Ciencia De Los Materiales- Materiales De Un Auto

Historia del automóvil

Desde su origen a principios de 1800, los automóviles han cambiado y evolucionado en respuesta a los deseos de los consumidores, las condiciones económicas y las nuevas tecnologías. Los primeros vehículos eran como los carruajes de la época con el motor situado en los bajos, porque ese era el estilo al que estaba acostumbrada la gente. Hacia 1910, ya se puso el motor en la parte delantera, que le dio al auto una personalidad propia. Conforme fue aumentando la demanda, se hicieron más estilizados. En las décadas de 1920 y 1930 aparecieron coches de lujo diseñados por encargo del cliente que se llamaron autos clásicos. Las crisis del petróleo de las décadas de 1970 y 1980 se reflejaron en la construcción de modelos de bajo consumo. La fabricación en serie de la actualidad trata de abaratar costes que es lo que demanda el consumo.

A finales del siglo XX, los automóviles se enfrentan a dos desafíos fundamentales: por un lado, aumentar la seguridad de los ocupantes para reducir así el número de víctimas de los accidentes de tráfico, ya que en los países industrializados constituyen una de las primeras causas de mortalidad en la población no anciana; por otro lado, aumentar su eficiencia para reducir el consumo de recursos y la contaminación atmosférica, de la que son uno de los principales causantes. En el primer apartado, además de mejorar la protección ofrecida por las carrocerías, se han desarrollado diversos mecanismos de seguridad, como el sistema antibloqueo de frenos (ABS) o las bolsas de aire (airbag). En cuanto al segundo aspecto, la escasez de petróleo y el aumento de los precios del combustible en la década de 1970 alentaron en su día a los ingenieros mecánicos a desarrollar nuevas tecnologías para reducir el consumo de los motores convencionales (por ejemplo, controlando la mezcla aire-combustible mediante microprocesadores o reduciendo el peso de los vehículos) y a acelerar los trabajos en motores alternativos. Para reducir la dependencia del petróleo se ha intentado utilizar combustibles renovables: en algunos países se emplean hidrocarburos de origen vegetal y también se ha planteado el uso de hidrógeno, que se obtendría a partir del aire usando, por ejemplo, la energía solar. El hidrógeno es un combustible muy limpio, ya que su combustión produce exclusivamente agua.

El primer vehículo fabricado íntegramente en aluminio y verdaderamente significativo en la historia del automóvil, es el Panhard Dyna de 1953 y que empezó su producción a partir de 1954.

Aunque el aluminio en la fabricación de automóviles tiene su origen en el empleo para desarrollar diferentes elementos mecánicos, su uso más generalizado se centraba en la fabricación de bloques de motor, culatas, elementos de refrigeración, etc., por sus buenas cualidades para la evacuación de calor de dichos elementos y fácil mecanización.

Panhard Dyna.

La firma Rover, influenciada por la crisis económica provocada por la segunda guerra mundial y por el excedente de aluminio, después de la contienda se vio obligada a utilizar este material en sus vehículos.

En los últimos años, su aplicación se a generalizado, gracias a su escaso peso y a su elevada rigidez, éste material, es capaz de mejorar su comportamiento, logrando excelentes relacionales peso-potencia y mejorando notablemente el comportamiento dinámico.

Hasta hace unos años, únicamente vehículos de cierta exclusividad, como los modelos de Ferrari, Honda NSX o el Jaguar XJ 220 montaban este tipo de carrocerías, en la última década el aluminio se ha incorporado a los elementos de la carrocería de forma predominante.

El aluminio, es el metal más utilizado en la fabricación de automóviles actuales después del acero.

Vehículos fabricados en grandes series como el Audi A8, Audi A2, el BMW Serie 5 y el Renault Vel-Satis, son ejemplo de estructuras total o parcialmente construidas en este material.

Desde el año 2000, se comenzó a incorporar de forma generalizada piezas exteriores de este material en; capós, aletas, paneles de puerta e incluso techos.

Materiales usados en fabricar automóviles

La industria del automóvil utiliza un tremendo número de materiales para construir sus coches, donde si incluyen el hierro, el aluminio, plásticos, cristales, gomas, productos derivados del petróleo, cobre, acero y otros componentes. Estas partes son usadas para crear todo, desde esas pequeñas cosas en las que no pensamos, como pueden ser los indicadores que tenemos en el salpicadero, hasta los bloques del motor o los cambios de marcha en la caja de cambios.

Lo materiales han evolucionado mucho con el paso de los años haciéndose más sofisticados, mejor construidos y por supuesto, más seguros. Han cambiado según las nuevas tecnologías del automóvil han ido surgiendo con los años, y han sido utilizados de maneras muy innovadoras. Para empezar a ver los materiales que se usan, veremos primero los que son más pesados.

En los coches modernos, la mayoría del peso viene por el uso del acero. En los coches, el acero es utilizado para crear el chasis en los bajos o jaula debajo del cuerpo que forma el esqueleto del vehículo, y protegerlo en caso de una colisión. Las puertas, el techo e incluso algunos paneles del cuerpo creados durante la fabricación están hechos de acero en muchos coches hoy en día. El acero es también usado en una variedad de áreas, para poder acomodar el motor u otras partes.

Para la utilización de los materiales de la carrocería de un coche, hay que seleccionarlos teniendo en cuenta factores tales como prestaciones, duración proceso de fabricación, disponibilidad de material, fiabilidad, etc., compatibilizando todo ello en un mínimo coste y un peso adecuado.

Las exigencias varían según la función de dicho componente:

- Pieza estructural: Funcionalidad y seguridad.

- Pieza cosmética: No afecta demasiado a funcionalidad y seguridad.

La geometría está definida por:

- Función

- Entorno o conjunto del que forma parte.

La selección de material se hace mediante el análisis de lo anterior.

Una vez definido el componente y seleccionado, se le protege del medio ambiente mediante recubrimientos orgánicos, cincados, fosfatados, pinturas, etc.

Luego se valida mediante ensayos.

El comportamiento del material en la conformación y fabricación asó como en todo el proceso posterior (manipulación, reparación) estará marcado por sus propiedades físicas y mecánicas:

- Maleabilidad: Cualidad de un metal de reducirse en láminas finas, dobladas o deformadas por choque o presión en caliente o en frio.

- Tenacidad: Resistencia a la rotura que oponen los materiales a los esfuerzos cuya aplicación es progresiva.

- Dureza: Resistencia que pone un cuerpo a dejarse penetrar por otro bajo la acción de una fuerza.

- Resistencia: Resistencia que oponen los materiales a la aplicación de esfuerzos bruscos y a los choques. Es lo contrario a la fragilidad.

- Elasticidad: Propiedad que tienen los materiales de deformarse por acción de una fuerza y de recobrar su forma inicial cuando deja de obrar dicha fuerza.

- Alargamiento: Es la deformación permanente que se produce en un metal cuando el esfuerzo aplicado sobre el sobrepasa la carga de su límite elástico. Se expresa en porcentaje.

- Ductilidad: Es la propiedad del material de poder ser trabajado sin que se produzcan cambios en su estructura, o grietas.

- Fusibilidad: Propiedad que caracteriza a ciertos materiales de pasar con mayor o menor rapidez del estado sólido al liquido por efecto del calor.

- Conductividad: Propiedad de los cuerpos que consiste en transmitir con mayor o menor facilidad el calor o la corriente eléctrica.

ACERO.

El acero es el material por excelencia utilizado para la construcción de las carrocerías de los automóviles. Pero bajo la denominación de acero se encuentran diferentes calidades con características muy particulares que propician la utilización de una u otra según la aplicación concreta.

Las necesidades de reducir los consumos de combustible de los vehículos y las cada vez más estrictas directivas medioambientales, han llevado al sector de la carrocería a una especie de obsesión por reducir el peso de los vehículos, aunque en ocasiones el ahorro de peso se ve contrarrestado por el incremento en equipamiento tecnológico, más o menos superfluo, pero más valorado por los usuarios. Si bien durante la década de los 90 se produjo un incremento de la utilización del acero en la construcción de vehículos, en los últimos años, se ha producido un pequeño descenso, dando paso a otros materiales, especialmente a los plásticos y al aluminio. El acero presenta unas ventajas para el mecaniza-do y conformación que no presentan otros materiales. Su disponibilidad y su precio, sin considerar los últimos incrementos que está sufriendo, le hacen muy competitivo, por ello está el primero en la lista de utilización de los constructores. Partiendo de esta premisa, de la utilización del acero, la única forma de reducir el peso de una carrocería es reduciendo la cantidad de acero utilizado, y esto tan sólo se puede hacer de dos formas: minimizando el tamaño de las piezas de la carrocería elaboradas con este material, y reduciendo el espesor de chapa empleada. En el primer caso, vemos como los paragolpes, rejillas

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