zavěšen i motor s převodovkou. První automobil, který byl koncipován na základě samonosné karoserie, byla roku 1922 Lancia Lambda. Obr.3 - Samonosná karoserie Razantní vzestup spotřeby plastů v automobilovém průmyslu nastal v sedmdesátých letech 20. století a byl nastartován zvyšujícími se požadavky na pasívní bezpečnost a hospodárnost. Plasty v široké míře nahrazovaly plech v některých částech karosérie a umožňovaly tak dosáhnout podstatně vyšší pasivní bezpečnost jak pro posádku, tak i pro chodce. 2
Obr. 4 - Plastové díly na automobilu V posledních letech se v automobilových aplikacích plastů stále víc prosazují ekologická hlediska, zvlášť požadavky na co nejlehčí recyklovatelnost materiálů z vyřazených automobilů. Otázky k opakování 1. Které materiály se používaly při konstrukci nejstarších automobilů? 2. Co je to Duroplast a kde se používal? 3. Jak se jmenoval první automobil se samonosnou karosérii? 4. Proč vzrostl podíl plastů při konstrukci karoserie osobních automobilů? 3
1 Doporučená literatura: HLUCHÝ M., KOLOUCH J. - Strojírenská technologie 1. Praha, Scientia 2007 ISBN 80-7183-265-0 POŠTA J. A KOLEKTIV - Opravárenství a diagnostika II. Praha, Informatorium 2002, ISBN 80-86073-88-2 DOSEDLA Z. - Materiály a technologie Brno: MU, 2000. 62 s. VONDRÁČEK F. - Materiály a technologie I a II Praha: SPN, 1986.. 4
2 Použitá literatura a zdroje: HLUCHÝ M., KOLOUCH J. - Strojírenská technologie 1. Praha, Scientia 2007, ISBN 80-7183-265-0 POŠTA J. A KOLEKTIV - Opravárenství a diagnostika II. Praha,Informatorium 2002, ISBN 80-86073-88-2 ELEKTRO odborný časopis pro elektrotechniku, ročník 21, duben 2011 AUTOEXPERT odborný časopis pro autoopravárenství, prosinec 2011, leden+únor, 2012, březen 2012, duben 2012, říjen 2012 AUTOBENEX - odborný časopis společnosti Autobenex, č. 2Q/2012 Hodnocení nárazových testů - www.autembezpecne.cz,13.1.2013 Hodnocení závad podle autoklubu ADAC - ADAC duben 2011 Hodnocení výskytu závad v % podle stáří vozidel - společnost TÜV (duben 2010) www.ahaonline.cz Obrazová dokumentace převzato z nabídkových katalogů autodílů (e- shopy dodavatelských firem). Konzultace s pracovníky firmy Opravy silničních vozidel, Ostrava - Koblov, ul. Hřbitovní 5
Seznam obrázků 1 Obr.3 - Samonosná karoserie 2 2 Obr. 4 - Plastové díly na automobilu.3 6
7
8