ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ПЛАСТИКОВ В АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИИ
Использование пластмассы в автомобилестроении можно считать устоявшейся нормой с положительной тенденцией развития. Широкое применение пластиков обуславливается их главными качествами, такими как коррозионная стойкость, плотность, диэлектрическое сопротивление. По этим и ряду других показателей пластики превосходят традиционные для автомобильной отрасли материалы.
Стоит подчеркнуть, что за последнее десятилетие в области производства и применения пластмассы произошли существенные сдвиги. Если раньше из пластика изготавливали исключительно элементы декоративного назначения и электротехнического толку, сегодня полимер принимает непосредственное участие в производстве ряда нагруженных узлов и систем.
Какие факторы позволили пластиковым составам проникнуть глубоко в структуру автомобиля?
Малый вес. Снижения веса за счет внедрения полимеров сопутствует снижению расхода топлива.
Новые конструктивные решения. Как известно, термопластичные полимеры достаточно просто перерабатывать, тем самым воплощая в жизнь любые дизайнерские задумки.
Отказ от дорогостоящих металлов. Медь, алюминий, нержавеющая сталь серьезно влияют на стоимость конечного продукта. Замена полудрагоценных металлов на пластик снижает трудозатраты, что позитивно отражается на конечной стоимости авто.
Продление долговечности и эксплуатационных качеств.
Для начала разберемся с определениями, а уже после перейдем к детальному разбору каждого подвида пластмасс. Пластиками или пластичными массами принято называть композиции полимеров и олигомеров, находящихся в связке с ингредиентами-наполнителями, такими как: слюда, каолин, углеродные волокна, тальк, а также стабилизаторы и пластификаторы.
В зависимости от связующего компонента пластики подразделяются на две категории: термопластичные полимеры, термореактивные пластмассы, которые не поддаются размягчению.
Термопластичные массы
Список термопластичных масс, применяемых в конструкции автомобилей, внушительный:
поливинилхлорид;
полиамид;
полистирол;
фторопласт;
стеклопластик;
текстолиты и волокниты.
Также не будем забывать и про полиуретан с полипропиленом. Выбор в пользу пластиков обуславливается не только необходимостью снижения веса транспортного средства, но и условиями, при которых материал полностью соответствует эксплуатационным требованиям. Эти требования описывают надежность детали, что напрямую связано с безопасностью и комфортом пользователей автомобилем.
За какие качества пластик ценят автопроизводители?
Малая плотность. Обычно это значение находится в диапазоне 1,0-1,8 г/см.
Диэлектрические способности. Пластик не проводит электрический ток.
Коррозийная стойкость. Полимерам не страшна электрохимическая коррозия, как и слабые растворы кислот и щелочей.
Уникальные механические характеристики. Благодаря изменению состава пластики могут быть как твердыми, прочными, так и упругими, гибкими. Некоторые пластики по прочности превосходят даже чугун.
Антифрикционные показатели. Яркий пример – полиамидные подшипники, работающие практически без смазки.
Теплоизоляция. Полимеры отлично проводят тепло.
В список также следует добавить адгезионные качества и безотходное производство.
От обзора общих моментов перейдем к частным.
Полиолефины
Это высокомолекулярные углеродные соединения, получаемые путем полимеризации: пропилена, этилена и других олефинов. Полиолефинам присущи отличные диэлектрические значения, морозостойкость, околонулевая влагопроницаемость.
Из наиболее востребованных полиолефинов стоит отметить полипропилен, полиэтилен и их модификации.
Если проводить сравнения, то у полипропилена по сравнению с полиэтиленом есть одно важное преимущество – повышенная жесткость и механическая стойкость. Разрушающей для этого полимера считается нагрузка в 25-40 МПа. Впрочем, есть у полипропилена и недостатки, к которым относится низкая морозостойкость. Потеря базовых характеристик наблюдается уже при температуре -20°С.
Этот пластик используется при производстве прокладок и колец, предназначенных для изоляции двигательной опоры. Из полипропилена также делают расширительные бачки, крышки предохранительного блока, электроизоляционные элементы, прокладки, корпуса аккумуляторов и много чего еще.
Полистирольные пластики
В эту категорию входит как минимум три типа сополимеров:
Поливинилхлориды (ПВХ)
Винипласты
Полиамиды
Поливинилхлорид и винипласт применяется для изготовления коммуникаций, по которым производится доставка топлива, антифриза. Из этих пластмасс делают крыльчатки вентиляторов, прокладки, элементы насосов.
Полиамиды самые прочные и жесткие пластики. По несущей способности сопоставимы с цветными металлами. Из полиамида производят тяги рулевой трапеции, фиксаторы шарниров, зубчатые передачи, подшипники, винтовые стойки. Единственным минусом полиамида является высокая стоимость производства, сужающая сферы его внедрения.
Поликарбонаты и полиформальдегиды
Поликарбонату присущи такие качества, как малая гигроскопичность, газопроницаемость, жесткость и теплостойкость. Из него делают шестерни, крышки, корпуса узлов, клапаны и подшипники.
Полиформальдегид, известный также под другим названием – полиацеталь, выделяется повышенной теплостойкостью при изгибе. Это значение у полиацеталя даже выше, чем у полиамида, а по коэффициенту трения эти полимеры равны.
Термореактивные пластмассы
В эту категорию принято относить фенольные пластики, пресс-порошки типов О, Вх, волокниты типа У, а также стекловолокниты и текстолиты. Из термореактивных пластмасс изготавливают сверхпрочные элементы с высокими антифрикционными и механическими показателями. Их можно встретить в составе крыльчаток, прокладок, шайб, радиаторных кожухов, шкивов.
Подведем итог обзора. Перспективность применения пластиков в автомобилестроении очевидна. Полимерная составляющая не только способствует снижению веса транспортного средства, но и обеспечивает безопасность, повышает уровень комфорта. По статистике масса пластиковых элементов в конструкции авто насчитывает 45 кг. В перспективе эта цифра вырастет до 80 или даже 100 кг. Высока вероятность того, что высокопрочные композиты в скором времени позволят создавать из полимеров наружные детали, такие как: колесные диски, рессоры и даже карданные валы.