Высокопроизводительные пластики играют важную роль в автомобильной промышленности в наши дни. Легкий вес пластмасс делает автомобили более экономичными.
Подсчитано, что каждые 10% снижения веса транспортного средства приводят к снижению расхода топлива на 5-7%. Текущие экономические и экологические проблемы делают создание более экономичных автомобилей главным приоритетом в автомобильной промышленности. Использование современных материалов, таких как алюминий и углеродное волокно, полезно, но разумное применение пластмасс имеет все большее значение.
Некоторые другие преимущества высокоэффективных пластиков, используемых в транспортных средствах, включают в себя:
— минимальную коррозию, позволяющую продлить срок службы автомобиля
— существенная свобода дизайна, позволяющая продвигать творчество и инновации
— гибкость в интеграции компонентов
— безопасность, комфорт и экономия
— вторичная переработк.
Вот лучшие 13 высокопроизводительных пластмасс, используемых в автомобильной технике. В то время как все 13 могут легко использоваться в одном автомобиле, только три типа пластмасс составляют
примерно 66% от общего числа высокоэффективных пластмасс, используемых в автомобиле: полипропилен (32%), полиуретан (17%) и ПВХ (16%) ,
1) Полипропилен (PP)
Полипропилен — это термопластичный полимер, используемый в самых разных областях. Насыщенный аддитивный полимер, изготовленный из мономера пропилена, он прочный и необычайно устойчивый ко многим химическим растворителям, основаниям и кислотам.
Применение: автомобильные бамперы, химические баки, изоляция кабелей, газовые баллончики, ковровые волокна.
2) Полиуретан (PUR)
Твердый полиуретан — это эластомерный материал с исключительными физическими свойствами, включая ударную вязкость, гибкость и устойчивость к истиранию и температуре. Полиуретан имеет широкий диапазон жесткости, от ластика до твердого шара для боулинга. Другие характеристики полиуретана включают чрезвычайно высокий срок службы при изгибе, высокую несущую способность и выдающуюся стойкость к погоде, озону, радиации, маслам, бензину и большинству растворителей.
Применение: гибкие пенопластовые сидения, пенопластовые изоляционные панели, эластомерные колеса и шины, автомобильные подвесные втулки, подушки, электрические герметики, твердые пластиковые детали.
3) Поливинилхлорид (ПВХ)
ПВХ обладает хорошей эластичностью, огнестойкостью, хорошей термостойкостью, высоким глянцем и низким содержанием свинца. Поливинилхлоридные формовочные смеси можно подвергать экструзии, литью под давлением, прессованию под давлением, каландрированию и формованию раздувом для образования огромного разнообразия продуктов, либо жестких, либо гибких, в зависимости от количества и типа используемых пластификаторов.
Применение: автомобильные приборные панели, оболочка электрических кабелей, труб, дверей.
4) ABS
Акрилонитрил-бутадиен-стирол представляет собой сополимер, полученный полимеризацией стирола и акрилонитрила в присутствии полибутадиена. Стирол придает пластику блестящую непроницаемую поверхность. Бутадиен, каучуковое вещество, обеспечивает устойчивость даже при низких температурах. Различные модификаторы могут применяться для улучшения ударопрочности, ударной вязкости и термостойкости.
Применение: автомобильные кузовные детали, приборные панели, колпаки колес.
5) Полиамид (PA, Нейлон 6/6, Нейлон 6)
Нейлон 6/6 — это нейлон общего назначения, который можно формовать и прессовать. Нейлон 6/6 обладает хорошими механическими свойствами и износостойкостью. Он часто используется, когда требуется низкая стоимость, высокая механическая прочность, жесткий и стабильный материал. Нейлон хорошо впитывает воду и будет набухать в водной среде.
Применение: шестерни, втулки, кулачки, подшипники, атмосферостойкие покрытия.
6) Полистирол (PC)
Естественно чистый, полистирол обладает отличной химической и электрической стойкостью. Широко доступны специальные глянцевые и ударопрочные марки. Этот простой в изготовлении пластик обладает плохой стойкостью к ультрафиолетовому излучению.
Применение: корпуса оборудования, пуговицы, автомобильная фурнитура, витрины.
7) Полиэтилен (PE)
Полиэтилен обладает высокой ударопрочностью, низкой плотностью и обладает хорошей ударной вязкостью. Он может использоваться в самых разнообразных способах обработки термопластов и особенно полезен, когда требуются влагостойкость и низкая стоимость.
Применение: автомобильные кузова (армированные стеклом), электроизоляция.
ПОМ (POM — полиоксиметилен)
ПОМ (POM — полиоксиметилен) POM обладает превосходной крепкостью, жесткостью и пределом текучести. Эти свойства стабильны при низких температурах. ПОМ также обладает высокой химической и топливостойкостью.
Применение: внутренняя и внешняя отделка, топливные системы, малая шестерня.
9) Поликарбонат (PC)
Аморфный поликарбонатный полимер предлагает уникальное сочетание жесткости, твердости и ударной вязкости. Обладает отличными атмосферными, ползучими, ударными, оптическими, электрическими и термическими свойствами. Из-за своей исключительной ударной вязкости он является материалом для автомобильных бамперов, шлемов всех видов и заменителей пуленепробиваемого стекла.
Применение: бамперы, линзы фар.
10) Акрил (PMMA)
Прозрачный термопласт, PMMA часто используется в качестве легкой или устойчивой к разрушению альтернативы стеклу. Это дешевле, чем PC, но также более подвержен царапинам и разрушениям.
Применение: окна, дисплеи, экраны.
11) PBT (полибутилентерефталат)
Термопластичный PBT используется в качестве изолятора в электротехнической и электронной промышленности. Это очень химически и термостойкий материал. Также есть огнестойкие марки.
Применение: дверные ручки, бамперы, компоненты карбюратора.
12) Полиэтилентерафталат (PET)
ПЭТ в основном используется для создания синтетических волокон и пластиковых бутылок. Вы можете узнать об этом, прочитав ярлыки одежды, там он называется «полиэстер».
Применение: корпус рычага стеклоочистителя и корпуса редуктора, фиксатор фары, крышка двигателя, корпуса разъемов.
13) ASA (акрилонитрил-стирол-акрилат)
Как и ABS, ASA обладает высокой прочностью и жесткостью, хорошей химической стойкостью и термостойкостью, отличной устойчивостью к погодным условиям, старению и пожелтению, а также высоким глянцем. Будьте осторожны, чтобы не сжечь этот материал. При горении выделяется токсичный дым.
Применение: корпуса, профили, детали интерьера и наружного применения.
В состав современных автомобилей входит около 120 килограмм деталей, сделанных из различных видов пластика.
Термин пластики (пластмассы) описывает группу химических соединений называемых полимерами. Пластик получается нагреванием углеводородов. Используется катализатор, чтобы разбить большие молекулы на маленькие. Этот процесс называется крэкинг. Маленькие молекулы, такие как этилен, пропилен, бутан и другие называются мономерами. Большинство пластиков сделано из углеводородов, взятых из природных ископаемых (газа, нефти и других). Осуществляется химическое соединение мономеров и создание полимеров. Размер и структура молекул полимеров определяют свойства пластиков.
Существует два базовых типа пластика, которые применяются в автомобилестроении – термопластики и термореактивные пластики. Термопластики плавятся от воздействия высокой температуры, а при остывании снова затвердевают.
Термореактивные пластики никогда не плавятся и не размягчаются от температуры (не меняют форму).
Термопластики
Термопластики – это название пластиков, состоящих из разделённых разветвлённых макромолекул, которые, однако, не связаны друг с другом.
Из-за своих многочисленных положительных свойств, термопластики являются наиболее часто используемыми пластиками в автомобильной индустрии.
Термопластики могут быть расплавлены и использованы снова много раз. Это важный аспект экологичности. Термопластики являются идеальным материалом для переработки. Новые детали могут быть сделаны из старых.
Термореактивные пластики (реактопласты)
При изготовлении изделий из термореактивных пластиков происходит необратимая реакция.
Эти пластики нельзя сваривать, растворять или растягивать, как эластомеры.
Термореактивные материалы очень прочные и стойкие к высокой температуре. Они, к примеру, используются в подкапотном пространстве, рядом с двигателем.
Смеси пластиков (сплавы)
Смеси (например, такие как PP+EPDM) чаще всего используются в дополнение к чистым формам. Смешиваются два разных типа пластика. При смешивании двух типов пластика, их свойства объединяются, и получается новый тип пластика. Этот процесс похож на смешивание металлов и получение сплавов с новыми свойствами. Кроме того, многие пластиковые детали при изготовлении усиливаются стекловолокном.
Как определить тип пластика?
Определение типа пластика необходимо для выбора способа ремонта и видов материалов, необходимых для этого.
- Тип пластика можно определить по буквенному обозначению на обратной стороне пластиковой детали. Это самый надёжный и точный способ. С обратной стороны есть несколько латинских букв — сокращение от названия пластика. Иногда дополнительные буквенные и цифровые обозначения показывают наличие различных добавок к пластику. Могут также отмечаться дополнительные свойства базового пластика (например HD-High Density, высокая плотность), а также смеси пластиков (знаком «+» тип пластика после него). Ниже в статье будут перечислены наиболее часто встречающиеся сокращения и их расшифровка. Если по каким-то причинам нет возможности определить тип пластика по коду, то можно это сделать, проделав тест.
- Тест с водой. Отрежьте маленькую полоску снизу бампера. Очистите её от загрязнений и краски, чтобы получить «голый» пластик. Поместите его в ёмкость с водой. Если пластик не тонет, то это PE, PP, PP + EPDM (термопластики). Из этих пластиков сделано 80% бамперов. 15% — это реактопласты (PUR/TPUR), которые потонут в воде. Остальные 5% — xenoy/polycarbonate. Такой пластик можно найти на некоторых Мерседесах и старых Фордах. Он очень жёсткий и при погружении в воду он потонет. Стоит сделать замечание, что некоторые смеси пластиков могут потонуть, хотя являются термопластиками, но в основном этот тест работает.
- Тест огнём определяет принадлежность к тому или другому типу пластика по размеру пламени, его цвету и типу дыма. Ввиду того, что в состав современных пластиковых деталей автомобиля входят различные добавки, этот тест не всегда помогает определить тип пластика правильно, поэтому мы его рассматривать не будем.
В то время как несколько видов пластика может использоваться в машине, три основных типа составляют 65% всего пластика, используемого в автомобиле: PP — полипропилен (32%), PU/PUR полиуретан (17%) и PVC — поливинилхлорид (16%).
Итак, рассмотрим наиболее часто используемые в автомобилях типы пластиков.
Типы автомобильных пластиков
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) — термопластик
Твёрдый, прочный и негибкий пластик. Он имеет высокую прочность благодаря компоненту бутадиену, а твёрдость и негибкость благодаря акрилонитрилу.
Этот пластик обязательно должен быть покрыт защитным покрытием, так как на него разрушительно действуют ультрафиолетовые лучи.
Применение: Корпуса зеркал заднего вида, колпаки колёс, автомобильные панели приборов, радиаторные решётки, молдинги, обрамления фар.
Совет по ремонту: Оптимальным методом ремонта является склеивание специальным клеем (к примеру, PlastiFix). Если применяется сваривание, то его можно дополнять эпоксидной смолой со стекловолокном (с обратной стороны) для повышения прочности.
ABS/MAT — реактопласт
Это пластик ABS, усиленный стекловолокном.
Применение: Пластиковые панели кузова.
EPDM (Ethylen-propylene-diene-monomer) — реактопласт
Часто используется в сплаве с полипропиленом (PP) для изготовления бамперов.
Применение: Ударопрочные вставки бампера, бампера (PP+ EPDM).
PA (Polyamide (Nylon)) — термопластик
Умеренно жёсткий или жёсткий пластик. Хорошо шлифуется. Известен как нейлон.
Является стойким к органическим растворителям. Имеет высокую сопротивляемость к истиранию.
Применение: Пластмассовые внешние детали отделки кузова, декоративные колпаки колёс, лючки бензобака, радиаторные бачки, корпуса фар, корпус боковых зеркал, пластиковые части двигателя.
Совет по ремонту: Нагревайте пластик феном перед началом сваривания. Присадочный пруток должен смешиваться с ремонтируемым пластиком.
PC (Polycarbonate) — термопластик
У этого пластика высокая ударопрочность, даже при очень низких температурах.
Применение: Бампера, радиаторные решётки, приборная панель, корпуса фар.
Совет по ремонту: Перед сваривание пластик лучше нагреть феном.
PPO (Polyphenylene oxide) — реактопласт
Имеет хорошую стойкость к высокой температуре и высокую ударопрочность. Редко используется в чистой форме из-за сложности технологического процесса.
Применение: Хромированные пластиковые детали, решётки радиатора, обрамление фар.
PE (Polyethylene) — термопластик
Умеренно эластичный, обычно полупрозрачный пластик.
Полиэтилен имеет высокую ударопрочность и хорошо выдерживает воздействие кислот, спиртов и нефтепродуктов.
Может быть двух типов – полиэтилен низкой плотности (PE-LD) и полиэтилен высокой плотности (PE-HD).
Применение: Подкрылки, облицовка салона, расширительные бачки, бачки для «омывайки», подкрылки, бензобаки (делаются из полиэтилена высокой плотности PE- HD).
Совет по ремонту: Нужно помнить, что на это этот вид пластика имеет плохую адгезию к ремонтным материалам и краске.
PP (Polypropylene) — термопластик
Умеренно гибкий пластик, устойчивый к воздействию химически активных жидкостей. Инертен к ультрафиолетовым лучам. Полипропилен имеет относительно слабую ударопрочность.
Применение: бампера (обычно смесь с EPDM), изоляция проводки, корпуса аккумуляторов, подкрылки, уплотнители салона, облицовка салона, панель приборов.
Совет по ремонту: Перед нанесением грунтов или лакокрасочных материалов требуется предварительно применять специальный грунт для пластика для увеличения адгезии.
PU/PUR (Polyurethane) — реактопласт, TPU (thermoplastic polyurethane) — термопластик
Полиуретан очень износостойкий, гибкий и прочный пластик. Он может быть изготовлен твёрдым, как шар для бойлинга, а также таким мягким, как стирательный ластик.
Этот пластик представляет собой структурную пену, твёрдость и эластичность которой может варьироваться. Эластичный полиуретан может восстанавливать первоначальную форму даже после длительного физического воздействия.
Применение: Бампера, подкрылки, пластиковые накладки кузова, элементы отделки салона, панели приборов, сидения (вспененный полиуретан).
Совет по ремонту: При сваривании (TPU) не нужно нагревать и пытаться расплавить ремонтируемый пластик. Расплавленный присадочный пруток нужно помещать в заранее подготовленную V‑образную канавку.
PVC (Polyvinyl chloride) — термопластик
Твёрдый, хорошо шлифуется. Это гибкий пластик, имеет хорошую сопротивляемость к растворителям. Виниловая составляющая даёт хорошую прочность на разрыв, некоторые поливинилхлоридовые пластики эластичные.
Применение: Боковые молдинги дверей, элементы облицовки салона.
Для полноты обзора пластиков, приведу сводную таблицу, имеющую также обозначения других видов пластика.
Печатать статью
Применение пластмасс в автомобильном транспорте.
В
современном автомобиле используется
несколько сот деталей из пластмасс, от
самых мелких до крупногабаритных.
Возможности современных пластмасс
таковы, что их можно использовать в
качестве конструкционных материалов
для изготовления практически любых
деталей или даже целых узлов и агрегатов.
Так, несколько лет назад сообщалось о
том, что одна из моторостроительных
фирм в США изготовила автомобильный
двигатель из термостойкого пластика,
усиленного стеклянными и углеродными
волокнами. Металлическими остались
лишь коленчатый вал и поршневые кольца.
Масса двигателя в два раза меньше, чем
у металлического, и, кроме того, он
расходует на 15% меньше горючего.
Практическое
использование находят стеклопластики.
Они обладают очень высокими прочностными
свойствами, легко формуются, окрашиваются
в любой цвет, из них могут быть изготовлены
детали любого размера. Поэтому от
изготовления отдельных деталей в
автомобилестроении переходят к
изготовлению кузовов. Автомобили с
такими кузовами весят на 10 –15% легче
металлического, кузова не подвергаются
коррозии.
Основной
тенденцией в использовании пластмасс
в конструкции автомобилей является
внедрение крупногабаритных двигателей.
Полиамидные стеклопластики применяют
для производства кузовов для легковых
автомобилей, но пока это не стало массовым
явлением по некоторым технологическим
и экономическим причинам. Однако
пластмассовые бамперы, приборные щитки,
небьющиеся стекла, практически любые
детали интерьера салона, дверей,
багажника, решетки радиаторов, колесные
диски, крылья, топливные баки и многие
другие детали уже стали нормой в
автомобилестроении. Для обеспечения
потребностей в пластмассовых материалах
с необходимыми свойствами постоянно
ведется модификация известных полимеров
или их смесей, создание новых полимеров
и композиционных материалов. Применение
некоторых полимеров постепенно
уменьшается, например, поливинилхлорида,
АБС – пластиков. Наряду с этим появляются
новые или модифицированные пластмассовые
материалы, в их числе различные модификации
полиметакрилата, полиамидов, поликарбонатов,
полиэфиров, фенопластов, полиуретанов,
полифениленоксидов и композиционные
материалы на их основе.
В
стремлении использовать положительные
свойства пластмасс все шире используются
пластмассы, на поверхности которых
наносят слой металла. Металлические
покрытия делают пластмассовое изделие
более стойкими к тепловым, световым,
механическим и химическим воздействиям,
придают им привлекательный внешний
вид, позволяют соединять изделия пайкой.
Кроме того, заменяя металлические
изделия металлизированными пластмассами,
можно рациональнее использовать
дорогостоящие металлы – только в
необходимом количестве и только там,
где необходимы именно их металлические
свойства. Металлизированные пластмассы
по своим химическим и физико-механическим
свойствам, а также поведением в процессе
эксплуатации весьма сильно отличаются
и от пластмасс, и от металлов. Поэтому
металлизированные пластмассы используются
в автомобилестроении при декорировании
панелей, кнопок управления, пепельниц
и т.п., при изготовлении колпаков колес,
решеток радиаторов, отражателей,
светофильтров и других деталей.
Рассмотрим
роль отдельных полимеров и пластмасс
на их основе в автомобилестроении.
Полиэтилен
обладает хорошими механическими
свойствами, высокой химической и
термической стойкостью, легкостью
переработки в изделия, однако недостаточно
устойчив к действию ультрафиолетового
излучения. Температура плавления
полиэтилена составляет 105 – 130 0С
в зависимости от марки. Полиэтилен в
основном используется в виде трубок,
изоляторов электропроводов, небольших
корпусов, крышек, колпачков, рукояток
(т.е. деталей, подвергающихся
электромеханическим нагрузкам или
воздействию нефтепродуктов), а также
для отделки салона. Из крупных
полиэтиленовых деталей можно назвать
баки для топлива, масел, тормозной
жидкости, аккумуляторов.
Полипропилен
обладает низкой морозостойкостью (до
-5…-100С),
поэтому используется только в
модернизированном виде. Из полипропилена
изготовляются детали того же назначения,
что и из полиэтилена, а также решетки
радиаторов, бамперы, рулевые колеса,
воздуховод и некоторые другие.
Поливинилхлорид
применяется в виде трех типов материалов:
жестких винипластов, пластифицированных
мягких (пластикатов) и пластизолей,
которые представляют собой суспензии
порошка полимера в пластификаторе.
Использование винипластов ограничено.
Пластизоли применяются при нанесении
защитных покрытий, в частности, на днища
автомобиля, герметизации сварных швов
и т.д. Пластикаты широко применяются
для изготовления трубопроводов,
прокладок, металлизированных деталей.
Их использую для получения искусственной
кожи.
Полиуретаны
являются одним из наиболее перспективных
классов полимеров. На основе однотипных
химических реакций можно получать как
термопласты, так и реактопласты. Около
50% всех пенопластов получаются на основе
полиуретана. Технология производства
пенополиуретанов позволяет получать
материал настолько мягкий, что он годится
в качестве набивки мягкой мебели, или
настолько твердый, что из него можно
формовать крупные детали с массивными
краевыми зонами. Между этими двумя
крайними случаями находятся полужесткие
материалы, спектр применения которых
простирается от кузовостроения до
мягких цельных сидений. Следует отметить
еще несколько ценных качеств
пенополиуретанов. Одно из них –
возможность производства деталей
непосредственно в форме или заполнения
внутренних полостей каких-либо изделий
жидкой композицией с последующим
образованием вспененного материала. В
последнем случае происходит тепло-,
вибро- и звукоизолирование. Другой
особенностью пенополиуретанов является
возможность производить на их основе
изделия с плотной наружной оболочкой
и пористой сердцевиной. В зависимости
от условий может быть получен жесткий,
полужесткий или эластичный пенополиуретан.
Благодаря этим особенностям полиуретаны
занимают ведущее место среди других
видов пластмасс в автомобилестроении,
причем особенно важное место стало
принадлежать пенополиуретану. Фактически
полиуретаны могут быть использованы в
любой детали или изделии, которые
изготовляются из других видов пластмасс.
Эластичные пенополиуретаны в основном
применяются для набивки сидений, подложки
обивки интерьера салона. Полужесткий
полиуретан используют для таких деталей,
как накладки на панели приборов, крышки
в салоне, дверные накладки, стойки, в
виде цельноформованного потолка и т.п.
Жесткие полиуретаны плотностью 200-300
кг/м3
идут на изготовление рулевых колес,
приборных щитков, подголовников,
подлокотников, кресел. Из полиуретановых
материалов высокой плотности (около
1000 кг/м3)
делают бамперы, облицовку фар, радиатора.
Из пенополиуретанов, усиленных
стекловолокном, производят крупногабаритные
детали: бамперы, крылья, наружные панели
дверей и т.п.
Композиты
со стекловолокнистыми наполнителями
(стеклопластики) чаще всего изготовляют
с использованием в качестве связующего
полиэфирных
смол (полиэфиров).
Детали формуют из нескольких слоев
пропитанной связующим стеклоткани
методом контактного формования. Таким
образом создают кузова легковых
автомобилей, кабины грузовых машин,
обтекатели и другие крупные детали.
Другим способом формования стеклопластиков
с полиэфирным связующим является горячее
прессование. В качестве исходного
материала применяется стеклоткань,
пропитанная связующим с набором всех
необходимых компонентов и изолированная
с двух сторон пленкой. Способом горячего
прессования производятся панели капота,
багажника, крыша, крылья, панели дверей,
облицовка радиаторов грузовых автомобилей
и т.д.
Среди
новых видов пластмасс следует отметить
чрезвычайно перспективные пластмассы
на базе ароматического полиамида –
фенилона С2.
По своей прочности фенилон превосходит
все ненаполненные пластмассы, и уступает
лишь стеклопластикам. Но и перед
стеклопластиками фенилон С2 имеет
существенное преимущество – он способен
к значительным деформациям. Фенилон
сочетает высокую прочность с пластичностью,
сохраняет уровень своих свойств даже
при 220-250 0С,
стоек к термическому старению. Благодаря
прочности, теплостойкости, высокой
усталостной прочности пластмассы на
основе фенилона С2 могут применяться
для изготовления изделий конструкционного
назначения, работающих в условиях
больших нагрузок и высоких температур.
Он хорошо зарекомендовал себя как
уплотнительный материал, особенно для
изготовления деталей клапанов и запорных
устройств, работающих при высоких
давлениях и большой частоте срабатывания.
Сочетание твердости и износоустойчивости
с пластичностью, большой усталостной
выносливостью и ударной прочностью
обеспечивает длительный срок службы
таких деталей, как уплотнительные
вкладыши, подушки и седла клапанов,
вкладышей подшипников, работающих в
узлах трения с высокой рабочей температурой
(подшипники валов распределительных
механизмов двигателей внутреннего
сгорания, упорные кольца в картере
двигателя, коробках передач). Перспективно
использование фенилона для получения
шестерен.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Пластики в автомобильной промышленности
В последние десятилетия пластиковые детали стали играть важную роль в производстве автотранспорта, частично заменив металлы и их сплавы при производстве комплектующих. Для изготовления автомобильных деталей используют разные виды пластиков.
Одним из самых известных материалов является полипропилен. Он применяется для изготовления бамперов, решеток радиатора, панелей внутренней отделки, других элементов. Полипропилен обладает высокой прочностью, стойкостью к ударам, агрессивным веществам, а также способностью сохранять форму при высоких или низких температурах.
Полиэтилен используют для изготовления трубопроводов, топливных баков, воздушных фильтров. Полиэтилен обладает хорошей гибкостью, устойчив к воздействию химических веществ, имеет высокие изоляционные способности.
В автомобилях устанавливают детали из оргстекла. Из него изготавливают фары, зеркала заднего вида, стекла и другие элементов. Акрил обладает высокой прозрачностью, прочностью, стоек к ультрафиолетовому излучению, химическим веществам.
Преимущества пластиковых комплектующих по сравнению с металлическими:
— Легкость и долговечность. Пластиковые детали весом в несколько раз меньше металлических, что положительно сказывается на общей массе автомобиля, расходе топлива.
— Пластик не подвержен коррозии, это повышает срок службы автотранспорта.
— Устойчивость к воздействию масел, бензина, химических жидкостей позволяет использовать полимерные материалы при производстве топливных систем автотранспорта.
Пластические массы в автомобильной промышленности играют важную роль. Они обеспечивают легкий вес автомобиля, повышают эффективность и долговечность комплектующих, а также позволяют создавать разнообразные формы, сложные конфигурации элементов.
Многие автопроизводители активно используют пластики, чтобы улучшить качество и функциональность своих транспортных средств.
Полимерные материалы в автомобилестроении
Автомобили сегодня невозможно представить без использования различных полимерных материалов. Благодаря им, машины становятся легче, прочнее и дешевле.
Впервые их начали применять в автопроме еще в 1930-х годах. Это были фенолформальдегидные смолы, которыми стали заменять металл в некоторых несложных деталях. Но по-настоящему широкое распространение пластики получили после Второй мировой войны.
Сегодня без них не обходится производство практически ни одной автомобильной детали — начиная от корпусов приборов и заканчивая кузовными панелями. Они активно вытесняют металл, дерево и другие традиционные материалы.
В этой статье мы разберем основные преимущества пластиков в автомобилестроении. Рассмотрим, какие виды полимеров используют чаще всего и в каких частях машины.
Основные преимущества
Пластмассы и другие полимерные материалы активно вытесняют традиционные металлы и сплавы в автомобилестроении. Это связано с целым рядом их ценных качеств:
- Невысокая плотность при высокой прочности. Большинство распространенных видов пластика в 2-10 раз легче алюминия и стали при сопоставимых показателях механической прочности. Это позволяет значительно уменьшить массу авто и расход топлива.
- Высокая стойкость к коррозии. В отличие от металлов, полимеры не подвержены электрохимической и химической коррозии. Это обеспечивает долговечность пластмассовых элементов.
- Технологичность. Легко поддаются формованию и обработке, позволяя создавать сложные по конфигурации детали.
- Низкая стоимость. Себестоимость изготовления пластмассовых элементов в 2-3 раза меньше, чем металлических аналогов. Это экономически выгодно для автопроизводителей.
- Широкие возможности дизайна. Полимеры могут окрашиваться и имитировать различные поверхности, например дерева или карбона. Это позволяет создавать интересные дизайнерские решения.
- Возможность вторичной переработки. Многие виды пластика можно перерабатывать и использовать повторно для создания новых изделий. Это помогает решать экологические проблемы утилизации отходов.
Таким образом, применение полимеров делает автомобиль легче, прочнее, долговечнее, дешевле в производстве и экологичнее. Эти преимущества объясняют стремительный рост доли пластмасс в автомобилестроении.
Какие материалы чаще всего используются в автомобилестроении?
Современные машины представляют собой сложные изделия на основе полимеров, где используется широкая гамма пластмасс и композитов. Рассмотрим наиболее распространенные из них:
- Полипропилен. Часто применяется для создания деталей интерьера, бамперов, корпусов фар, обвесов и многих других элементов машины. Он легок, прочен и устойчив к химикатам.
- Полиамиды (нейлон). Отличаются превосходными механическими свойствами при невысоком весе. Из полиамидов делают зубчатые колеса, подшипники, составляющие топливной системы, выдерживающие высокие нагрузки.
- Полиуретаны. Идеально подходит для изготовления автомобильных сидений, прокладок, уплотнителей и других изделий.
- Поливинилхлорид (ПВХ). Широко используется для обивки салона, производства панелей приборов, проводов, а также наружных молдингов и декоративных элементов.
- АБС-пластики. Прочный и технологичный, активно вытесняет металлы в наружных кузовных панелях, бамперах, спойлерах и других частях кузова.
Каждый вид пластика обладает своим уникальным комплексом свойств, что позволяет использовать его для конкретных автомобильных деталей.
Применение в разных частях автомобиля
Современные машины представляют собой сложные конструкции, в которых полимеры применяются практически повсеместно. Рассмотрим основные области их применения:
- Интерьер. Пластик применяется для производства различных составляющих внутренней отделки салона — облицовок приборной панели, подлокотников, поручней, обивки сидений и так далее. Это придает интерьеру привлекательный внешний вид и повышает комфорт.
- Экстерьер. Применяются в наружных элементах кузова — бамперах, спойлерах, накладках, молдингах. Они придают автомобилю современный дизайн.
- Силовые агрегаты. Различные пластмассы используются в двигателе и трансмиссии для изготовления зубчатых колес, подшипников, прокладок, корпусов — то есть деталей, работающих в условиях высоких нагрузок и температур.
- Системы и коммуникации. Применяются для изоляции электропроводки, трубопроводов, создания разъемов и других элементов автомобильных систем.
Таким образом, без применения пластмасс уже невозможно создать полноценное авто. Они сочетают в себе легкость, прочность, технологичность и экономичность.
Здесь можно разместить свое видео с You TUBE!
Полимеры в автомобилестроении
Надежность работы автомобиля, его долговечность, комфорт при езде и безопасность движения могут быть обеспечены только при условии применения полимерных материалов — пластмасс, резин, лаков и красок и др.
Пластмассы в автомобилестроении
Из пластмасс изготовляют кузова и кабины автомобилей и их отдельные крупногабаритные детали, разнообразные малогабаритные детали конструкционного и декоративного назначения, теплоизоляционные и звукоизоляционные детали и др.
Благодаря применению полимеров (пластмасс) в автомобилестроении:
- улучшается внешний вид автомобиля;
- уменьшается его масса;
- снижается шум при езде;
- совершенствуется конструктивное оформление деталей;
- увеличивается срок службы деталей;
- уменьшается трудоемкость изготовления;
Замена металлов пластмассами при изготовлении деталей сложной конфигурации дает значительный технико-экономический эффект, так как многие детали из пластмасс могут быть получены на автоматизированных установках с минимальными отходами перерабатываемого материала.
Особенно большую перспективу имеет применение пластмасс для изготовления кабин и кузовов и их крупногабаритных деталей, так как на долю кузова приходится около половины массы автомобиля и ~40% стоимости. Кузова из коррозионностойких пластмасс более надежны и долговечны в эксплуатации, чем металлические 70% автомобилей с металлическими кузовами не выдерживают 10-летнего срока эксплуатации из-за коррозии металла), а их ремонт дешевле и проще.
При изготовлении кабин и кузовов автомобиля наиболее широкое применение находят полиэфирные стеклопластики и слоистые пластики на основе фенольных смол и тканей из растительных волокон (фенотекстолиты). Методом горячего прессования из стеклопластика изготавливался, например, кузов легкового автомобиля «Корвет» (США), который монтировался из отдельно формуемых панелей, а также капот и оперение грузового автомобиля «Форд» серии L. Стеклопластик был использован также для изготовления кабины грузового автомобиля «Фаун» (ФРГ) и кузова легкового спортивного автомобиля «ВМС» модели 1100 (Великобритания) методом контактного формования. В ГДР выпускался легковой автомобиль «Трабант» с кузовом из фенотекстолита, который монтировался из панелей, получаемых прессованием. Как правило, отдельные детали кузова крепятся на металлическом каркасе.
Для изготовления кузовов применяют также сополимер АБС (см. Стирола сополимеры) и жесткие пенополиуретаны. Например, кузов автомобиля «Диана-6-Мексари» (Франция) состоял из 11 деталей, получаемых вакуумформованием сополимера АБС. В ФРГ были созданы опытные образцы легкового кабриолета «YAK» (масса 65 кг) из пенополиуретана. (прим.: В дальнейшем полиуретан заменили на алюминий, что сделало автомобиль не перспективным по цене.)
Несмотря на отмеченные выше преимущества полимеров перед металлами, они не получили еще широкого распространения в производстве крупногабаритных деталей автомобиля, главным образом из-за недостаточной жесткости (низкого модуля Юнга) и сравнительно невысокой атмосферостойкости, например, у сополимера АБС. Наиболее широко пластмассы применяют в производстве деталей внутренней отделки салона автомобиля, особенно его передней части. При изготовлении декоративных деталей пластмассы окрашивают в массе или металлизируют. На наружные видовые детали металл наносят трудоемким, но позволяющим получать более износостойкие покрытия гальваническим способом, на внутренние детали — вакуумным способом (см. Металлизация пластмасс).
Из пластмасс изготовляют детали двигателя, трансмиссии, шасси. При использовании пластмасс в подшипниках скольжения уменьшается трудоемкость обслуживания автомобиля, так как подшипники с вкладышами из пластмассы и консистентной смазкой, которую закладывают во время сборки, не требуют периодической смазки при пробеге автомобиля до 80—100 тыс. км.
Примеры применения полимеров в автомобилестроении, в частности – для производства малогабаритных комплектующих деталей автомобиля:
- Из поливинилхлорида (ПВХ) изготовляют шланги для омывателя ветрового стекла, сильфоны, изоляцию электропроводов, мягкие ручки, кнопки, канты, прошвы и др.
- Для звукоизоляции, защиты днища кузова от коррозии, герметизации сварных швов внутри кузова, препятствующей проникновению воды и пыли, уплотнения желобка водослива, склеивания фильтрующих элементов масляных фильтров с верхней и нижней картонными крышками, изготовления прокладок воздушного фильтра и др. широко используют поливинилхлоридные пластизоли (см. Пасты полимерные).
- Поливинилхлоридными пленками отделывают потолок, сиденья, дверную и боковую обшивку салона.
- Вследствие повышения требований к безопасности при езде большое внимание уделяют отделке салона эластичными пенополиуретанами. При замене традиционных пружинных сидений подушками из этого пенопласта повышается боковая устойчивость сиденья, комфорт, надежность опоры и благодаря этому уменьшается утомляемость водителя при длительных поездках. Производство подушек из пенополиуретана автоматизировано.
- Из полужесткого пенополиуретана изготовляют стойки ветрового стекла, щитки приборов, подлокотники, внутренние дверные панели, противосолнечный козырек и др.
- Из монолитных полиуретанов — подшипники скольжения рулевого управления, подвески, ремни привода распределительного вала, амортизатор рулевого механизма.
- Сополимер АБС использовался в производстве вентиляционных решеток, картера системы охлаждения, колпаков колес, щитка приборов, дверных карманов, чехлов для сидений, перчаточного ящика автомобиля «BMW». Этот сополимер используют также для облицовки радиатора, вентиляционных отверстий, эмблем.
- Некоторые зарубежные фирмы («Дженерал моторе»— США, «Фиат»— Италия, «Тайота»— Япония) устанавливают на автомобилях решетки радиаторов из сополимера АБС, хорошо окрашиваемого в массе (эти детали изготовляют также из наполненных стекловолокном полиамидов и полипропилена).
- Трудоемкость их изготовления из пластмасс в 4—5 раз меньше, чем из металла. Решетки радиаторов из пластмассы, устанавливаемые на машинах США, металлизируют гальваническим способом, на европейских — окрашивают в массе; в последнем случае повышается безопасность при езде вследствие уменьшения бликов.
- Полипропилен используют для изготовления вентиляционных трубопроводов, лопастей вентиляторов, педалей акселератора, а также для облицовки дверей; из этого полимера изготовляют ручки, крючки и др.
- Полиметилметакрилат — основной полимер для изготовления деталей внутрисалонного освещения, защитных колпаков фонарей заднего света.
- Пластмассы на основе ацетобутирата целлюлозы используют для облицовки рулевого колеса, изготовления кнопок управления, а также разнообразных декоративных деталей.
- Из полиамидов изготовляют лопасти вентиляторов, подшипники, топливопроводы, направляющие сидений, детали дверных замков.
- Из полиэтилена — топливные баки (емкостью до 100 д), уплотнительные прокладки, облицовку дверей, багажников.
- Из поликарбонатов — крышку ступицы колеса, внутренние осветители, изоляторы и крышки, облицовку репродукторов, плафоны.
- Политетрафторэтилен применяют для изготовления втулок подшипников скольжения.
- Фенопласты — для электроизоляционных деталей системы зажигания и др.
- Из полиэфирного стеклопластика, помимо крупногабаритных деталей, изготовляют картер системы отопления и защитные трубы.
Резины в автомобилестроении
К важнейшим и наиболее материалоемким резиновым изделиям для автомобилестроения относятся шины. Большое значение в этой отрасли промышленности имеют также многочисленные резино-технические изделия, от качества которых во многом зависит надежность работы автомобиля.
Наряду с резинами на основе бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного, хлоропренового, некоторых бутадиеновых каучуков (см. Каучуки синтетические), которые издавна используют в автомобилестроении, большое значение приобрели резины из каучуков специального назначения:
- Из фторсодержащих каучуков изготовляют уплотнители, эксплуатируемые при температурахрах до 200 °С.
- Из кремнийорганических каучуков — уплотнители и манжеты, работающие в контакте с консистентными смазками при температурax от —50 до 180 °С, а также амортизирующие и теплоизоляционные материалы, например, пористые уплотнители.
- Значительное распространение в автомобилестроении получили масло-, свето- и озоностойкие акрилатные каучуки, из которых изготовляют манжеты, диафрагмы, радиаторные рукава и др.
- Из атмосферо- и химстойких этилен-пропиленовых каучуков получают губчатые и монолитные оконные и дверные прокладки, манжеты для тормозных систем, шланги радиаторов, пневматические амортизаторы, детали рессор и др.
- Из высокопрочных и износостойких уретановых каучуков — вкладыши рулевых тяг, крестовины карданных валов, подушки амортизаторов, диафрагмы тормозов и др.
- Весьма перспективны для применения в производстве уплотнительных автомобильных деталей эпихлоргидриновые каучуки (см. Эпоксидные каучуки), превосходящие бутадиеннитрильные по маслостойкости, а акрилатные —также и по свето- и озоностойкости.
Помимо твердых каучуков, в производстве некоторых автомобильных деталей применяют латексы. Например, из бутадиен-стирольных латексов изготовляют губчатые подушки сидений (см. Губчатые резины). Малоответственные изделия, например коврики для салонов автомобиля, изготовляют из регенерата резины (см. Регенерация резины).
Получили распространение резино-тканевые изделия, например, приводные и вентиляторные ремни, с полиамидными и высокопрочными вискозными волокнами, применение которых позволило существенно повысить эксплуатационные свойства изделий.
Лакокрасочные материалы в автомобилестроении
Эти материалы, применяемые для грунтования и окончательной отделки металлических поверхностей, должны образовывать покрытия, которые надежно защищают металл от коррозии (см. Защитные лакокрасочные покрытия), обладают высокой твердостью, эластичностью, ударопрочностью, термо- и износостойкостью. Особенно большой интерес для автомобилестроения представляют полиакриловые эмали (см. Полиакриловые лаки и эмали), в том числе пигментированные металлическими порошками различных цветов, придающими покрытиям красивый металлический блеск, а также полиуретановые эмали, образующие атмосферостойкие покрытия (см. Полиуретановые лаки и эмали).
Для нанесения лакокрасочных материалов в автомобилестроении особенно широко используют метод пневматического распыления, а также окунание и обливание.
Водорастворимые лакокрасочные материалы (см. Водоразбавляемые грунтовки и эмали) наносят методом электроосаждения (о методах нанесения см. Лакокрасочные покрытия).
Большую перспективу для автомобилестроения имеет получение защитных и декоративных покрытий методом напыления с применением порошковых красок.
Чтобы получить дополнительную информацию и (или) узнать последние новости по данной теме посетите тематическую закладку: Полимеры в автомобилестроении. Кроме того вы можете воспользоваться и другими тематическими метками (см. ниже).
Список литературы: Лит.: Масина М. А., Алексеев В. Н., Мотовилин Г. В., Автомобильные материалы, М., 1971; Малышев Г. А., ЕзерскийА. Н., Основы проектирования и производства деталей из пластмасс в автомобилестроении, М., 1963; Кауч. и рез., № 6, 52 A971); Экспресс-информация. Автомобилестроение, № 7, 14 A970); № 40, 29 A973); № 43, 10 A973); Automobilwirtschaft, № 5, 295, 298 A971); Kimststoffe, jsfi 10, 738 A970); Automotive News, № 8, 24 A969); J. P. D. (Italia) № 20026, с 13, A970); Kunststofftechnik, ii, № 9, 395 A970); Des News, 2, № 26, 25 A971); Rubb. World, 156, № 2, 107 A969); Автомобильная промышленность, № И, 41 A969); там же, № 11, 41 A970). В. М. Ильин.
Автор:
Источник: Энциклопедия полимеров под ред. В.А.Каргина
Дата в источнике: 1972г.
11 марта, 2015