Применение высокопрочных сталей — один из основных способов повышения
несущей способности рам и снижения их массы.
Рама автомобиля испытывает относительно высокие, переменные по знаку и
по величине, напряжения изгиба и кручения. Применение клепаных узлов рам
создает условия для возникновения дополнительных напряжений, вызываемых
клепкой; отверстия под заклепки являются концентраторами напряжений.
Формовка лонжеронов и поперечин производится в сложных по форме штампах
без нагрева, поэтому основными требованиями, предъявляемыми к материалу
для изготовления автомобильных рам, являются: достаточно высокая
статическая прочность; устойчивость против вибрационных нагрузок и
пониженная чувствительность к различным концентрациям напряжений;
достаточная пластичность, обеспечивающая штампуемость в холодном
состоянии; малая чувствительность к механическому старению; высокая
вязкость, обусловливающая низкий порог хладноломкости; хорошая
свариваемость, необходимая для высокой ремонто-способности рам; в
составе стали не должны содержаться дорогие и дефицитные легирующие
элементы или их количество должно быть сравнительно небольшим.
Для лонжеронов рам грузовых автомобилей за рубежом применяются как
обычная низкоуглеродистая сталь типа марок 15кп и 20кп, так и
среднеуглеродистые стали с нормальным и повышенным содержанием марганца.
Многие зарубежные фирмы изготовляют лонжероны рамы автомобилей большой
грузоподъемности из средне- и низкоуглеродистых сталей, легированных
марганцем, хромом и другими элементами. Часто лонжероны или лонжеронную
полосу подвергают термообработке — нормализации или улучшению. Так,
например, фирма Даймонд применяет для изготовления лонжеронов
малоуглеродистую сталь, содержащую хром, никель, медь и фосфор; фирма
Броквей для лонжеронов автомобилей грузоподъемностью 6,5—7 т использует
среднеуглеродистые улучшенные марганцовистые стали.
Лонжероны рам грузовых автомобилей ЗИЛ до 1950 г. изготовляли
преимущественно из углеродистой стали 25. В настоящее время при
существующей технологии, когда формовка лонжеронов происходит
одновременно с просечкой отверстий и не производится последующая
упрочняющая термообработка, применяют низколегированные стали,
обладающие хорошей штам-пуемостью и достаточной прочностью. Для
лонжеронов рам автомобилей ЗИЛ-164А применялась, а для ЗИЛ-157К
приме-няется сталь ЗОТ в отожженном состоянии. Для автомобилей ЗИЛ-130
используется сталь ЗОТ в нормализованном или сталь 15ГЮТ(ЧМТУ 1-43—66) в
отожженном состоянии.
Применение нормализованной полосы из низколегированной стали ЗОТ вместо
отожженной значительно повышает прочность и увеличивает срок службы рам
грузовых автомобилей. Это позволило использовать для лонжеронов
автомобиля ЗИЛ-130 материал той же толщины, что и для лонжеронов
автомобиля ЗИЛ-164, т. е. толщиной 6,35 мм.
Из анализа опубликованных данных, а также опыта завода следует, что
наиболее широкое применение получают и являются перспективными для рам
грузовых автомобилей низколегированные (марганцовистые) стали с добавкой
в малых количествах в различных сочетаниях элементов, образующих
карбонитрнд-ные фазы. К таким элементам относятся титан, ванадий,
ниобий, алюминий и азот, добавка которых и последующая термо-
обработка (нормализация и др.) обеспечивают высокую
прочность и хорошую пластичность стали.
40.
Химический состав стали для лонжеронов
Модель
Марка
Химический состав
В %
автомобиля
стали
С
Мп
Si
Сг
Си
Ni
р
Ti
А!
ЗИЛ-130
ЗОТ
0,25-
0,33
0,5-
0,8
0,08,
не
более
0,30,
не
более
0,30
0,045, не
более
0,08—
0,15
—
15ГЮТ
0,11 —
0,16
1,00
1,40
0,17
0,35
0,30,
не
более
0,4, не более
0,08—
0,14
0,02
0,06
Додж
С-ЗТА-8
—
0,12
0,56
0,03
0,06
0,10
0,05
0,024
0,025
—
0,04
Бедфорд
—
0.18
0,59
0,04
0,07
0,05
0,06
0,026
0,025
—
0.04
Даймонд
—
0,10
0,60
0,40
1,00
0,35
0,30
0,022
0,016
-
0,05
Рио F22R-1
—
0,25
0.36
0,02
0,06
0,10
0.05
0.025
0,015
—
0,06
41.
Механические свойства стали для лонжеронов
Модель
автомобиля
Марка стали
Временное
сопротивление разрыву в кгс/мм2
Предел текучести в
кгс/мм2
Относительное
удлинение в %
Твердость
по
Бринелю
ЗИЛ-157К
ЗОТ (отожженная)
45
32
17
156
ЗИЛ-130
ЗОТ
(нормализованная)
48—62
36—45
18
170
15ГЮТ (отожженная)
48
34—46
17
170
Додж С-ЗТА-8
■—
38
20
27,0
116
Бедфорд
—
42
22
28,4
130
Даймонд
—
54
30
24,5
170
Рио F22R-1
—
40
24
29,0
126
Химический состав и механические свойства сталей, применяемых для
изготовления лонжеронов рам автомобилей ЗИЛ, а также зарубежными
фирмами, приведены в табл. 40—42.
42. Ударная вязкость сталей при различных температурах в кгс-м/см2
Марка стали
Температура
20°
С
и
о
о
зот
12
6
15ГЮТ
22,5
18
Примечание.
Данные для нормализованной стали; образцы вырезались вдоль волокон