Полимеры в автомобилестроении

Надежность работы автомобиля, его долговечность, комфорт при езде и безопасность движения могут быть обеспечены только при условии применения полимерных материаловпластмасс, 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;

педаль акселератораЗамена 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 пенополиуретанамиПри 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

автомобильные шиныК 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.
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter