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
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
0,092
0,098
0,095
0,091
20
0,100
0,096
0,088
0,089
25
0,084
0,090
0,087
30
0,082
0,080
0,085
35
0,077
0,075
0,083
40
-
Для изготовления автомобильных деталей нашли применение следующие ПА и их стеклонаполненные модификации – ПА-610, ПА-12, ПА-6, ПА-66, стеклонаполненные.
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 водороглощения с хорошими прочностными свойствами и тепломорозостойкостью делает возможным использования ПА-610 в ответственных деталях антиырикционного назнвчения.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 сиабильнотью. ПА-12 хорошо работает на знакоперменный 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 изкотовления 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(анид) – продукт поликондексации соли АГ (хим. название- полигексаметиленадипамид).По сравнению с другими ПА имеет высокую прочномть, 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 штеккреов, каркасов катушек, пистонов крепления, вкладышей шарового кольца, скоб, вентиляторов системы охлождения.
Стеклонаполненные ПА, содержащие 20-30% стекловолокна. Механическая прочность и теплостойкость ПА, наполненных стекловолокном, увеличивается по сравнения с ненаполненными 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 отопителяю, чашка нижняя шарнира наружного зеркпла, детали топливной аппаратуры,различные втулки.
Таблица№3. Физико-механические свойства ПА вышеуказанных модификаций.
Материал
Плотность
Прочность,МПа
Ударная вязкость,кДж/м*м
Модуль упругости
Отно. Удлинение при разрыве %
Твёрдость по Бринеллю,МПа
При растяжении
При статическом изгибе
При сжатии
Без
надреза
С надрезом
При изгибе
1090-1110
50-60
45-70
100-120
5-10
1500-1700
100-200
100-150
ПА-12
1020
40-45
55-65
60-63
80-90
5-9
1600-1800
1200-1300
200-280
75
1130
55-77
90-100
85-100
90-130
1200-1500
ПА-66
1140
80-85
80
90-95
5-8
3100
40-150
100-170
Стеклонаполненные
1350-1380
115-150
180-230
110
35-45
8-10
8000
9000
2,0-3,5
140
Поликарбонат
Поликарбонат - термопластичный полимер на основе дифенилолпропана и фостена, выпускаемый под названием дифлон.Поликарбонат характеризуется низкой водопоглощаемостьюи газонипроницаемостью, хоршими диэлектрическими свойствами, высокой жёсткостью, теплостойкостью и химической стойкостью,прозрачен, хорошо окрашивается.Стоек к световому старению и действию окислителей даже принагреве до 120 С, допускается при работе изделий в интервале от -100 до 135 С.Это один из наиболее удпропрочных термопластов, что позволяет использоватьего в качестве конструкционного материала, заменяющего металлы.В автомобилестроении из поликарбоната изготавливают шестерни, подшипники, корпуса,крышки,клапаны.
Таблица№4. Теплофизические свойства поликарбоната
Температура эксплуатации в С
Темп. Хрупкости при изгибе, морозостойкость.С
Темп. Размягчения по Вика, С
Теплостойкость по Мартенсу,С, в скобках-теплостойкость при деформации под нагрузкой в1,86МПа
Коэффициент линейного теплового расширения,
Дифлон
-100 +135
-100
150-160
120-130
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 превочходят все другие термопласты , включая полиамиды, поликарбонаты.Теплостойкость при изгибе при высоких нагрузках у образцов из ПФ выше, чем у других термопластов, включая ПА-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
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 прчности на ударный и статический изгиб, кручение, например кожух радиатора отопителя, крышки аккумкляторов, втулок, шкивов, маховиков.
Стекловолокнит АГ-4В – отличаются высокой прочностью, тепло- и морозостойкостью, хорошей ударноу вязкостью и электротехническими свойствами.Из стекловолокнита изготавлиают кожух вентиляторв отопителя, крушку аккумуляторной батареи, корпус вентилятора отопителя задка, стакан фильтра.
Текстолиты - материалы с хорошими механическими, электротехническими и теплофизическими свойствами.Применение этого материала ограничено необходимиостью получения изделия из отпрессованной заготовки механической обработкой.Из текстолита изготавливают шестерни распределительного вала, крыльчатка водяног насоса, шайбы уплотнительные и изолирующие, кнопки клапанов топливного насоса, изолирующие покладки, а так же некоторые детали антифрикционного назначения. . Из текстолит-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 свой свам.Из дозирующих стекловолокнитов прессуют детали электроизоляционного назначения – кожухи вентиляторов, крышки аккумуляторных ботарей.
. Таблица№5.Физико-механические свойства
материал
Ударная вязкость,КДж/м*м
Модуль упругост.МПа
Относ. Удлинение при разрыве.%
Без надреза
Пресс- порошки типа О
1450
35-40
60-70
160-200
5,0-6,0
1,96
7500-8000
0,6-0,8
250-300
Пресс-порошки типа Вх
1750
24
120-150
8
5600-8400
Волокниты
35-35
100
9
4
6000-8500
0,38
250
Стекловолокнит
1700-1900
57
150
130
50
1400
14800
400-450
Текстолиты
1300-1400
140-150
1300-2300
4000-6500
1-1,5
250-350
Заключение.
Перспективы применеия пластмасс в конструкции автомобиля
Применение пластиков в конструкции автомобиля позволяет снизить массу, улучшить эксплуатационные характеристики автомобиля, повысить его травмобезопасность и комфортабельность.В среднем в одном легковом автомобиле применяется 45кг пластмасс, в перспективе предусматривается увеличение этого количества до 80-110кг.В основном внедрение пластмасс в автомобиль происходит при разработке новых конструкций базовых моделей.Основным направлением расширения применения пластмасс в конструкции автомобиля является внедрение крупногабаритных наружних деталей кузова из композиционных полимерных материалов, обеспечивающих снижение массы и повышение долговечности за счёт коррозионной стойкости.Разработка высокопрочных композиционных материалов с полимерной матрицей и стеклянными, углеродными и другими волокнами позволила перейти к использованию их в нагруженных силовых деталях, таких как карданные валы, рессоры, обода колёс.
Таблица№6.Рекомендация по выбору полимерных материалов для изготовления основных узлов и деталей автомобиля.
Группы узлов и деталей автомобилей
ПЭНД
ПЭВД
Полипропилен
Полистиролы АБС - пластики
Термопласты армированные стекловолокном
Стеклопластики
Полиуретаны
Полифениленоксиды
Полиамиды
Полиформальдегиды
Поликарбонаты
Акрилаты
Полиэтилентрефталат
Лавсан
Детали внешней облицовки: решётки радиаторов,спойлеры, колпаки колёс
+
Детали пассивной защиты: панель приборов, бамперы,рулевые колёса и др.
Амортизационные детали: прокладки, подушки и спинки сидений
Емкостные детали для хранения жидкостей: топливные баки, маслобаки, ящики аккумуляторных батарей, бачки для тормозной жидкости
Детали зацепления и ременных передач: зубчатые и червячные колёса, звёздочки, шкивы, храповики.
Детали узлов трения: подшипники скольжения, втулки, вкладыши шарниров.
Детали, подвергающиеся электромеханическим нагрузкам , электроизоляционного назначения: крышки распределителей, коллекторы, катушки, переключатели, контактные колодки, платы.
Детали систем питания, охлаждения и смазки двигателя: трубки, пробки, масленики , фильтры
Детали общего назначения: рукоятки, щитки, кнопки, ручки колпачки.
Крупногабаритные детали кузовов : крылья, капоты, багажники, панели дверей.
Корпусные детали: кожухи, крышки корпусов, коробки, кожухи отопителей , корпуса воздушных фильтров.
Рабочие органы крыльчатки вентиляторов, насосов, компрессоров.:
Светотехнические детали: плафоны, рассеиватели , задние фонари, указатели поворотов.
Детали информационного назначения: фирменные таблички, шкалы.
Детали внутренней отделки: салона кузова декоративные профили, прошвы.
Детали теплошумоизоляции кузова,пола,капота.
Библиографический список:
1. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений, Б.Н.Арзамасов, И.И.Сидорин,Г.Ф.Косолапов.
2. “Химики автолюбителям” под общей редакцией профессора А.Я. Малкина
3. Материаловедение под редакцией Ю.П. Солнцева,Е.И. Пряхина
4. Материаловедение: Учебник 3-е издание,Ржевсая С.В.
5. Материаловедение: Учебник для вузов, Н.А Волгин,Л.Л Рыбаковский
Страницы: 1, 2
