Пластики в автомобилестроении

2

Федеральное агенство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Тверской государственный технический университет

Кафедра “Технология металлов и материаловедения ”

Реферат по дисциплине ”Материаловедение”

на тему “Пластики в автомобилестроении”

Выполнил: Шепелёв Д.С.

Специальность: 190701-ОПУТ

Обозначение работы: Р-ОПУТ-0609-ДО

Принял: Лаврентьев А.Ю.

Тверь,2007

 Содержание:

Введение………………………………………………………………………………стр.3

Определение термина пластмассы…………………………………………………..стр.3

Свойства пластиков…………………………………………………………………..стр.3-4

Полиолефины…………………………………………………………………………стр.4

Полиэтилен……………………………………………………………………………стр.4-5

Полипропилен ………………………………………………………………………..стр.5

Полистирольные пластики…………………………………………………………..стр.5-6

Поливинилхлориды………………………………………………………………….стр.6

Фторопласты………………………………………………………………………….стр6

Полиамиды……………………………………………………………………………стр.7-9

Поликарбонат………………………………………………………………………...стр.9

Полиформальдегиды…………………………………………………………………стр.9

Фенопласты…………………………………………………………………………...стр.10-11

Заключение……………………………………………………………………………стр.11

Библиографический список …………………………………………………………стр.13

Рекомендация по выбору полимерных материалов для изготовления основных узлов и деталей автомобиля……………………………………………………………………стр.12-13

 Пластики в автомобилестроении.

Введение.

Применение пластмасс(пластиков) в конструкции автомобилей приобретает всй 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, используемве 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.

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 вязкотекучем 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. неразмягчающиеся.

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 почности превосходят чугун и бронзу. При одной и той же массе пластмассовая конструкция может по прочности соответствовать сальной.

5. антифрикционные свойства. Пластики могут служить полноценными заменитлями антифрикционных сплавов(оловянистых бронз, баббитов и др.)Например полиамидные подшипники скольжения длительное время могут работать без смазки.

6. высокие теплоизоляционные свойства.Все пластики,как правило, плохо проводят теплоту.

7. высокие адгезионные свойства

8. хорошие технологические св-ва .Изделия из пластика изготавливают способами безотходной технологии-литьём, прессованием, формованием с применением невысоких давлений или в вакууме.

Полиолефины.

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.

Полиэтилен- (-CH2-CH2-)n

высокомолекулярный продукт полимеризации этилена, который имеет макромолекулы линейного строения с небольшим числом боковых ответвлений.

Полиэтилен высокого давления Полиэтилен низкого давления

(ПЭВД) (ПЭНД)

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 изляции электропроводов и кабелей, в качестве заменителя стекла, для защиты металла от коррозии, для изготовления крышек подшипников, уплотнительных проеладок, детали вентиляторов и насосов,гайки, шайбы, колпачки для защиты резьбы, пробки топливных баков,трубки, шланги, бочки опрыскивателя ветрового стекла и расширителя.

Полиэтилен низког дваления(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 отопитнля,коробы вентиляции передка.

Полипропилен (-CH2-CH-) n CH3

- 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 диэлетрические свойства.Разрушающее напряжение при растяжении достгает 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 изготоаления 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.

Материал	Плотность	Прочность,МПа	Ударная вязкость,кДж/м*м	Модуль упругости	Отно. Удлинение при разрыве %	Твёрдость по Бринеллю,МПа
		При растяжении	При статическо изгибе	При сжатии	Без надреза	С надрезом	При растяжении	При изгибе
ПЭВД	917-930	10-16	12-17	12	Не разру	шается	-	140-250	500-600	14-25
ПЭНД	948-959	20-30	20-38	20-36	Не разрушается	2-50	-	600-850	300-800	45-59
Полипропилен	900-910	25-40	70-80	60	33-80	5-8	800-1080	670-1190	200-800	60-65

Таблица №1. Физико-механические свойства полеолефинов

Полистирольные пластики. (-CH2-CH-) n

C6H5

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 термическа 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(-CH2-CH-) n---Cl

Поливинилхлориды(ПВХ) - представляют собой высокомолекулярные продукты полимеризации винилхлорида, содержащие до 56.8% связанного хлора.Это обеспечивает им пониженную горючесть.ПВХ способны пластифицироваться различными пластификаторами, что позволяет получить на их основе как жесткие, так и эластичные материалы.Пластмассы на основе ПВХ можно разделить на 2 группы:

Содержащие пластификаторы Не содержащие пластификаторы

Пластикат ПВХ Винипласт

Пластикат ПВХ - получают смешением ПВХ с пластификаторами, которые снижают температуру стеклования ивязкого течения материала. С увеличением содержания пластификатора повышается морозостойкость, возростает относительное разтяжение 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 приминяется для изоляционных кожухов,прокладок, вибропоглощающих материалов.

Фторопласты - полимеры фторпроизводных этиленового ряда.Своим внешним видом и поверхностью полимеры напоминыют 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 распостранение получил фторопласт-4, или политетрафторэтилен(тефлон).Характерезуются 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-4 применяется для изготовления подшипников скольжения без смазок.Для уменьшения износа подшипника во фторопласт вводят 15-30% наполнителя(графита, дисульфита молибдена, стеклянного волокна).Так же фтолропласт применяется для изготовления тепло- и морозостойких деталей(втулок, пластин,дисков, прокладок, сальников, клапанов), для облицовки внутренних поверхностей различных криогенных емкостей.

Полиамиды(ПА)

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) приведены в табл.№2. Значения коэффициентов трения некоторых ПА по стали приведены ниже:

ПА-610 0,26-0,32

ПА-12 0,28-0,3

ПА-6 0,2-0,22

Таблица№2. Зависимость коэффициента трения полиамида по стали от нагрузки.

Нагрузка, МПа	ПА-6	ПА-610
	Сухое трение	Смазка водой	Смазка маслом	Сухое трение	Смазка водой	Смазка маслом
6	0,124	0,134	0,1	0,117	0,113	0,094
10	0,115	0,120	0,097	0,108	0,104	0,093
15	0,106	0,106	0,092	0,098	0,095	0,091
20	0,100	0,096	0,088	0,094	0,091	0,089
25	0,095	0,084	0,084	0,091	0,090	0,087
30	0,092	0,082	0,080	0,088	0,088	0,085
35	0,092	0,077	0,075	0,085	0,085	0,083
40	-	-	-	0,082	0,084	0,080

Страницы: 1, 2

Голосование

Как вы оцениваете работу нашего сайта? Отлично Хорошо Нормально Плохо Результаты