Do que são feitos os quadros e classes de carros?

As armações dos carros são o esqueleto principal de um carro, cruciais para mantê-lo resistente e seguro. As substâncias empregadas na construção dessas armações influenciam tanto sua longevidade quanto seu desempenho. Neste artigo, veremos quais materiais são comumente usados para construir armações de carros e por que essas escolhas são importantes para a segurança e o desempenho do seu carro.

O que são quadros de carros?

As armações de carros, ou chassis, são a estrutura fundamental de um veículo motorizado, semelhante ao esqueleto em organismos vivos. Elas oferecem suporte crucial para todas as outras partes, incluindo o motor, a transmissão, a carroceria e os acessórios internos.

Historicamente, até a década de 1930, a maioria dos carros era construída com um design separado de carroceria sobre chassi. Esse método fornecia uma separação clara entre a estrutura externa do carro e sua estrutura de suporte. No entanto, na década de 1960, o design de chassi unibody começou a dominar em carros de passeio, integrando a carroceria e o chassi em uma única unidade coesa, aumentando tanto a rigidez do veículo quanto sua eficiência de peso.

Do que são feitas as armações dos carros?

1. Aço

O aço continua sendo o material dominante para chassis de carros devido à sua combinação incomparável de resistência, durabilidade e custo-benefício. Ao longo dos anos, os avanços na fabricação de aço levaram ao desenvolvimento de graus mais fortes, porém mais leves, tornando-o uma escolha ainda mais eficiente para a construção de veículos. Além do chassi do carro, o aço é amplamente usado em outros componentes de veículos, como chassis, rodas e peças do motor, reforçando seu papel crítico na fabricação automotiva.

Uma das principais vantagens do aço é sua capacidade de absorver energia de impacto em colisões, o que aumenta a segurança do veículo. Sua resistência inerente a colisões, combinada com rigidez superior, garante que o quadro preserve sua estabilidade estrutural em diversos cenários de direção. O aço também oferece excelente capacidade de fabricação, pois pode ser prensado, laminado e soldado em vários formatos com relativa facilidade, tornando-o ideal para produção automotiva em larga escala.

Diferentes tipos de aço são usados na construção de chassis de automóveis, cada um com benefícios específicos:

• Aço carbono: Aço Carbono: Este tipo amplamente utilizado é conhecido por sua relação custo-benefício e ampla disponibilidade. Ele oferece um forte equilíbrio entre durabilidade e acessibilidade, tornando-o adequado para veículos de mercado de massa.
• Aço-liga: Infundido com elementos como cromo, níquel e manganês, o aço de liga melhora as propriedades do aço carbono, oferecendo melhores relações resistência-peso e maior resistência à corrosão.
• Aços avançados de alta resistência (AHSS): O AHSS é projetado para fornecer resistência superior, mantendo o peso no mínimo. Esta classe de aço aumenta a segurança do veículo sem adicionar massa excessiva, contribuindo para melhor eficiência de combustível e desempenho geral.

2. Alumínio

O alumínio ganhou popularidade no design automotivo devido à sua natureza leve, o que contribui para melhorar a eficiência de combustível e o manuseio. Enquanto o aço continua dominante, o alumínio é frequentemente usado em chassis de veículos, particularmente em veículos de alto desempenho e elétricos, onde a redução de peso é uma prioridade máxima.

Uma das principais vantagens do alumínio é sua alta capacidade de absorção de energia, o que o torna eficaz na melhoria da resistência a colisões. Além disso, é naturalmente resistente à corrosão, ajudando a estender a vida útil dos componentes estruturais do veículo. No entanto, o alumínio não é um substituto direto do aço em todas as aplicações, pois tem um módulo de elasticidade menor. Isso significa que os componentes de alumínio devem ser especialmente projetados para corresponder à resistência de suas contrapartes de aço.

O alumínio é comumente usado em:

• Quadros de corpo inteiro: Encontrado em veículos leves, incluindo carros esportivos e elétricos.
• Reforços estruturais: Usado em vigas transversais, pilares e zonas de impacto para aumentar a segurança, mantendo o peso mínimo.
• Componentes do chassi:Rodas, peças de freio e elementos de suspensão geralmente utilizam alumínio para melhorar a capacidade de resposta e a eficiência.

Um dos maiores avanços no uso do alumínio automotivo está em corpo-em-branco (BIW) estruturas, onde a substituição do aço pelo alumínio pode reduzir o peso total do veículo em 20-30%, resultando em ganhos significativos de desempenho e eficiência.

3. Magnésio

Embora o alumínio seja amplamente utilizado, magnésio é outro metal leve que está ganhando força na engenharia automotiva. É aproximadamente 33% mais leve que o alumínio e 75% mais leve que o aço, tornando-o um dos materiais estruturais mais leves disponíveis.

No entanto, o magnésio tem certas limitações mecânicas:

• Menor resistência à tração:Comparado ao aço e ao alumínio, o magnésio é mais propenso à deformação sob estresse.
• Maior expansão térmica: O magnésio se expande mais sob o calor, o que pode afetar a estabilidade em aplicações de alto desempenho.
• Fragilidade: Possui menor resistência à fadiga e à fluência, o que o torna inadequado para componentes de alta capacidade de carga sem reforços.

Por causa desses desafios, o magnésio é normalmente usado em forma de liga, combinado com elementos como alumínio, manganês e zinco para melhorar suas propriedades. Ele é frequentemente encontrado em peças não estruturais, incluindo suportes, estruturas de painel e alguns reforços internos.

Considerações na seleção de materiais

Ao selecionar materiais para estruturas de automóveis, os fabricantes consideram vários fatores:

• Peso: Materiais mais leves melhoram a eficiência de combustível e o manuseio.
• Força: Os materiais precisam suportar diversas tensões e impactos.
• Custo: As escolhas de materiais geralmente equilibram o custo com os benefícios de desempenho e segurança.
• Fabricabilidade:Alguns materiais são mais fáceis de moldar e unir do que outros, afetando os métodos de produção e os custos.
• Impacto Ambiental:Com a crescente conscientização ambiental, materiais recicláveis e com menores emissões ao longo do ciclo de vida são preferidos.

Funções de quadros de carros

A função primária de um chassi de carro é suportar o peso do veículo e manter sua estrutura sob várias cargas sem dobrar ou torcer. Os chassis suportam não apenas o peso dos componentes e passageiros do veículo, mas também cargas dinâmicas induzidas pelas condições da estrada, como:

• Torção vertical e torcional de superfícies irregulares.
• Forças laterais do vento ou movimentos bruscos.
• Torque gerado pelo motor e forças de aceleração e frenagem.
• Impactos de colisões.

Soluções de aço personalizadas para quadros de carros seguros e confiáveis

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