Un cuerpo de automoción depende de las consideraciones del fabricante con la legislación y la normativa, y algunos de los requisitos de los clientes. La mayoría de los fabricantes prefieren materiales destacados que sean livianos, económicos, seguros y reciclables.
Acero
Los elementos principales de la selección de materiales especiales para la carrocería están implicados en una amplia variedad de características como la resistencia térmica, química o mecánica, la eficiencia de fabricación y la durabilidad.
El acero se erige como la primera opción para los fabricantes con todas las características requeridas. La mejora o el desarrollo en la industria del acero hizo que el acero fuera más fuerte, liviano y rígido que el anterior.
El acero incluye no solo carrocerías de vehículos, sino también motores, chasis, ruedas y muchas otras piezas. El hierro y el acero desarrollan los componentes críticos de la estructura para la fabricación a granel de vehículos y son de bajo costo.
La mejor razón para usar acero como estructura de carrocería es su capacidad natural para absorber la energía del impacto producida en un choque.
Aluminio
El aluminio es ampliamente utilizado en la industria automotriz, en chasis y estructura de carrocería. El uso de aluminio posiblemente puede disminuir el peso del vehículo. Su bajo peso y alta absorción de energía específica y fuerza precisa son sus características más significativas.
El aluminio es resistente a la corrosión, pero debido a su bajo módulo de flexibilidad, no puede sustituir las piezas de acero. Por lo tanto, esas partes deben rediseñarse para adoptar la misma resistencia mecánica.
El uso de aluminio en la industria automotriz ha crecido enormemente en menos tiempo. En la industria automotriz, se han utilizado fundiciones de aluminio para pistones, culatas, colectores de admisión y transmisión.
En aplicaciones de chasis, se utiliza como ruedas, para soportes, componentes de frenos, suspensión, componentes de dirección y paneles de instrumentos. El aluminio se utiliza para estructuras de carrocería, acabados y accesorios exteriores como travesaños, puertas o capós.
Las últimas mejoras mostraron que el 50 por ciento del acero se ahorra para la carrocería en blanco mediante la sustitución del acero por aluminio. Esto puede resultar en una reducción de hasta un 20-30 por ciento en el peso total del vehículo.
Magnesio
El magnesio es otro metal ligero que está creciendo cada vez más junto al aluminio en la ingeniería automotriz. Es un 33 % más ligero que el aluminio y un 75 % más ligero que los elementos de acero. Los componentes de magnesio tienen muchas desventajas mecánicas que necesitan un diseño único para su utilización en productos automotrices.
El magnesio tiene menor resistencia a la tracción, resistencia a la fatiga y resistencia a la fluencia en comparación con el aluminio. El módulo y la dureza de las aleaciones de magnesio son menores que las del aluminio, mientras que el coeficiente de expansión térmica es mayor.
Como tiene baja resistencia mecánica, no se puede utilizar magnesio puro, se debe alear con otros componentes. Los componentes de aleación más comunes para aplicaciones a temperatura ambiente son el grupo Mg-Al-Zn, que incluye aluminio, manganeso y zinc.
Características
Ligero:
Como hay una gran importancia en la reducción de gases de efecto invernadero, la disminución de las emisiones y la mejora de la eficiencia del combustible es lo más importante para una empresa automotriz.
Los metales ligeros pueden mejorar la eficacia del combustible más que otros factores. Los experimentos revelan que una reducción del 10 % del peso puede conducir a una mejora del 6 al 8 % en el consumo de combustible. La reducción de peso se puede obtener de tres formas:
- Sustitución de elementos de alto peso preciso por materiales de densidad moderada sin disminuir la rigidez y durabilidad. Por ejemplo, sustitución de acero por aluminio, magnesio, composites y espumas.
- Optimización del diseño de los elementos portantes y enganches exteriores para reducir su peso sin pérdida de rigidez ni funcionalidad.
- Optimización del proceso productivo, como la disminución de puntos de soldadura y arreglos con nuevas técnicas de unión.
Económico:
El factor impulsado por la industria más importante en la industria de los vehículos es el costo, que determina que cualquier elemento nuevo tenga la oportunidad de ser elegido para los componentes del vehículo. Incluye tres factores económicos principales; el costo real de las materias primas, el valor agregado de fabricación y el costo de diseño.
Las aleaciones de aluminio y magnesio son más costosas que el acero y el hierro fundido que se utilizan actualmente. Dado que el coste es elevado, las decisiones de seleccionar elementos ligeros deben justificarse sobre la base de una funcionalidad avanzada.
Mientras tanto, el alto costo es una de las principales barreras en el uso de materiales compuestos.
La seguridad:
La seguridad juega un papel importante en la industria automotriz, los componentes de la carrocería fabricados y el chasis están garantizados para cumplir con la prueba de calidad. La seguridad juega un papel importante en la industria automotriz, los componentes de la carrocería fabricados y el chasis están garantizados para cumplir con la prueba de calidad.
Las dos medidas de seguridad importantes en la industria automotriz consideradas son la resistencia a los choques y la resistencia a la penetración. Más detalladamente, la resistencia al choque es el potencial de absorción de la energía a través de modos y mecanismos de choque controlados. La resistencia a la penetración se refiere a la absorción total sin permitir la perforación de fragmentos.
Reciclabilidad:
Las preocupaciones más importantes en la industria automotriz son la ‘protección de los recursos’, la ‘reducción de las emisiones de CO2’ y el ‘reciclaje’. Europa y los países asiáticos tienen directrices sobre la reciclabilidad.
Estados Unidos no tiene problemas ni regulaciones sobre el final de la vida útil de los automóviles. El material de acero se puede reciclar fácilmente, mientras que el aluminio implica un alto costo.
Artículo fuente: https://www.automotive-technology.com/articles/materials-used-in-chassis-and-body-components-of-the-vehicle