Лонжерон называют позвоночником автомобиля. Я занимаюсь расчётом силовых схем кузовов уже пятнадцать лет и вижу, как от геометрии двух продольных балок зависит управляемость, пассивная безопасность и ремонтопригодность.
В классическом несущем кузове две закрытые коробки идут от чашек амортизаторов до заднего бампера. Переменное сечение, штамповка из стали 590-980 MPa, лазерная сварка швом «tailor blank» — стандартная картина современных легковушек.
Конструкция и металлургия
Поперечное сечение выбирается таким, чтобы минимум материала переносил изгиба стенки работали на мембранное усилие. Применяются низколегированные сплавы с ниобием, вызывающим осаждение карбидов и повышающим предел текучести без снижения пластичности. Для участков, отвечающих запрограммированную деформацию, берётся мягче 340 MPa, причём плавный переход выполняют при помощи локальной закалки лазером. Подобная «градиентная кость» гасит энергию удара, не выводя из строя салон.
На крутых поворотах лонжерон работает вместе с полом как коробчатый сегмент, воспринимающий крутящий момент от подвески. При шаговых неровностях картина напоминает поверхность акустической колонки: на сто двадцатой миллисекунде после удара колесом задачей остаётся демпфирование продольных волн, чтобы крыша не превратилась в вибростенд.
Нагрузки и ресурс
Фронтальное столкновение делит жизнь любого лонжерона на две фазы: упругую и пластическую. Первая заканчивается при примерно двенадцати процентных деформациях, после чего включаются складки, рассчитанные по константе Дзенсона. Даже пятикратная перекрываемость путешествиетвует вдоль короба, сохраняя слой цинка. Во время ресурсных испытаний на гидропульсаторе балка выдерживает двести тысяч циклов с амплитудой двести мегапаскалей без раскрытия швов.
На гражданской машине запас по усталости обычно не использует водитель. Проблемы начинаются, когда дорожные реагенты в сочетании с микротрещинами открывают доступ кислороду. Подкрашивание наружных панелей не спасает: коррозионные ячейки прячутся внутри короба, а газовые пузыри раздувают герметик под шумоизоляцией.
Диагностика и ремонт
Первым инструментом кузовного цеха служит бороскоп с поворотной головкой. Через технологическое отверстие видно состояние швов, гофр и антикора. Следующий шаг — 3D-сканирование базы кузова, погрешность не превышает пяти сотых миллиметра. При отклонении свыше трёх миллиметров по осям X либо Y предлагаю частичную замену сегмента.
Разрез выполняют специальным диском 1,0 мм в зоне заводского стыка, чтобы не нарушить металлургию. Сварка — полуавтоматической пайкой CuSi3 при токе сто пятнадцать ампер. Бронированную сталь грею индукцией до двести восемьдесят градусов, иначе появляются мартенситные островки и хрупкость. После финиша базу проверяю на стенде K-Matrix, разноцветные лучи лазера сразу показывают остаточный перекос.
Усиление для трек-дня достигаю шовной сваркой точка-точка через двадцать миллиметров и вклейкой трубчатого вкладыша 30CrMo в полость. Вес прибавляется на полтора килограмма, крен — минус четыре процента, а зонное удлинение при ударе остаётся сравнимым с серийным вариантом.
Балка скрыта глазом, однако она дирижирует поведением машины точноо как грифель задаёт линию чертежа. При грамотном проектировании, своевременной диагностике и корректном ремонте продольная кость прослужит дольше любого другого железа вокруг.