oficial informe n1-practica n1- estructuras y elementos de union-grafica 2

5/28/2018 Oficial INFORME N1-PRACTICA N1- Estructuras y Elementos de Union-GRAFICA 2

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INFORME TECNICO: ESTRUCTURAS YELEMENTOS DE UNION DE LA CARROCERIA

Curso: Ingeniera Grafica 2

Profesor: Florentino Llacma

Alumno: Oscar Ramos [email protected]

UNIVERSIDAD

TECNOLOGICA

DEL PERU

autoportante
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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Contenido

FUNDAMENTO TEORICO ................................................................................................................. 2

CONCEPTO ESTRUCTURAL............................................................................................................... 4

CARACTERISTICAS ............................................................................................................................ 4

ESTRUCTURA DE CONSTRUCCION DE UNA CARROCERIA ............................................................... 7

ELEMENTOS DE UNION EN LA CARROCERIA ................................................................................... 8

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 11


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FUNDAMENTO TEORICO

A lo largo del tiempo, la carrocera ha experimentado una profunda evolucin. Las exigencias en

cuanto a rigidez dieron paso a un tipo de construccin integrada basada en un elemento portante

formado por un bastidor de doble viga unida con travesaos, al que posteriormente se acoplaba la

carrocera propiamente dicha. En la actualidad, predomina la estructura denominada

autoportante en la que el chasis y carrocera estn integrados en un solo elemento.

Las carroceras se disean tomando como base una estructura resistente suficientemente capaz de

evitar las deformaciones producto de los siguientes esfuerzos estructurales

De traccin provocados por la marcha del vehculo, sobre todo en las aceleraciones y frenadas. De flexin provocados por el peso total soportado (pasajeros, carga, rganos mecnicos), en

particular el que se aplica directamente sobre los ejes delantero y trasero.

De torsin provocados por el desplazamiento vertical de los ejes cuando el firme es irregular.


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Los vehculos actuales estn diseados para que se deformen, conectando todos los elementos de

la estructura para que transmitan el movimiento de unos a otros. La carrocera es la encargada de

soportar las fuerzas derivadas de la colisin y evitar que la deceleracin alcance a los ocupantes, al

mismo tiempo que absorbe la energa de impacto u otras fuentes para las que dispone de tres

zonas claramente diferenciadas.

Las zonas delantera y trasera se encargan de amortiguar el golpe (absorbiendo la energa) al

deformase como un acorden. Entre estas dos zonas deformables se encuentra el habitculo que

debe ser lo ms rgido posible para mantener un espacio vital que proteja a los ocupantes. Adems

de rigidez, en el interior del habitculo debe evitarse que el ocupante se encuentre con zonas

duras; esto se consigue acolchando con espumas y piezas plsticas las partes duras de las piezasinteriores del vehculo como es el caso del panel de instrumentos. Es tambin importante que el

conjunto formado por la columna de direccin y el volante se doble o colapse para evitar daar el

trax del conductor.


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En la figura se aprecian cada una de estas zonas:

Mdulo delantero o frontal. Su misin esproteger a la zona central, transformando la

energa que se genera en la colisin en

energa de deformacin y evitando de este

modo su transmisin al interior del

vehculo. La deformacin en estas zonas se

realiza de forma programada y progresiva,

canalizando los daos

Mdulo central. Forma el habitculo depasajeros. Esta es la zona ms rgida e

indeformable (en mayor o menor grado) de

la carrocera para proteger a los pasajeros.

Mdulo trasero o posterior. Desempaa lamisma funcin, en caso de alcance o

colisin trasera, que el modulo delantero.

CONCEPTO ESTRUCTURAL

Aunque cada uno de las tres zonas descritas cumple una funcin estructural diferenciada, su

comportamiento debe analizarse como un solo conjunto a la hora de conseguir un ptimo diseo

basado en estudios y clculos de las diferentes piezas de la carrocera (formas, secciones, tipo de

material, proceso de fabricacin, facilidad de reparacin o sustitucin, etc.), culminando todo ello

con las pruebas de choques.

CARACTERISTICAS

Con todo lo descrito anteriormente, podemos concluir que la configuracin de la carrocera debe

tener ciertas bondades o caractersticas adems de los puramente estticos como:

- Rigidez: una estructura demasiado blanda es peligrosa ya que supone que el habitculo de lospasajeros no se mantendr intacto, y una estructura muy rgida tambin lo es puesto que los

ocupantes se ven sometidos a fuertes aceleraciones.

A nivel mundial, el chasis no debe retorcerse ni flexionarse sino en un grado mnimo por el efecto

de fuerzas que actan sobre l. Asimismo deben minimizarse las deformaciones elsticas que sufren


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las puertas, capo y la tapa de maletero a fin de garantizar la hermeticidad durante la marcha

traducindose en ventajas como:

o Menos vibracioneso Menos ruidoo Mantener la posicin y tolerancia de ensamblaje en puertas y caposo Ms facilidad de conduccino Mas Resistencia a las roturas que se producen por la marcha por terrenos irregulareso Mayor sensacin de solidez en el vehculo

- Vibraciones: las vibraciones de la carrocera as como las producidas por algunos de loscomponentes pueden disminuir el grado de confort. Para eliminar o disminuir estos efectos se

recurre a:

o los componentes susceptibles a la vibracin deben tener una estructura geomtricaadecuada

- Durabilidad: la estructura debe mantener inalterable sus caractersticas constructivas durante elmayor tiempo posible, se utilizan diferentes tcnicas.

o Una construccin slida y estable que preste especial atencin a los puntos de apoyo deltren de rodaje, direccin y el conjunto de traccin

o Utilizacin de materiales duraderoso Una adecuada proteccin anticorrosiva

- Facilidad de reparacin: los elementos de la carrocera deben poderse reparar o cambiarse sinocasionar algn cambio en la rigidez estructural del vehculo y dichos componentes deben tener

una buena accesibilidad interior y a la zona o a los elementos de unin.

- Aerodinmica:es un factor fundamental que condiciona en gran medida el proyecto de unvehculo. La correcta circulacin del aire resulta decisiva a la hora de:

o Obtener una adecuada economa de consumoo Conseguir un buen comportamiento dinmico limitando el

empuje ascensional a altas velocidades

o Conseguir una adecuada evaluacin del agua que salpicaevitando que se ensucien las ventanillas, retrovisores, faros,

etc.


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PROCESO DE DESARROLLLO

Durante el periodo de construccin de una carrocera para cualquier vehculo, existen aspectos

fundamentales como econmicos, de plazos, produccin, calidad y tcnicos.Todo el proceso de

desarrollo desde su concepcin hasta el producto final tiene las siguientes fases:

De ejecucin del proyectoo Estudios de viabilidad previao Estudios de viabilidad definitivao Ficheras de geometra 3D de piezaso Ficheras de planos 2D de piezaso Ficheros de planos 2D de conjuntoso Pirmide grafica (despiece)o Relacin base

De verificacin del proyectoo Anlisis modal de fallos y efectoso Simulacin (estructural y de

estampacin)

o Taller piloto virtualo Mtodos operacionales de estampacino Estudios de tolerancia, sistemas de

ensamblaje y estudios de referencias

o Construccin de prototiposo Experimentacino Taller piloto de produccino Medios de verificacin de calidad

Teniendo en cuenta que cada constructor aplica su propio mtodo en la ejecucin del proyecto de

un nuevo modelo, existe una secuencia tpica que se desarrolla de esta manera:

Concepcin Diseo Creacin de maquetas Construccin de prototipos Pruebas Fabricacin


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ESTRUCTURA DE CONSTRUCCION DE UNA CARROCERIA

Una vez concluidos y aprobados todas las fases previas, se llega a la fabricacin, que consiste en la

construccin de una carrocera propiamente dicha, conocido como la fase de embuticin, donde

se toma el material servido en bobinas que pasan a ser enderezadas mediante una serie de

rodillos para deshacer la curvatura. Luego se procede al recorte en cizallas automticas de las

piezas de chapa (segn las dimensiones de la pieza a fabricar) para luego dirigirse de estacin en

estacin. La embuticin es el proceso ideal para la fabricacin de piezas con superficies complejas

y altas exigencias dimensionales.

Este proceso de embuticin consiste de

un proceso conformado en frio por el

que se transporta la chapa plana en un

cuerpo hueco adaptndola a la forma

definida por una matriz, mediante la

presin ejercida por una prensa, en el

cual la chapa sufre simultneamente

transformaciones por estira y recalcado

producindose variaciones en su

espesor.

Cada recorte de chapa se introduce mediante robots alimentadores y mediante el transter son

llevadas a cada estacin de la fbrica.

De esta forma se fabrican alrededor de 350 piezas (segn el vehculo), que conformaran la caja del

vehculo: laterales, piso, aletas, puertas, etc.


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ELEMENTOS DE UNION EN LA CARROCERIA

A nivel constructivo, la carrocera consta de cuerpos huecos de chapa y de lminas que se unen en

las instalaciones de soldadura continua o por puntos mltiples realizados de forma automatizada,

ya que su introduccin en las cadenas de montaje supone una rapidez y exactitud de ensamblado


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difcil de conseguir por otros medios. Segn el vehculo, se necesitan aproximadamente 5000

puntos de soldadura a lo largo de 120 a 200 m de borde de chapa. Las piezas exteriores de la

carrocera (aletas delanteras, puertas, capo del motor, y tapa del maletero) suele ir atornilladas

sobre esta. La soldadura proporciona alta resistencia mecnica y buena transmisin de esfuerzos

entre las distintas piezas estructurales (fijas).

En el ensamblado de la carrocera se emplean mayormente uniones soldados por resistencia MIG

ya que puede utilizarse con todos los metales comerciales importantes, como los aceros al

carbono y de aleacin, inoxidables, aluminio, magnesio, cobre, hierro, titanio y zirconio. El MIG

(Metal Inert Gas) utiliza gases como argn (Ar), helio (He) o mezcla de ambos.

Existen otros tipos de unin en la carrocera como:

Soldadura laser: es un tipo de soldadura que solo puede realizarse en fbrica y se emplea por logeneral para unir el techo a los montantes. La soldadura laser se emplea con la finalidad de mejorar

la resistencia esttica y dinmica de las uniones y en zonas en las que solo se puede acceder desde

un lado. Este mtodo aporta las siguientes ventajas:

o Aumento de rigidezo Conservacin de las propiedades anticorrosivaso Reduce la distorsin dimensional y las variaciones en las propiedades del material, ya

que la zona de soldadura afectada por el calor tiene un rea muy pequea.

o Reduccin de ruidoso La soldadura laser (borde contra borde) de chapas con distintos espesores permite

optimizar las zonas que se deben reforzar.

Soldadura laser-hibrida: solo puede aplicarse durante la fabricacin y combina la excelentevelocidad de ejecucin de soldadura laser con los buenos niveles de penetracin que aporta la

soldadura MIG. Para ello, en un mismo procedimiento se asocia la energa generada por una fuente

de energa laser y un arco voltaico.

Soldadura MIG-Brazing: se trata de procedimiento de soldadura al arco bajo gas protector en el quese alcanza unas temperaturas lo suficientemente bajas como

para no eliminar la capa protectora de zinc.

Soldadura laser-Brazing: es un procedimiento de soldaduraheterognea similar al anterior. La soldadura se produce en

este caso por la fusin de un hilo de cobre y silicio al 3% con

ayuda de una fuente de energa laser de esta manera no se

producir excesivas concentraciones de calor y se podrUnin mediante soldadura lser.


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mantener el recubrimiento protector de zinc de la chapa galvanizada.

Soldadura de latn:dejo de usarse un tiempo, pero ha cobrado actualidad debido a la reduccin delos huecos de las chapas para aumentar la rigidez de la carrocera, lo que descarte la posibilidad de

soldar mediante puntos de resistencia.

Piezas pegadas:el plan de diseo de la carrocera autoportante consiste en que el acero con el queest construida cada pieza soporte niveles de carga equivalentes. De esta transmisin de esfuerzos

se encargan fundamentalmente los puntos y cordones

de soldadura. Sin embargo, este tipo de uniones

supone la concentracin local de esfuerzos (tensiones).

Este problema puede resolverse mediante uniones

pegadas estructurales, en las cuales se consigue que la

transmisin de tensiones reparta, algo que tiene

mucha influencia, por ejemplo, cuando ocurre un

siniestro y es necesario involucrar en la deformacin

mayor nmero de piezas posible. Los adhesivos

estructurales utilizados son de naturaleza epoxi,

generalmente biocomponentes, debido a su excelente

resistencia al ataque qumico, excelentes propiedades mecnicas y buenas propiedades de

aplicacin. Existen dos tipos de uniones pegadas: aquellas en las que se utiliza el adhesivo

estructural para unir dos chapas y aquellas en las que adems se realizan puntos de soldadura. En

ambos casos se aporta una mejora de la rigidez de la carrocera, ya que estas uniones tienen una

especial resistencia a los esfuerzos de cizalladora y de traccin.

Piezas remachadas: la incorporacion de nuevos materiales y utilizacion de tecnicas hibridas defabricacion de carrocerias han impulsado la utilizacion de los remaches como un metodo mas de

union utilizado en el ensamblaje. Su empleo mas habitual se centra en las carrocerias de aluminio

en sustitucion de la soldadura por puntos de resistencia aunqeue su uso tambien se ha extendido a

las carrocerias de acero. Las uniones remachadas suelen combinarse con las pegadas,

complementandose ambos sistemas.

Las diferentes uniones que conforman la estructura de la carrocera actual pueden consistir en la

aplicacin de unos 60 metros de adhesivos, 4000 puntos de soldadura y ms de 60 uniones

atornilladas. Adems, se aplican soldadura MAG y MIG, soldadura por rayos laser, uniones con

reborde y remachadas.

Aplicacin de adhesivo


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BIBLIOGRAFIA

GOMEZ Tomas, AGUEDA Eduardo y otros, CARROCERIA, ELEMENTOS FIJOS, 4 edicin, 2005,Paraninfo, Madrid, Espaa.

GOMEZ Tomas, AGUEDA Eduardo y otros, ESTRUCTURAS DEL VEHICULO, 2 edicin, 2011, Paraninfo,Madrid, Espaa.

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PEREZ Alonso, MECANICA DEL AUTOMOVIL, 4 edicin, 1985, Paraninfo, Espaa ROWE Richard y JEFFUS Larry, MANUAL DE SOLDADURA GMAW(MIG-MAG), 2008, Paraninfo,

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