Пластмасса применение в авто
Виды пластиков применяемых в автомобилестроении
По статистическим исследованиям автомобилестроение занимает ведущее место после разработок военно-промышленного комплекса и производства оргтехники, в сфере которого внедряются самые современные инновационные разработки. Для многих стран эта область промышленности является важнейшей бюджетной отраслью. Естественно, в силу экономических требований в автомобилестроении широко предпринимаются попытки совмещения высокой технологичности используемых материалов и оборудования со снижением стоимости их производства.
Одним из таких продуктов, эффективно позволившим совместить в себе простоту изготовления, высокие эксплуатационные характеристики и низкую себестоимость является пластмасса. Когда немецкий химик Байер (ныне это название известного концерна) в 1872 г. смешал формальдегид и раствор фенола, то получил смолообразную, вязкую массу. При нагревании она превращалась в твердое, нерастворимое вещество, которое повторно уже не плавилось. В то время ученый еще не мог предвидеть, какое огромное значение приобретет впоследствии полученный им продукт – далекий прародитель современных пластиков.
В соответствии с отечественным государственным стандартом «пластмассами называются материалы, основной составной частью которых являются такие высокомолекулярные органические соединения, которые образуются в результате синтеза или же превращений природных продуктов. При переработке в определенных условиях они, как правило, проявляют пластичность и способность к формованию или деформации». Главное преимущество пластмасс по сравнению с металлами заключается в том, что их свойства легче регулировать и поэтому пластмассы быстрее и лучше можно приспособить к требованиям практики. К преимуществам пластмасс относятся также низкая плотность, отсутствие у большинства из них запаха и вкуса, высокая коррозионная стойкость по отношению к атмосферным воздействиям, к кислотам и щелочам, бензину и агрессивным различным продуктам химии, пластики обладают отличными электро- и теплоизоляционными свойствами. Кроме того, изделиям из пластмассы легко можно придать любую форму самыми разнообразными способами. Их можно отливать и прессовать, прокатывать и протягивать, выдувать и вспенивать, прясть, сваривать и склеивать. Пластмассы хорошо поддаются механической обработке — их можно строгать, фрезеровать, обтачивать и сверлить. Наконец, возвращаясь к теме статьи, большинство пластмасс превосходно поддается окрашиванию. Неудивительно, что столько преимуществ пластика находят широкое применение, в автомобилестроении. Многие владельцы автомобилей, с тоской взирающие на многочисленные участки коррозии на кузове своих «стареющих» машин, согласятся с мнением: голубая мечта автолюбителя – полностью пластмассовый автомобиль! В продолжение шутки, можно вспомнить, что такие попытки предпринимались. Например, кузов малолитражки «Трабант», выпускавшейся в ГДР более 30 лет назад на заводе в Цвиккау, целиком изготавливался из слоистого пластика. Это материал наряду с крезолоформальдегидной смолой содержал отходы хлопчатобумажной пряжи, поступавшие на завод с текстильных фабрик. Для получения этого пластика 65 слоев очень тонкой ткани, чередующихся со слоями размолотой смолы, спрессовывались в очень прочный материал толщиной 4 мм при давлении 40 атм. и температуре 160 °С в течение 10 мин. До сих пор трехцилиндровые детища того серийного производства, ставшие притчей во языцех, лежат на многих свалках страны. Лежат, но не ржавеют! Кузовные детали современных автомобилей, изготовленные из самых технологичных типов пластика, уже не вызывают подобной улыбки. Стойкость этих материалов к ударным нагрузкам, способность их реформированных участков к самовосстановлению, высочайшая антикоррозионная стойкость и малый удельный вес,– преимущества, уже не достигаемые металлом.
Можем не сомневаться, еще пять-десять лет и процент замещения металлических элементов пластмассовыми как и, соответственно, количество ремонтов на пластике и металле практически сравняются. В автомобилестроении полимерные материалы используются практически во всем ассортименте. Применяемые разновидности пластиков настолько разнообразны, что не будь каких-то универсальных материалов, способных создавать качественное декоративное покрытие со многими из их типов, наверное, малярам пришлось бы получать специальное образование по химии. Как мы заранее в начале статьи предупредили читателей, все окажется значительно проще. Материал, из которого сделана пластмассовая деталь, будь то бампер вашей машины или крышка мобильного телефона, можно определить по маркировке на внутренней поверхности. Тип пластика, как правило, заключен в характерные скобки и может выглядеть следующим образом: >PUR PP/EPDM РР PP/EPDM PP… PPE+PA66 РР РР PUR PP…
Пластмасса применение в авто
Для изготовления автомобильных деталей применяются пластмассы, полученные на основе как термопластичных, так и термореактивных смол или же их смесей.
Полиамид ы при обычных температурах твердые и эластичные, а при температуре 160—240 °С переходят в жидкое состояние. Обладают высокой ударной прочностью, высокими антифрикционными свойствами (могут работать без смазки), химической стойкостью к нефтепродуктам и некоторым агрессивным жидкостям и газам, в нагретом состоянии легко заполняют формы.
Из полиамидов, и в том числе капрона (поликапролактама), можно изготавливать большое количество разнообразных автомобильных деталей; втулки (педалей, дверных петель, рессор и др.), вкладыши, корпусы сальников, шестерни (привода спидометра и др.), манжеты, стеклодержатели, патроны ламп, выключатели, корпусы и крышки карбюратора, детали сливного краника (пробка, корпус), корпусы габаритных фонарей, оконные рамы автобусов и др. Недостатком деталей из полиамидных смол является некоторая нестабильность первоначальных размеров и физико-механических свойств, а также склонность к влагопоглощению и влагоотдаче. Полиамиды используются также в качестве сырья для получения пленок и волокон.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Акрилопласты широкое применение находят в виде листов органического стекла (плексиглас). Из этих пластмасс изготавливают пылезащитные линзы, внутренние плафоны, стекла габаритных фонарей, стекла верхних окон автобусов и задних окон кабин и другие детали.
Поливинилхлорид имеет много разновидностей, среди которых видное место занимает винипласт (непластифицированный поливинилхлорид). Он отличается большой ударной прочностью, высокой химической стойкостью (в частности, к кислотам и щелочам, бензину, смазочным маслам и спирту), хорошими электроизолирующими свойствами, негорюч. Из-за невысокой теплостойкости температура изделий из винипластов не должна превышать 60 °С. При низкой температуре появляется хрупкость.
Винипласты применяют для изготовления банок аккумуляторных батарей, прокладок, уплотнителей, внутренней обшивки кузова. Пластифицированный поливинилхлорид используется для получения обивочных материалов (текстовинита и павинола) путем нанесения пленки на хлопчатобумажную ткань, изготовления трубок масло- и топливопроводов, профилей и других деталей.
Фторопласты используют для деталей, работающих в химических средах и при повышенной температуре. Исключительно высокие антифрикционные свойства фторопластов, к сожалению, не всегда могут быть использованы, так как они неработоспособны при значительных удельных давлениях и линейных скоростях в подшипнике.
Полиэтиле и относится к числу наиболее легких смол,, имеющих плотность 0,92—0,95 г/см3. В зависимости от способа производства различают полиэтилен высокого давления (ВД), низкого давления (НД) и среднего давления (СД). Полиэтилен обладает хорошей химической стойкостью и электроизоляционными свойствами, эластичностью (в том числе при низких температурах), повышенной разрывной прочностью, хорошо окрашивается в любой цвет. К недостаткам относятся значительная термическая усадка (ВД), малая текучесть (НД), горючесть, повышенное старение.
Из полиэтилена ВД изготовляют крышки, кнопки, осветительные плафоны, трубки, прокладки и другие детали, а, также пленку, на основе которой получают драпировочные и обивочные ткани для сидений и спинок. Из полиэтилена НД изготовляют трубы, стержни, а в порошкообразном виде его используют для газопламенного на-пыливания.
Полистирол обладает высокими диэлектрическими свойствами, плотностью, равной 1,05 г/см3, абсолютной водостойкостью, стойкостью к растворам кислот, щелочей, атмосферостойкостью, сохраняет прочность при низких температурах, легко окрашивается в любой цвет.
В то же время полистирол недостаточно теплостоек и при температуре около 80 °С детали из него начинают деформироваться, а при обычной температуре обладают хрупкостью, горюч, недостаточно стоек к действию бензина.
Из полистирола изготовляют стекла приборов освещения, сигнальные стекла, кнопки, детали электроарматуры и др.
Этролы хорошо формируются (этилцеллюлозные), но с повышением температуры их прочность заметно снижается. Они растворяются в активных растворителях (ацетоне и спирте), но не подвержены действию нефтепродуктов.
Из этролов изготовляют рулевые колеса, ручки, кнопки приборов, щитки и др.
Среди пластмасс на основе термореактивных смол наибольшее распространение при изготовлении автомобильных деталей получили фенопласты, основой которых являются фенолоформальдегидные смолы. Фенопласты имеют хорошие механические и диэлектрические свойства, высокую водостойкость, стойкость к нефтепродуктам и кислотам, достаточную твердость. Фенопласты классифицируются по наполнителю.
При изготовлении автомобильных деталей из фенопластов наиболее часто применяют так называемые слоистые пластики — асботекстолит, текстолит, гетинакс.
Иногда асбестовая ткань армируется медной проволокой для повышения прочности и теплопроводности. Асботекстолит обладает высокой теплостойкостью и хорошими фрикционными качествами. Он используется для изготовления тормозных накладок и накладок дисков сцепления. Асботекстолит не следует подвергать действию температуры свыше 370 °С во избежание разрушения асбеста из-за потери им гигроскопической воды, а также контакту с водой и маслом, что, как и нагрев, снижает коэффициент трения. Так, если коэффициент трения сухого асботекстолита составляет 0,30—0,38, то при попадании масла он снижается до 0,05—0,07. Замасленные асботекстолитовые накладки промывают бензином.
Для изготовления накладок дисков сцепления и тормозных накладок может быть использован асбоволокнит, у которого связующим является фенолоформальдегндная смола, а наполнителем асбестовые волокна и каолин. Тормозные накладки изготовляют и из фенопластов К-15-6 и гетинакса, у которых одним из наполнителей служит тот же асбест.
Текстолит пмеет в качестве наполнителя хлопчатобумажную ткань, пропитанную резольной смолой и опрессованную в горячем состоянии. Он, помимо хороших диэлектрических свойств, обладает высокой стойкостью к истиранию и механической прочностью, которая, однако, несколько снижается при повышении температуры. Поэтому из текстолита, кроме изоляционных деталей приборов электрооборудования, изготовляют шестерни и упорные шайбы распределительного вала. Текстолитовые шестерни надежно работают в условиях постоянной циркуляции масла, исключающей их перегрев и разрушение вследствие низкой теплопроводности текстолита.
Гетинакс готовят горячей прессовкой листов бумаги, пропитанных резольной смолой. Он обладает высокими диэлектрическими свойствами, но меньшей, чем текстолит, механической прочностыо. Применяется для изготовления изоляционных деталей электрооборудования.
Стеклопластики изготовляют из синтетических смол (связующих) и стеклянного волокна (армирующий и усиливающий наполнитель). В качестве связующих чаще всего используются эпоксидные, фенолоформальдегидные, полиэфирные и кремнийорганические смолы. Наполнитель — стеклянное волокно, состоящее из нитей толщиной от 0,003 до 0,011 мм (чаще всего толщиной 0,007—0,009 мм), которые тысячами пронизывают каждый квадратный миллиметр пластмассы. Например, при толщине 0,01 мм на площади 1 мм2 их разместится 10 тыс. шт. Нить такой толщины получают длиной до 150 км из стеклянного шарика диаметром всего лишь около 2 см.
Стеклопластики обладают высокой механической прочностью,; сравнительно Небольшой плотностью, хорошими электроизоляционными свойствами и стойкостью против воздействия воды, масел, топлив, разбавленных кислот и щелочей и многих органических растворителей. Этим высоким качествам они обязаны наполнителю — стекловолокну. Сейчас получают стеклянные нити с пределом прочности до 350 кгс/мм2, т. е. выше, чем у обычной стали. Стеклянная нить выдерживает на разрыв нагрузки в 5—6 раз большие, чем нейлоновая, допускает температуру до 500—600 °С. Высокую механическую прочность и эластичность стеклянная нить приобретает при указанной выше толщине. С увеличением толщины ее показатели снижаются (рис. 2).
Для получения прочных стеклопластиков используется стеклоткань из так называемого непрерывного волокна.
Штапельное стекловолокно имеет длину нитей 3—5 см и толщину 0,5—2 мкм. Его получают более производительными методами, оно цешевле и широко используется для изготовления тепло- и звукоизоляционных прокладок, 1м3 такого материала весит 25 кг.
Пенопласт изготовляют па основе термопластичных (полистирол, поливинилхлорид и др.) и термо-реактивных (фенольных, эпоксидных) смол. Они относятся к газонаполненным пластмассам, т. е. содержащим большое количество (до 95% объема) газовых или воздушных включений, благодаря чему они отличаются малой объемной массой, часто не превышающей 0,01—0,02 г/см3, и высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. У пенопластов (ячеистых газонаполненных пластмасс) воздушные макро- и микроскопические ячейки не соединяются между собой,, а у поропластов (пористых газонаполненных пластмасс) заполненные воздухом полости сообщаются между собой
Пенопласты, например пенополиуретан ПУ-101, обладающий высокой эластичностью, используют для изготовления автомобильных подушек и спинок, противоударных прокладок, подлокотников и подголовников.
Жесткие пенопласты и поропласты используют для тепло- и звукоизоляции.
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:
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:
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:
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).
Виды автомобильного пластика
Современные технологии позволяют широко использовать пластик в конструкции автомобилей. Пластик может иметь разнообразный состав, что придает ему особенные технические характеристики. Эти особенности обусловлены конструкторскими требованиями к конкретным деталям. Некоторые из них должны быть более прочными, другие, наоборот, более мягкими и гибкими.
Основные виды пластиков
Все виды пластиков, используемых в автомобилестроении, можно разделить на две основные группы:
Они имеют разные технические характеристики, которые влияют на их применение и определяют разную технологию ремонта.
Термопластики
Термопластик является самым популярным материалом для производства пластиковых автозапчастей. Его состав легко поддается ремонту методом пайки с использованием присадочного материала. Кроме того, его можно вторично использовать в изготовлении новых деталей. Изделия из термопластика обладают хорошей пластичностью.
Реактопласты
Детали из термореактивных пластиков обладают высокой прочностью и термостойкостью. Пластичность этих составов очень низкая. Основная область их применения – изготовление деталей в подкапотном пространстве.
Сплавы
Для изготовления некоторых деталей могут использоваться сплавы двух видов пластиков. При этом получается материал, обладающий новыми свойствами. Кроме того, для придания изделию прочности может использоваться стекловолокно.
Маркировка пластика
Термопластики
ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
Этот материал обладает высокой ударопрочностью при низких температурах. Его часто используют для изготовления бамперов, корпусов фар и решеток радиатора.
Детали из этого материала обладают умеренными эластичными свойствами, имеют высокую ударопрочность и устойчивость к воздействию окружающей среды. Изделиями из этого материала могут быть подкрылки, детали салона, расширительные бачки, бачки для омывающей жидкости и другие детали.
Данный вид пластика устойчив к воздействию окружающей среды. Он обладает средними ударопрочными характеристиками и является умеренно гибким материалом. Наиболее часто используется для изготовления бамперов, корпусов аккумуляторов, деталей интерьера. Обладает плохой адгезией с другими материалами.
PVC (Polyvinyl chloride)
Этот материал обладает необходимыми гибкими свойствами, имеет хорошую устойчивость к воздействию окружающей среды. Кроме этого обладает высокой прочностью. Используется для производства элементов салона и молдингов для дверей.
Реактопласты
Данный материал является пластиком ABS, который усилен за счет добавления в его состав стекловолокна. Данный материал применяется для изготовления панелей кузова.
Этот пластик образует сплав с полипропиленом и используется для изготовления бамперов и его элементов. Для этого сплава используется маркировка «PP+ EPDM»
PA (Polyamide (Nylon)
Нейлон – высокопрочный материал, инертный к воздействию окружающей среды. Используется для изготовления внешних деталей кузова и расширительных бачков.
PPO (Polyphenylene oxide)
Материал, проявляющий стойкость к высоким температурам и обладающий высокой степенью прочности. В чистой форме практически не используется. Применяется для изготовления декоративных элементов интерьера и экстерьера.
Этот вид реактопласта известен как полиуретан. Он обладает высокой износостойкостью, при этом является гибким и прочным. Полиуретан используется для изготовления бамперов, подкрылков и других элементов кузова.