Automoviles Carrocerias

8/13/2019 Automoviles Carrocerias

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2. Materiales empleados en la fabricacin de carroceras2.1. Ciencia de los materialesLa evolucin de los materiales empleados en la fabricacin de carroceras de automviles esimpresionante, de ah la importancia de conocer sus propiedades, tanto fsicas como mecnicas, ysus caractersticas. As se puede comprender cmo evoluciona un material y la estructura que loconforma en ciertas condiciones, y hacer conjeturas sobre su resistencia o dureza en algunosesfuerzos. stos esfuerzos son con los que el chapista trabaja para analizar las deformaciones

producidas en el vehculo tras una colisin, para realizar el posterior conformado y reparacin de suestructura.l conocimiento de los diferentes materiales empleados en la fabricacin de carroceras esfundamental para conformar estructuras y estudiar su comportamiento.

Propiedades mecnicas de los materiales! lasticidad. s la propiedad que tienen los materiales para doblarse o alargarse cuando sonsometidos a un esfuerzo de traccin, recuperando su forma original una vez eliminado el esfuerzo.! "lasticidad. s la propiedad que permite a los materiales ser moldeados cuando son golpeados conotro de mayor dureza.! #esiliencia. s la resistencia al choque.

! $enacidad. %apacidad que tienen los cuerpos para resistir al choque, es decir, es la energarequerida para producir la rotura. &n material es ms tenaz, cuanto mayor es su resiliencia y mayorsu alargamiento.! 'aleabilidad. s la capacidad de deformarse de un material permitiendo ser laminado sin fracturas.! (uctilidad. s la propiedad que permite que el material se estire antes de romperse.! )ragilidad. s la propiedad opuesta a la ductilidad. &n material frgil se rompe por tener unacapacidad de deformacin muy peque*a, casi despreciable.! $ensin. s la fuerza aplicada por unidad de superficie de un material.! (ureza. s la resistencia que ofrece un material a ser rayado por otro. +e dice que un cuerpo esms duro que otro cuando el primero es capaz de rayar al segundo.%uanto ms duro es un material, ms frgil es, y cuanto ms blando, ms maleable y dctil resulta.! +oldabilidad. s la propiedad que tienen los materiales de ser trabajados t-rmicamente.

"osiblemente, las propiedades ms importantes de los materiales en los procesos de reparacin deestructuras de los vehculos sean la elasticidad y la plasticidad.&n material plstico, a diferencia de uno elstico, puede cambiar de forma y conservarla de unamanera permanente.

2.2. Esfuerzos producidos en los materiales%uando un vehculo ha sufrido un siniestro, su estructura se somete a esfuerzos de traccin,compresin, torsin, cortadura y flein, provocndose un cambio en su forma. l trabajo delchapista consiste en investigar estos esfuerzos para realizar la reparacin correcta.

n estos procesos de reparacin de carrocera se provocan cambios de direccin y de estado en losmateriales. %uando estos esfuerzos son aplicados, se debe conseguir no superar el lmite elstico

del material ya que, si fuera as, se producira la rotura del mismo.l conocimiento de los esfuerzos provocados en un material y los lmites elsticos son muyimportantes en los procesos de reparacin de estructuras.

sfuerzo de traccins el esfuerzo al que se ve sometido un material cuando se le aplican dos fuerzas en la mismadireccin y en sentido contrario provocando su alargamiento. %uanto ms resistente es un material ala traccin, menor es su alargamiento.

)igura sfuerzo de traccin.d/ es mayor que d0, debido al esfuerzo de traccin provocado por las fuerzas


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l efecto en las piezas sometidas a este esfuerzo de traccin es un alargamiento, diferencindoseesta zona al apreciarse ms brillante que las zonas no alargadas.A continuacin se muestra un diagrama que refleja el comportamiento de un material sometido a unesfuerzo de traccin. %on este diagrama se establece el mdulo de elasticidad, el cual sirve paramarcar las propiedades mecnicas de los materiales metlicos y establecer una comparacin entreellos.n el diagrama, conocido como de esfuerzos y deformaciones, se representa el alargamiento en eleje de abscisas 123 y las fuerzas de traccin en el eje de ordenadas 143. ste diagrama correspondea un ensayo de traccin en el que una probeta del material a probar se somete a un esfuerzo detraccin que produce en ella un alargamiento de valor progresivo hasta la rotura total de su forma5

)igura (iagrama de esfuerzos y deformaciones

A6. "eriodo de proporcionalidad. l alargamiento producido es proporcional a los esfuerzosaplicados. sta proporcionalidad se conoce como el lmite elstico del material.6%. (eformacin plstica. +e produce un aumento rpido del alargamiento sin un aumento de lafuerza.%(. "eriodo en el cual se provoca una fuerza y se produce una deformacin, disminuyendoconsiderablemente la seccin del material.

(. sfuerzo mimo de rotura.. #otura del material.

l diagrama visto anteriormente se puede comprobar con facilidad en el ejemplo siguiente5+e toma un alambre con las manos7 se dobla con una cadencia alta provocando un estiramiento, y secomprueba que durante un tiempo se va deformando, teniendo que aplicar una fuerza proporcional alalargamiento 1A637 a continuacin, se produce un alargamiento mayor, sin aumentar la fuerza 16%3. 4por ltimo, cuando superamos el esfuerzo mimo de rotura 1(3, el alambre se alarga con muchafacilidad hasta que se rompe 13.n la prctica del chapista estas conclusiones sobre cmo se comporta un material cuando essometido a esfuerzos de traccin son muy importantes, ya que, por ejemplo, al realizar tiros detraccin, se utilizan estos conceptos.

n la prctica diaria, el chapista identifica estos mismos criterios ensayados a trav-s de sueperiencia profesional, y nunca superando los lmites estudiados para no romper el material con elque se est trabajando.


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n la tabla siguiente se establece una clasificacin de los materiales de uso ms corriente enautomocin, en donde podemos comparar su resistencia a la traccin5

(ensidads la cantidad de masa de un material en un litro de volumen

d 8 m9v 8 :g 9dm;

n la tabla se establece la resistencia a la deformacin de un metal segn su mdulo de elasticidad ysu densidad presentndose una comparacin entre chapas de carrocera fabricadas de acero ychapas fabricadas de aluminio. +e puede comprobar que, para conseguir una misma resistencia a latraccin, a las chapas de aluminio hay que aumentarles su grosor, pero aun as el peso de estaspiezas sera ms bajo, debido a que la relacin con la densidad del acero es mucho menor. "or lotanto se puede decir que la utilizacin de elementos de aluminio en la carrocera del vehculoconlleva una disminucin del peso.

sfuerzo de torsinl esfuerzo de torsin es el producido en un material cuando es retorcido o girado sobre s mismo."ara aplicar este esfuerzo se toman los etremos del material y se ejercen dos pares de giros ensentidos contrarios. l efecto provocado es el retorcido de la pieza.

)igura sfuerzo de torsin.


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sfuerzo de compresinl esfuerzo de compresin es el producido al someter una pieza a dos fuerzas con la mismadireccin pero sentido contrario. La consecuencia de un efecto de compresin es el abombamientoen la zona comprimida, quedando reducida la longitud inicial de la pieza.

)igura sfuerzo de compresin.

sfuerzo de fleinl esfuerzo de flein en un material apoyado sobre dos puntos separados a una cierta distanciaentre s, es el producido por una fuerza aplicada en el centro del material.l ensayo de un material a flein da como resultado que una de las zonas se encuentre acompresin y la otra a traccin produciendo un alargamiento.n la zona que se dobla despu-s de haber sido sometida a un esfuerzo de flein se genera unalargamiento y una compresin, provocando en las zonas respectivas brillo del material y peque*asarrugas.

)igura sfuerzo de flein.

sfuerzo de cizallamientoste esfuerzo es el provocado en un material cuando se aplican verticalmente dos fuerzas en la

misma direccin desplazadas una peque*a distancia una de otra. +e produce entonces un efecto decorte o cizallamiento en el material.

)igura sfuerzo de cizallamiento.


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%onceptos prcticos sobre los esfuerzos de traccinLos esfuerzos a los que son sometidos los materiales provocan diferentes efectos y consecuencias.l anlisis de estos es muy importante para que el chapista pueda diagnosticar qu- zonas o piezasde la carrocera del vehculo siniestrado han eperimentado deformaciones debido a los esfuerzosque han sufrido.! Los materiales dctiles sometidos a esfuerzos de traccin tienen elevado alargamiento, y ladeformacin se produce plsticamente. n cambio, los materiales duros en los que se aplicaesfuerzo de traccin producen poco alargamiento y poca deformacin.! La aplicacin de una fuente de calor a un material disminuye la resistencia a la traccin,aumentando su tenacidad.! &n material que es sometido a esfuerzos con rapidez produce un cambio de estructura debido a lavelocidad de deformacin. "or ejemplo, si se deforma o se dobla muy rpidamente una chapa de unmaterial dctil, este material no puede deformarse plenamente, por lo que no puede alargarse,

adquiriendo entonces dureza.

Los materiales sometidos a esfuerzos a consecuencia de procesos de reparacin en zonas deestructuras de diferentes caractersticas 1en zonas soldadas, en cambios bruscos de secciones, etc.3,producen un reparto irregular de las tensiones internas, eistiendo la posibilidad de endurecer estematerial.La estructura de un vehculo accidentado se ve sometida a los esfuerzos estudiados anteriormente oa una composicin de estos7 en este caso se irn sumando y por lo tanto, relacionndose, los efectoso consecuencias producidos.


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structura de una carrocera fabricada con diferentes tipos de aceros

2.3. AceroA continuacin se estudian los distintos materiales utilizados en la fabricacin de estructuras de losvehculos, estableciendo las diferencias ms significativas en cuanto a su fabricacin, composicin yreparacin. l acero es una aleacin de hierro y carbono, en una proporcin de carbono entre el


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tambi-n eisten los aceros aleados, con distintos materiales como el cromo, el vanadio, el molibdeno,etc. que proporcionan ciertas propiedades, adquiriendo gran resistencia a la compresin y a latorsin. "or ejemplo, las aleaciones de magnesio proporcionan una gran resistencia al desgaste7 elacero inoidable lleva cromo y nquel, lo que aumenta la resistencia a la corrosin. Los acerosutilizados para la fabricacin de herramientas contienen volframio y vanadio que proporcionan mayordureza y resistencia. ncontramos, adems, aceros de baja aleacin o aceros ultra resistentes, loscuales tienen menos componentes en la aleacin pero se les somete a ciertos tratamientos

especiales para conseguir el aumento de dureza7 el acero de alto lmite elstico 1AL3 es muyutilizado en la fabricacin de carroceras. +i se utilizan aceros AL en lugar de acero convencional,se reducen los espesores de las chapas entorno al />?, a igual resistencia. "ara la reparacin, estosaceros deben ser sustituidos, ya que no se pueden someter a tratamientos t-rmicos, y enderezarlostampoco es recomendable porque ello supone una p-rdida de la resistencia del material. +e empleanfundamentalmente en la fabricacin de piezas situadas en zonas rgidas del vehculo y que tenganque resistir grandes esfuerzos, como por ejemplo refuerzos de puertas, bisagras, soportes, etc.$ambi-n se puede aumentar la dureza del acero con tratamientos t-rmicos 1temple o revenido3 ytratamientos termoqumicos 1cementacin, nitruracin, etc3. stos tratamientos efectuados en losaceros aumentan la resistencia del material y la resistencia a la corrosin, efectuando en ellostratamientos como el galvanizado o el electrocincado, formando en su chapa una superficie formadade zinc, que previene el ido. Las chapas situadas en el eterior del vehculo deben ser tratadas, yaque ello supone una mejor calidad en el acabado superficial, una mejor conformabilidad y un mejoragarre para su posterior pintado.&na chapa tratada posee menor grosor que si no lo estuviera, lo que reduce el peso del vehculo.

Mtodos de fabricacin de las capas laminadasAdems de los posteriores tratamientos para dar ms resistencia a la chapa, como se ha vistoanteriormente, se establecen los distintos m-todos de fabricacin hasta conseguir los elementosdeseados, ya sean elementos eteriores o perfiles para conformar la carrocera.n la fabricacin de vehculos el acero se aplica en forma de chapas laminadas de a @ mm. Lasprincipales t-cnicas de fabricacin de chapas laminadas son5! "or embuticin. +e fabrica una chapa laminada que luego se transforma en una pieza al someterla

a la accin de un punzn embutidor sobre una matriz embutidora con una forma adecuada.! "or estampacin. +e fabrican piezas mediante la presin de un molde sobre una chapa. Al cesar lapresin del molde, la pieza adquiere una determinada forma segn la matriz utilizada. s el m-todoempleado para conformar las piezas de la carrocera.! "or etrusin. +e fabrican piezas moldeadas en caliente, someti-ndolas a una determinada presin.s el m-todo utilizado para fabricar perfiles y tubos. Las chapas se calientan por debajo de latemperatura de fusin. La etrusin solamente se realiza con materiales dctiles, para luegosometerlos a tratamientos para aumentar su dureza si lo necesitan.

2.!. Aluminiol aluminio es uno de los materiales utilizados para la fabricacin de carroceras y bastidores en losvehculos. +e emplea tambi-n en la fabricacin de sistemas de traccin y equipos de medida para la

reparacin de automviles.l aluminio se usa en automocin principalmente debido a que es aproimadamente un >>? menospesado que el acero aunque resulte ms caro. s ms maleable, lo que es una ventaja con respectoa las carroceras de acero, ya que absorbe ms esfuerzos en su deformacin cuando se sufre unaccidente, resultando ms seguro para los ocupantes del vehculo.+e fabrica en planchas mediante el laminado o forjado a temperaturas entre 0< %.n automocin se utilizan aleaciones de aluminio con cobre o magnesio, lo que aumenta su dureza yresistencia y facilita su fabricacin con respecto al aluminio puro.

2.". PlsticosLos plsticos se utilizan para la fabricacin de las carroceras de los vehculos, principalmente enpiezas o elementos eteriores como aletas, paragolpes, portones, etc7 aunque no se suelen utilizar

en la fabricacin de chasis o piezas estructurales, con todo, eisten prototipos que utilizan losplsticos, principalmente la fibra de carbono y el :evlar, como materiales para la fabricacin deestructuras del vehculo. n los automviles se emplean en combinacin con estructuras de acero.


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3. Caractersticas constructi#as de las carrocerasBasta 0C/D las carroceras y los bastidores de los automviles se fabricaban por separado y luego seatornillaban, dando lugar a lo que se conoce como carrocera con chasis independiente. (espu-s dela "rimera Euerra 'undial, dFard 6udd invent una prensa capaz de ejercer una gran presinsobre las hojas de acero.sta era capaz de fabricar aletas, caps, suelos, etc., construyendo una carrocera entera de acero yde una pieza. Las piezas de acero se soldaban consiguiendo una estructura ligera, fuerte yresistente, y evitando los ruidos molestos de los automviles de la -poca. ste era el principio de lallamada carrocera autoportante. n este apartado se van a definir las diferentes solucionesconstructivas utilizadas por los fabricantes en la construccin de los distintos tipos de vehculoscomercializados en la actualidad.

lementos amovibles de la carrocera

3.1. Carrocera con casis autoportantel chasis autoportante consiste en una estructura construida mediante el ensamblado de chapas a lo

largo de toda la carrocera. l ensamblaje de las chapas se realiza mediante soldadura. La soldaduradota a la carrocera de gran rigidez, la hace poco pesada y capaz de absorber los esfuerzos debidosa la conduccin 1aceleracin, deceleracin, trazado de curvas, variables aerodinmicas, etc.3, elpropio peso del vehculo 1equipaje, pasajeros, etc.3 o capaz de absorber la energa de deformacinen caso de accidente.


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+obre esta estructura autoportante se montan los elementos eteriores, como puertas, aletasdelanteras y traseras, caps, etc., hasta completar la carrocera del vehculo y los elementosmecnicos.

structura autoportante

%arroceria autoportante. Gistas superior e inferior


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)igura (iferentes formas de perfiles.


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Las chapas se construyen con formas diferentes, pilares con perfiles en forma regular, refuerzos,forma tubular, etc., dependiendo de la funcin que desempe*an dentro de la construccin del chasis.Los ingenieros dise*an la unin de estas chapas para conseguir la rigidez o comportamientodeseado en cada una de las zonas, en funcin de que la zona tenga que trabajar absorbiendoesfuerzos de traccin, flein, torsin, compresin, etc.

)igura structura autoportante con reparto de esfuerzos.(ireccin de los esfuerzos absorbidos por la carrocera autoportante


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(entro de la carrocera eisten zonas dise*adas para comportarse de una forma planificada5 sonzonas rgidas y zonas fusibles o de deformacin programada. n las zonas rgidas se ensamblan

superpuestas chapas de diferentes tama*os y grosores para conseguir la rigidez deseada con elmenor espesor posible. n un vehculo nos encontramos estos puntos en las uniones de los pilarescon el montante superior e inferior, en las uniones de los pilares con los pases de ruedas y aletastraseras, refuerzos, etc.

)igura Honas rgidas de la carrocera.

)igura Honas rgidas y de deformacin programada.


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Las zonas fusibles o de deformacin programada, como su propio nombre indica, son piezas de la

carrocera que se construyen para absorber esfuerzos y soportar cargas, pero cuando el vehculosufre un golpe, tambi-n absorben esfuerzos de deformacin y se doblan y deforman en la direccinestablecida por los ingenieros como ms segura para los ocupantes. stos desplazamientos seconsiguen debilitando ciertas partes de las chapas por medio de taladros o peque*as arrugas.n las carroceras autoportantes se emplean unos peque*os bastidores de acero atornillados alchasis y llamados subchasis, su funcin principal es soportar el peso del motor y de los elementos desuspensin.n algunos modelos de vehculo se realiza la unin del motor y del subchasis al chasis intercalandopiezas de fundicin de aluminio. %uando el vehculo sufre un accidente, estas piezas se rompenevitando el deterioro del motor y del subchasis, y absorbiendo de esta manera parte de la energaproducida en el siniestro.

)igura Honas de deformacin programada.

)igura +ubchasis en los vehculos.


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Monocascos una carrocera autoportante llevada a su etremo7 en ella, la mayor parte de las piezas de lacarrocera son estructurales, es decir, absorben esfuerzos. "rincipalmente se utiliza en la

construccin de vehculos deportivos, aunque en la actualidad est en desuso.

%arrocera monocasco 1con elementos soldados3


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3.2. Carrocera con casis independiente o bastidorst formado por un chasis o plataforma independiente al resto de la carrocera, que se fija al chasispor medio de tornillos o soldadura. n el bastidor o chasis se fijan por separado tanto loscomponentes mecnicos como los de la carrocera, pudi-ndose llegar al caso de separar lacarrocera y que pueda circular el vehculo.Las ventajas de la utilizacin de este tipo de carroceras son principalmente para los vehculos

destinados al transporte de mercancas o personas, y para los vehculos utilizados para la circulacinpor caminos de tierra o carreteras en mal estado.La estructura est compuesta por vigas longitudinales o largueros y vigas trasversales o traviesasunidas por medio de remaches, tornillos o soldaduras. Lleva una serie de refuerzos a lo largo y anchodonde se sitan los soportes para los componentes tanto mecnicos como de la propia carrocera.La rigidez de esta construccin vara segn el destino para el cual se fabrica5 no es lo mismo untodoterreno que un camin destinado al transporte de mercancas.n el caso de los todoterreno, como se dise*an para poder ser utilizados por carretera, su bastidorse fabrica segn la figura 0.;@, para poder ser utilizados con mayor comodidad y poder absorber losesfuerzos de la conduccin y la carga, proporcionando una conduccin lo ms cmoda posible.n el caso de bastidores para camiones, dado que deben de soportar cargas elevadas, seconstruyen perfiles de formas rectangulares, ya que los camiones no adquieren grandes velocidadesy su finalidad principal es soportar los esfuerzos debidos a la carga de las mercancas transportadas.

)igura %hasis independiente de un todoterreno.

3.3. Carroceras especiales

stas carroceras son usadas para la construccin de automviles destinados a las competicionesdeportivas. stn fabricadas con un armazn tubular completo, con tubos de acero cuadrado oredondo cuya principal ventaja es la reduccin de peso. n este tipo de vehculos la carrocera quese atornilla al chasis se fabrica de fibra de vidrio o carbono.$ambi-n los autobuses se fabrican con estructuras tubulares, formadas por tubos de acerocuadrados o redondos. n estas estructuras se atornillan los rganos mecnicos y la carrocera.(e reciente introduccin en el mercado son los cuadriciclos, estructurados de distintas formas yconstruidos mediante una plataforma a la cual se atornilla el chasis, o conformndose siguiendo unaestructura tubular rgida mediante perfiles de distintas secciones, segn la figura 0.;Ib.

)igura %arroceras especiales.


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)igura structura de cuadriciclo

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