Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Сентября 2013 в 20:14, реферат
Применение пластмасс (пластиков) в конструкции автомобилей приобретает всё более широкие масштабы. Это объясняется в первую очередь тем, что по ряду показателей – плотности, коррозионной стойкости, антифрикционным и электротехническим, а также технологическим свойствам – пластики значительно превосходят традиционные материалы, используемое при изготовлении автомобиля. За последние 10 лет произошли принципиальные сдвиги в области применения пластмасс в автомобилестроении. Ранее из пластиков изготавливали детали только электротехнического, декоративного назначения.
3. Технологии пластмасс в автомобилестроении
Применение пластмасс (пластиков)
в конструкции автомобилей
Основные факторами, обусловливающими
значительное внедрение пластмасс в конструкцию
автомобилей, являются :
1. Во-первых, машина становится легче,
а это означает, что снижается расход топлива.
2. Во-вторых, открывается возможность
для новых конструкционных решений, поскольку
термопластичные полимеры легко поддаются
переработке и, следовательно, позволяют
воплотить любые дизайнерские идеи. Благодаря
этому можно получать детали самых хитроумных
форм и цветов без дополнительных операций
по механической обработке и окраске.
3. В-третьих, применение пластиков помогает
не только отказаться от дорогостоящих
цветных металлов и нержавеющих сталей,
но и сократить энерго- и трудозатраты
в процессе производства, а значит, снизить
стоимость автомобиля.
4. В-четвёртых, повышение долговечности
и эксплуатационных характеристик автомобиля пластическими
массами (пластмассами, пластиками) принято
называть материалы, представляющие собой
композицию полимера или олигомера с различными
ингредиентами, находящуюся при формовании
изделий в вязко текучем или высокоэластическом
состоянии, а при эксплуатации - в стеклообразном
(аморфном) или кристаллическом состоянии.
В качестве ингредиентов могут входить
наполнители - тальк, каолин, слюда, древесная
мука, стеклянные, органические, углеродные
и др. волокна; пластификаторы, отвердители,
стабилизаторы и т.д. По характеру связующего
вещества пластики подразделяются на
а)термопластичные пластмассы (термопласты),
получаемые на основе термопластичных
полимеров, и б)термореактивные пластмассы
(реактопласты), т.е. не размягчающиеся.
а)Термопластичные
пластмассы (термопласты)
В настоящее время в конструкции автомобилей
применяются разнообразные полимеры:
полиолефины, ПВХ, полистирол, фторопласты,
полиметилакрилат, полиамиды, полиформальдегид,
поликарбонат, стеклопластики, фенольные
пластики, полиуретаны, этролы, аминопласты,
волокниты, текстолиты и др. Самое главное
преимущество пластиков в том, что они
обладают комплексом свойств, необходимых
для конкретного конструкционного элемента
А от того, насколько соответствует материал
условиям эксплуатации, зависит надежность
детали и, в конечном итоге, безопасность
автомобиля, а также комфорт водителя
и пассажиров
Для пластиков характерны следующие свойства:
1. низкая плотность(обычно 1,0-1,8 г/см , в
некоторых случаях до 0,002-0,04 г/см)
2. высокая коррозионная стойкость. Пластмассы
не подвержены электрохимической коррозии,
на них не действуют слабые кислоты и щёлочи.
3. высокие диэлектрические свойства.
4. механические свойства широкого диапозона.
В зависимости от природы выбранных полимеров
и наполнителей пластики могут быть твёрдыми
и прочными или же гибкими и упругими.
Ряд пластиков по своей механической прочности
превосходят чугун и бронзу. При одной
и той же массе пластмассовая конструкция
может по прочности соответствовать сальной.
5. антифрикционные
свойства. Пластики могут служить полноценными заменителями
6. высокие теплоизоляционные
свойства. Все пластики, как правило, плохо
проводят теплоту.
7. высокие адгезионные
свойства
8. хорошие технологические
свойства . Изделия из пластика изготавливают
способами безотходной технологии-литьём,
прессованием, формованием с применением
невысоких давлений или в вакууме.
Полиолефины - высокомолекулярные углеводородные
алифатического ряда, получаемые полимеризацией
соответствующих олефинов( этилена, пропилена,
и т.д.). В этих полимерах удачно сочетаются
механическая прочность, химическая стойкость,
высокая морозостойкость, низкая газо-
и влагопроницаемость, и хорошие диэлектрические
показатели.
В автомобильной промышленности из полиолефинов
широко применяются полиэтилены, полипропилены,
а так же различные их модификации.
высокомолекулярный продукт полимеризации
этилена, который имеет макромолекулы
линейного строения с небольшим числом
боковых ответвлений.
Полиэтилен высокого
давления Полиэтилен низкого давления
(ПЭВД)
Полиэтилен высокого давления(ПЭВД)- лёгкий, прочный,
эластичный материал с низкой газо-, паропроницаемостью,
хороший диэлектрик, отличается высокой
хим. стойкостью к органическим растворителям,
низким водопоглощением и отличной морозостойкостью.
К недостаткам его можно отнести низкую
теплопроводность, высокий коэффициент
линейного расширения, низкие, по сравнению
с другими полиолефинами, механические
свойства и недостаточную стойкость к
УФ-излучению. В автомобилестроении используются
в основном следующие марки ПЭВД: 17703-010,
10703-020, 10903-020, 11503-035 (ГОСТ 16337-77) для изоляции
электропроводов и кабелей, в качестве
заменителя стекла, для защиты металла
от коррозии, для изготовления крышек
подшипников, уплотнительных прокладок,
детали вентиляторов и насосов, гайки,
шайбы, колпачки для защиты резьбы, пробки
топливных баков, трубки, шланги, бочки
опрыскивателя ветрового стекла и расширителя.
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД)- более
прочный и жёсткий материал по сравнению
с ПЭВД, механическая прочность его в 1,5-2
раза выше, чем у ПЭВД может эксплуатироваться
в широком интервале температур. Хороший
диэлектрик. Обладает высокой химической
стойкостью. Нестоек к воздействию УФ-лучей.
В автомобилестроении используют марки
ПЭНД (по ГОСТ 16338-85):20908-040, 20708-016, 21008-075, 20608-012).
Из ПЭНД изготавливают педали привода
акселератора, бачки главного цилиндра
тормоза и сцепления, оболочки внутреннего
заднего троса привода ручного тормоза,
втулки крепления уплотнения, крыльчатки,
корпус лампы распределителя заднего
отопителя, коробы вентиляции передка.
Полипропилен (-CH2-CH-) n
– продукт полимеризации пропилена при
низком давлении. По сравнению с полиэтиленом
полипропилен имеет более высокую механическую
прочность и жёсткость, большую теплостойкость
и меньшую стойкость к старению. Имеет
хорошие химические и диэлектрические
свойства. Разрушающее напряжение при
растяжении достигает 25-4- МПа. Недостатком
полипропилена является его невысокая
морозостойкость (-20 С).В автомобилестроении
полипропилен применяется для изготовления
колец и прокладок изолирующих пружин
подушки опоры двигателя, расширительного
бачка, чехла защитного рычага привода
ручного тормоза, крышки и корпуса блока
предохранителей, для антикоррозионной
фетеровки резервуаров, элетроизоляционных
деталей, а так же изготовления деталей
применяемых при работе в агрессивных
средах, корпусные детали автомобилей
и корпуса аккумуляторов, прокладки,
фланцы, корпуса воздушных фильтров, конденсаторы,
вставки демпфирующих глушителей, зубчатые
и червячные колёса, ролики, подшипники
скольжения, фильтры масляных и воздушных
систем, рабочие детали вентиляторов,
насосов, уплотнения, кулачковые механизмы,
изоляция проводов и пружин.
Полистирольные пластики. (-CH2
Полистирольные пластики – полимеры, полученные
полимеризацией стирола или сополимеризацией
этого мономера с другими мономерами.
Полистирол, т.е. полимер, полученный полимеризацией
стирола, обладает высокой водостойкостью,
прекрасными диэлектрическими свойствами,
хорошей химической стойкостью.Основными
недостатками полистирола: низкая атмосферостойкость,
невысокая термическая стойкость, склонность
к растрескиванию, низкие прочностные
свойства. Поэтому чистый полистирол не
применяется в конструкции автомобиля.
Широкое применение находят сополимеры
стирола – АБС-тройной сополимер акрилонитрилбутадиена
и стирола. Сополимеры АБС, или АБС-пластики,
обладает высокой механической прочностью,
достаточной тепло-, морозо- и атмосферостойкостью.
Они стойки к воздействию бензина и смазочных
масел. Детали из АБС-пластика имеют хороший
декоративный вид.
В автомобильной промышленности применяются
для изготовления кожуха вентилятора
отопителя, кожух облицовочногоьвала
руля, решётку радиатора, кожух радиатора
отопителя,корпу сопла, ручки и заслонки
воздуховодов, облицовки стоек,дверей,
боковины.
Поливинилхлориды(
Содержащие пластификаторы
Пластикат ПВХ
Пластикат ПВХ – получают смешением
ПВХ с пластификаторами, которые снижают
температуру стеклования и вязкого течения
материала. С увеличением
содержания пластификатора повышается
морозостойкость, возрастает относительное
растяжение при удлинении, но понижается
механическая прочность, ухудшаются диэлектрические
свойства. В автомобилестроении применяются
для водо-, бензо-, антифризостойких гибких
трубок, изолирующих прокладок, элементы
насосов и вентиляторов .
Винипласты - жёсткие пластмассы на основе
ПВХ – получают смешением ПВХ со стабилизаторами
и наполнителями. Материал имеет достаточно
высокие механические свойства, хорошую
химическую, водо- и грибостойкость. Недостатком
является невысокая теплостойкость и
низкая ударопрочность. В автомобилестроении винипласт
применяется для изоляционных кожухов,
прокладок, вибропоглощающих материалов.
Фторопласты – полимеры фторпроизводных
этиленового ряда. Своим внешним видом
и поверхностью полимеры напоминают парафин, имеют
очень низкий, по сравнению с большинством
веществ, коэффициент трения. Имеют прочность
при растяжении 15-35 МПа , при изгибе 10-15
МПА, относительное удлинение при разрыве
250-350% .
Наиболее широкое распространение получил
фторопласт-4, или политетрафторэтилен
(тефелон). Характеризуются высокой плотностью(2,1-2,3г/см),
термо- и морозостойкостью. Интервал рабочих
температур при эксплуатации изделий
из фторопласта-4 составляет от-269 до 260
С.Фторопласт-4 имеет хорошие диэлектрические
свойства и высокую коррозионную стойкость.
По химстойкости фторопласт-4 превосходит
все известные материалы, включая золото
и платину. Он стоек к воздействию всех
минеральных и органических щелочей, кислот.При
температуре 260 С невзрывоопасен. В автомобилестроении фторопласт-
Полиамиды – представляют
собой высокомолекулярные полимеры, содержащие
в основной цепи макромолекулы амидную
группу. Соотношение метиленовых и амидных
групп в составе ПА определяет такие основные
свойства полимера, как температура плавления,
водопоглощение, эластичность, морозостойкость.
Удачное сочетание высокой механической
прочности и малой плотности с хорошими
антифрикционными и диэлектрическим свойствами,
химической стойкостью к маслам и бензину
делают ПА одним из важнейших конструкционных
материалов. Детали из ПА выдерживают нагрузки,
близкие к нагрузкам , допустимым для цветных
металлов и сплавов. Исследование антифрикционных
свойств ПА, особенно наполненные, значительно
превосходят фторопласты, полиформальдегид
и поликарбонат. При этом, чем выше давление,
тем меньше коэффициент трения ПА. Данные
о зависимости динамического коэффициента
трения ПА-6 и ПА-610 по стали от состояния
поверхности трения и нагрузки(скорость
1,17 см/с)
Для изготовления автомобильных
деталей нашли применение следующие
ПА и их стеклонаполненные модификации
– ПА-610, ПА-12, ПА-6, ПА-66.
ПА-610 представляет собой продукт
поликондесации соли СГ (соли себациновой
кислоты с гексаметилендиамином.) По значению
показателя текучести расплава и модуля
упругости он превосходит практически
все термопласты, а сочетание небольшого
водопоглощения с хорошими прочностными
свойствами и тепломорозостойкостью делает
возможным использования ПА-610 в ответственных
деталях антифрикционного назначения.
Однако применение ограничено его высокой
стоимостью. Из ПА-610 изготовляют методом
литья под давлением вкладыши и втулки
опорных тяг рулевой трапеции, ручки фиксаторов
шарнира, вкладыши и рычаги управления
коробкой передач, фильтр топливного насоса,
зубчатые передачи, уплотнительные устройства,
муфты, подшипники скольжения, лопасти
винтов, стойкие к действию щелочей, масел,
а так же антифрикционные покрытия металлов
и др. втулки и вкладыши.
ПА-12 – продукт гидролитической полимеризации
додекалактама в присутствии кислых катализаторов.
Этот материал имеет небольшую плотность,
отличается незначительным водопоглощением.
Свойства и размеры изделий из него отличаются
стабильностью. ПА-12 хорошо работает на
знакопеременный изгиб, это самый эластичный
из рассматриваемых ПА, имеет хорошие
антифрикционные и электрические свойства.
К недостаткам материала относятся низкая
теплостойкост по сравнению с другими
ПА. Применяется для изготовления
скоб, хомутов, трубок, языков замка дверей,
защёлок замков.
ПА-6 – продукт полимеризации капролактама.
ПА-6 самый дешёвый материал из полиамидов.
По механическим свойствам он превосходит
другие ПА, имеет хорошие антифрикционные
свойства. В автомобилестроении применяется
для изготовления втулок валика педали
сцепления, валика акселератора, изолирующей
втулки рычага указателя и др. втулок,
пластины опоры педали акселератора, пробки
горловины бачков, поводка тяги выключения
замка двери, опоры шаровой тяги привода
управления коробки передачи, штуцеров,
шайб, корпусов распределителя нагретого
воздуха.
ПА-66 – продукт поликондексации соли
АГ (хим. название- полигексаметиленадипамид).
По сравнению с другими ПА имеет высокую
прочность, хорошую теплостойкость, антифрикционные
и электроизоляционные свойства. В автомобилестроении
из ПА-66 выпускаются автомобильные детали
типа втулок педалей сцепления и тормоза,
распорных втулок, втулок дуги обивки
крыши, ограничительных втулок, гаек-барашков
крепления запасного колеса, шестерён
корпуса привода спидометра,шайб, колодок
контактных для наружных и внутренних
штекеров, каркасов катушек, пистонов
крепления, вкладышей шарового кольца,
скоб, вентиляторов системы охлаждения.
Стеклонаполненные ПА, содержащие 20-30% стекловолокна.
Механическая прочность и теплостойкость
ПА, наполненных стекловолокном, увеличивается
по сравнения с не наполненными в 2-3 раза.
Значительно возрастает и сопротивление
ползучести, усталостная прочность, износостойкость.
В автомобилестроении стеклонаполненные
ПА для изготовления деталей с жёстким
размерными допусками, работающих в интервале
температур от -60 до 150 С, а так же деталей,
несущих нагрузки. Это – ограничители
хода шестерни, рычаги включения привода,
крыльчатки, шестерни, корпуса предохранителей,
корпус клапана бензобака и карбюратора,
крышки картера сцепления, бачки радиатора
отопителя, чашка нижняя шарнира наружного
зеркала, детали топливной аппаратуры,
различные втулки.
Поликарбонат
Поликарбонат - термопластичный полимер на
основе дифенилолпропана и остина, выпускаемый под названием дифлон. Поликарбонат
характеризуется низкой водопоглощаемостью
и газонипроницаемостью, хорошими диэлектрическими
свойствами, высокой жёсткостью, теплостойкостью
и химической стойкостью, прозрачен, хорошо
окрашивается. Стоек к световому старению
и действию окислителей даже при нагреве
до 120 С, допускается при работе изделий
в интервале от -100 до 135 С.Это один из наиболее
прочрочных термопластов, что позволяет
использовать его в качестве конструкционного
материала, заменяющего металлы. В автомобилестроении
из поликарбоната изготавливают шестерни,
подшипники, корпуса, крышки, клапаны.
Полиформальдегиды (полиацетали)
Полиформальдегиды(ПФ) – это продукт полимеризации
формальдегида и триоксана с диоксоланом
(СТД).Они сочетают высокий модуль упругости
при растяжении и изгибе с достаточно
большой ударной вязкостью. По показателям
долговременной прочности при растяжении
и изгибе и по усталостной прочности эти
материалы превосходят все другие термопласты , включая полиамиды, поликарбонаты.
Теплостойкость при изгибе при высоких
нагрузках у образцов из ПФ выше, чем у других термопластов,
включаяПА-610, а коэффициент трения по
стали близок к этому показателю для ПА. Антифрикционные марки ПФ имеют коэффициент трения 0,15-0,20.Полиформальдегиды
значительно превосходят ПА по водостойкости:
при эксплуатации в водной среде механические
свойства материалов изменяются незначительно.
Эти материалы удачно сочетают хорошие
электротехнические свойства с механической
прочностью и водостойкостью.
При нормальных и пониженных температурах
они устойчивы ко всем без исключения
органическим растворителям, слабым кислотами
основаниям. Полиформальдегиды имеют
хорошую сырьевую базу и в перспективе
являются интересным конструкционным
материалом. В настоящее время стоимость
ПФ высока, что ограничивает их применение.
К недостаткам этих материалов следует
отнести невысокую стойкость к воздействию
УФ-лучей и светостойкость. Основной метод
переработки- литьё под давлением.
В автомобильной промышленности применяются
полиформальдегиды марок ПФ-Л-1, ПФ-Л-2,
ПФ-Л-3.Из них изготавливают корпуса жиклёра
омывателя, поводок пружины замка капота,
кольца распорные, втулки, кулачки, поршни,
толкатели, корпуса клапанов, детали карбюратора(муфты
и др.), топливных насосов, трубопроводов,
ручки дверей, переключатели.
б)Термореактивные пластмассы (реактопласты)
Фенопласты(фенольные пластики) - пластмассы основе фенолоформальдегидных
смол.В зависимости от наполнителя фенопласты
подразделяются на порошкообразные, волокнистые,
слоистые материалы. Фенопласты, содержащие
порошкообразные наполнители(древесную
муку, минеральные наполнители.), наз. –
пресс-порошками. Фенопласты, содержащие
наполнитель в виде хлопчатобумажных
волокон, наз. – волокнитами, а в виде стеклянных
волокон – стекловолокнитами. Если фенопласты
имеют в качестве наполнителя ткани,то
– текстолиты, если бумагу - гетинаксами.
Отличительной особенностью фенопластов
является хорошие диэлектрические показатели,
высокие механические свойства, низкое
водопоглощение, хорошие химические свойства.
В автомобилестроении для производства
деталей применяются следующие фенопласты:
Пресс-порошки типа О – общего назначения – рекомендованы
для ненагруженных и неармированных деталей
общего назначения, к механическим свойствам
которых не предъявляются высокие требования. Из пресс-порошка типа О изготавливают
держатели фланцев, изолирующие втулки,
шайбы, ручки.
Пресс-порошки типа Вх – для изготовления деталей электротехнического
назначения, работающих в условиях повышенной
влажности и высоких температур.
Волокниты типа У- Особенность изделий из Волокнит
— высокая ударная
прочность, кроме того, они стойки к действию
воды, минерального масла, бензина, слабых
кислот и растворителей; разрушаются растворами
щелочей, сильных кислот, хлора, применяются для изготовления
деталей технического назначения, к которым
предъявляются требования повышенной
проности на ударный и статический изгиб,
кручение, например кожух радиатора отопителя,
крышки аккумуляторов, втулок, шкивов,
маховиков.
Стекловолокнит АГ-4В – отличаются высокой прочностью,
тепло- и морозостойкостью, хорошей ударной
вязкостью и электротехническими свойствами.
Из стекловолокнита изготавливают кожух
вентиляторов отопителя, крышку аккумуляторной
батареи, корпус вентилятора отопителя
задка, стакан фильтра.
Текстолиты - материалы с хорошими механическими,
электротехническими и теплофизическими
свойствами. Применение этого материала
ограничено необходимостью получения
изделия из отпрессованной заготовки
механической обработкой. Из текстолита
изготавливают шестерни распределительного
вала, крыльчатка водяного насоса, шайбы
уплотнительные и изолирующие, кнопки
клапанов топливного насоса, изолирующие
прокладки, а так же некоторые детали антифрикционного
назначения. . Из текстолитовой -крошки изготовляют
детали с хорошими механическими и антифрикционными
свойствами (сальники, ролики, шестерни,
втулки, вкладыши подшипников и др.).
Асбоволокниты – обладают хорошими фрикционными(тормозными)
свойствами и теплостойкостью.
Дозирующие стекловолокниты - по сравнению
с материалом АГ-4В имеют улучшенные технологические
свойства, и более однородны по механическим
свойствам. Из дозирующих стекловолокнитов
прессуют детали электроизоляционного
назначения-кожухи вентиляторов, крышки
аккумуляторных батарей.
Информация о работе Технологии пластмасс в автомобилестроении