¿De qué están hechos los chasis y los chasis de los automóviles?

Los chasis de los automóviles son el esqueleto principal de un vehículo y son fundamentales para mantenerlo resistente y seguro. Las sustancias que se emplean para construir estos chasis influyen tanto en su longevidad como en su rendimiento. En este artículo, veremos qué materiales se utilizan habitualmente para construir los chasis de los automóviles y por qué estas opciones son importantes para la seguridad y el rendimiento de su vehículo.

¿Qué son los marcos de los automóviles?

Los bastidores de los automóviles, o chasis, son la estructura básica de un vehículo motorizado, similar al esqueleto de los organismos vivos. Ofrecen un soporte fundamental para todas las demás partes, incluido el motor, la transmisión, la carrocería y los accesorios interiores.

Históricamente, hasta la década de 1930, la mayoría de los automóviles se construían con un diseño de carrocería sobre bastidor independiente. Este método proporcionaba una separación clara entre la carrocería exterior del automóvil y su estructura de soporte. Sin embargo, en la década de 1960, el diseño de bastidor monocasco comenzó a predominar en los automóviles de pasajeros, integrando la carrocería y el bastidor en una sola unidad cohesiva, mejorando tanto la rigidez del vehículo como su eficiencia de peso.

¿De qué están hechos los bastidores de los automóviles?

1. Acero

El acero ha seguido siendo el material dominante para los bastidores de los automóviles debido a su combinación inigualable de resistencia, durabilidad y rentabilidad. Con el paso de los años, los avances en la fabricación de acero han llevado al desarrollo de calidades más resistentes y ligeras, lo que lo convierte en una opción aún más eficiente para la construcción de vehículos. Más allá del bastidor del automóvil, el acero se utiliza ampliamente en otros componentes del vehículo, como el chasis, las ruedas y las piezas del motor, lo que refuerza su papel fundamental en la fabricación de automóviles.

Una de las principales ventajas del acero es su capacidad para absorber la energía del impacto en caso de colisión, lo que mejora la seguridad del vehículo. Su inherente resistencia a los impactos, combinada con una rigidez superior, garantiza que el bastidor conserve su estabilidad estructural en diversas situaciones de conducción. El acero también ofrece una excelente capacidad de fabricación, ya que se puede prensar, laminar y soldar en diversas formas con relativa facilidad, lo que lo hace ideal para la producción de automóviles a gran escala.

En la construcción de bastidores de automóviles se utilizan distintos tipos de acero, cada uno con ventajas específicas:

• Acero al carbono:Acero al carbono: este tipo de acero, ampliamente utilizado, es conocido por su relación costo-beneficio y amplia disponibilidad. Ofrece un equilibrio sólido entre durabilidad y asequibilidad, lo que lo hace adecuado para vehículos del mercado masivo.
• Acero aleado:Infundido con elementos como cromo, níquel y manganeso, el acero de aleación mejora las propiedades del acero al carbono al ofrecer mejores relaciones resistencia-peso y mayor resistencia a la corrosión.
• Aceros avanzados de alta resistencia (AHSS):El acero AHSS está diseñado para brindar una resistencia superior y mantener el peso al mínimo. Esta clase de acero mejora la seguridad del vehículo sin agregar masa excesiva, lo que contribuye a una mejor eficiencia de combustible y un mejor rendimiento general.

2. Aluminio

El aluminio ha ganado popularidad en el diseño automotriz debido a su naturaleza liviana, que contribuye a mejorar la eficiencia del combustible y la maniobrabilidad. Si bien el acero sigue siendo el material dominante, el aluminio se usa con frecuencia en los bastidores de los vehículos, en particular en los vehículos eléctricos, de alto rendimiento y de alta gama, donde la reducción de peso es una prioridad principal.

Una de las principales ventajas del aluminio es su gran capacidad de absorción de energía, lo que lo hace eficaz para mejorar la resistencia a los impactos. Además, es naturalmente resistente a la corrosión, lo que ayuda a prolongar la vida útil de los componentes estructurales del vehículo. Sin embargo, el aluminio no es un sustituto directo del acero en todas las aplicaciones, ya que tiene un módulo de elasticidad más bajo. Esto significa que los componentes de aluminio deben diseñarse especialmente para igualar la resistencia de sus homólogos de acero.

El aluminio se utiliza comúnmente en:

• Marcos de cuerpo entero:Se encuentra en vehículos ligeros, incluidos automóviles deportivos y eléctricos.
• Refuerzos estructurales:Se utiliza en vigas transversales, pilares y zonas de impacto para mejorar la seguridad manteniendo el peso mínimo.
• Componentes del chasis:Las ruedas, las piezas de freno y los elementos de suspensión a menudo utilizan aluminio para mejorar la capacidad de respuesta y la eficiencia.

Uno de los mayores avances en el uso del aluminio en la automoción se encuentra en carrocería en blanco (BIW) estructuras, donde reemplazar el acero por aluminio puede reducir el peso total del vehículo en 20-30%, lo que genera importantes ganancias de rendimiento y eficiencia.

3. Magnesio

Si bien el aluminio se utiliza ampliamente, magnesio es otro metal ligero que está ganando terreno en la ingeniería automotriz. Su peso es de aproximadamente 33% más ligero que el aluminio y 75% más ligero que el acero, lo que lo convierte en uno de los materiales estructurales más ligeros disponibles.

Sin embargo, el magnesio tiene ciertas limitaciones mecánicas:

• Menor resistencia a la tracción:En comparación con el acero y el aluminio, el magnesio es más propenso a deformarse bajo tensión.
• Mayor expansión térmica:El magnesio se expande más con el calor, lo que puede afectar la estabilidad en aplicaciones de alto rendimiento.
• Fragilidad:Tiene menor resistencia a la fatiga y a la fluencia, lo que lo hace inadecuado para componentes que soporten grandes cargas sin refuerzos.

Debido a estos desafíos, el magnesio se suele utilizar en forma de aleación, combinado con elementos como el aluminio, el manganeso y el zinc para mejorar sus propiedades. Se suele encontrar en piezas que no soportan carga, como soportes, estructuras de tableros y algunos refuerzos internos.

Consideraciones en la selección de materiales

A la hora de seleccionar los materiales para los bastidores de los automóviles, los fabricantes tienen en cuenta varios factores:

• Peso:Los materiales más ligeros mejoran la eficiencia del combustible y el manejo.
• Fuerza:Los materiales deben soportar diversas tensiones e impactos.
• Coste:La elección de materiales a menudo equilibra el costo con los beneficios de rendimiento y seguridad.
• Capacidad de fabricación:Algunos materiales son más fáciles de moldear y unir que otros, lo que afecta los métodos de producción y los costos.
• Impacto medioambiental:Con una creciente conciencia ambiental, se favorecen los materiales que son reciclables y tienen menores emisiones durante su ciclo de vida.

Funciones del chasis del coche

La función principal del chasis de un automóvil es soportar el peso del vehículo y mantener su estructura bajo diversas cargas sin doblarse ni torcerse. Los chasis soportan no solo el peso de los componentes del vehículo y de los pasajeros, sino también las cargas dinámicas inducidas por las condiciones de la carretera, como:

• Torsión vertical y torsional desde superficies irregulares.
• Fuerzas laterales del viento o movimientos bruscos.
• Par generado por el motor y fuerzas de aceleración y frenado.
• Impactos por colisiones.

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