Основные типы и свойства пластмасс, применяемых в конструкции автомобиля

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственно образовательное учреждение высшего образования

Новосибирский Государственный Технический Университет

 

Кафедра «Технологии машиностроения»

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Основные типы и свойства пластмасс, применяемых

в конструкции автомобиля»

 

 

 

Выполнил: Денисов Е.А.                                          Проверил: Красильников Б.А.

Группа: ТА-301

Факультет: МТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2015г

Содержание:

Введение                                                                                                                  3

Основные свойства пластмасс                                                                            3

Полиолефины                                                                                                         4

Поливинилхлориды                                                                                              5

Полистирольные пластики                                                                                 6

Фторопласты                                                                                                          7

Полиамиды                                                                                                             7

Полиформальдегиды (полиацетали)                                                                 8

Поликарбонаты                                                                                                      9

Фенопласты                                                                                                          10

Этролы                                                                                                                   10

Методы обработки пластмасс                                                                           11

Прессование                                                                                                          11

Литье под давлением                                                                                          11

Экструзия                                                                                                              11

Раздувное формирование                                                                                   12

Литье без давления                                                                                              12

Заключение                                                                                                           12

Используемая литература                                                                                  12

 

 

 

 

 

 

 

  Введение

Применение пластмасс(пластиков) в конструкции автомобилей приобретает все 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, используемые 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. 

Основными 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.

 

Основные свойства пластмасс

Пластмассы обладают рядом очень ценных физико-механических свойств. Плотность пластмасс составляет 10...2200 кг/м3.

Пластмассы обладают высокими механическими показателями. Так, пластмассы с порошкообразными и волокнистыми наполнителями имеют предел прочности при сжатии до 120... 200 МПа, а предел прочности при изгибе — до 200 МПа. Прочность пластмасс на растяжение с листообразными наполнителями достигает 150 МПа, а стекловолокнистого анизотропного материала — 480...950 МПа.

Пластмассы не подвергаются коррозии, они стойки против действия растворов слабых кислот и щелочей, а некоторые пластмассы, например из полиэтилена, полиизобутилена, полистирола, поливинилхлорида, стойки к воздействию даже концентрированных растворов кислот, солей и щелочей; их используют при строительстве предприятий химической промышленности, канализационных сетей, для изоляции емкостей.

Пластмассы, как правило, являются плохими проводниками тепла, в связи с этим пластмассы широко используют в качестве теплоизоляционных материалов, их пористость может достигать 95...98%.

Пластмассы  хорошо окрашиваются  в любые цвета и долго сохраняют цвет.

Водопоглощение пластмасс очень низкое — у плотных материалов оно не превышает 1%.

На основе полимеров изготовляют клеи для склеивания как пластмассовых изделий между собой, так и с другими материалами — древесиной, металлом, стеклом, тканями. Клеи могут применяться для горячего и холодного отверждения.

Ценным свойством пластмасс является легкость их обработки — возможность придания им разнообразной, даже самой сложной формы различными способами: литьем, прессованием экструзией.

 

Полиолефины

Полиолефины – высокомолекулярные углеводороды алифатического ряда, получаемые полимеризацией соответствующих олефинов (этилена, пропилена и т.д.). В этих полимерах удачно сочетаются механическая прочность, химическая стойкость, высокая морозостойкость низкая газопроницаемость и др.

В автомобильной промышленности из полиолефинов широкое применение нашли полиэтилены, полипропилены, а также их различные модификации.

Полиэтилены – высокомолекулярные продукты полимеризации этилена. Полиэтилен – кристаллический полимер, в свою очередь подразделяющийся на полиэтилен высокого давления (ПЭВД) и полиэтилен низкого давления (ПЭНД).

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД) – легкий, прочный и в то же время эластичный материал с низкой проницаемостью газа и пара, хороший диэлектрик, с высокой химической стойкостью. К его недостатку относятся низкой теплопроводностью, высокий коэффициент линейного расширения.

В автомобильной промышленности обычно используются такие марки ПЭВД, как 17703-010, 10703-020, 10903-020 (ГОСТ 1633-77). Применение ПЭВД в промышленности: уплотнительные прокладки дверей, корпуса привода замка багажника, изготовление колпачков для защиты резьбы, пробок топливных баков и других деталей не подверженных действию     УФ-лучей.

Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) – более прочный и жесткий полимер по сравнению с ПЭВД, его прочность в 2 раза выше, чем у ПЭВД. Является хорошим диэлектриком, обладает высокой химической стойкостью, так же как и ПЭВД подвержен воздействию УФ-лучей.

В автомобилях используют следующие марки ПЭНД: 20908-040, 21008-075, 20608-012, 20706-016 (ГОСТ 16338-85). Из этого полимера изготавливают педали привода акселератора, бачки главного цилиндра тормоза и сцепления, втулки крепления уплотнения и др.

Полипропилен – продукт полимеризации пропилена при низком давлении. По механическим свойствам, жесткости, теплостойкости превосходит полиэтилены. Основной недостаток данного материала – низкая морозостойкость до -15 ◦С.

В автомобильной промышленности пропилен (ТУ 6-05-1105 – 78, марка 01020) применяется для изготовления колец и прокладок изолирующих пружин подушки опоры двигателя, расширительного бачка, чехла защитного рычага привода ручного тормоза и др.

В таблице 1 приведены физико-механические свойства полиолефинов.

Таблица 1.

Материалы	Плотность, Кг/м3	Прочность, МПа			Ударная вязкость, кДж/м2		Модуль упругости, МПа		Относительное Удлинение при разрыве, %
		При раст.	При изгибе	При сжат.	Без надр.	С надр.	При раст.	При сжат.
ПЭВД	917-930	10-16	12-17	12	Не разрушается		-	140-250	500-600
ПЭНД	948-959	20-30	20-38	20-36	Не разр.	2-50	-	600-850	300-800
Полипропилен	900-910	25-40	70-80	60	33-80	5-8	800-1080	670-1190	200-800

 

Поливинилхлориды

Поливинилхлориды или ПВХ представляют собой высокомолекулярные продукты полимеризации винилхлорида, содержащие до 56% связанного хлора.

Пластики на основе ПВХ делят на две группы: пластикаты ПВХ и винипласты.

Пластикат ПВХ получают смешиванием с пластификаторами, которые снижают температуру стеклования и вязкого течения материала, облегчая его переработку. Пластикаты легко перерабатываются методом экструзии, имеют хорошую морозостойкость, высокое относительное удлинение. Материал отличается высокой стойкостью к бензину, антифризу и воде.

В автомобильной промышленности применяются пластикаты следующих основных марок: В-60М, В-70М, В-80М; И-40-13; ПБ-2, ПА-1, ПВ-1.

Эти пластикаты имеют широкое применение в конструкции автомобиля для водо-, бензо-, антифризостойких гибких трубок, профилей, изолирующих прокладок, буферов, подлокотников и т.д.

Винипласты – жесткие пластмассы на основе ПВХ – получают смешивание ПВХ со стабилизаторами и наполнителями. Смесь тщательно перемешивают, затем подвергают пластификации на вальцах, каландрах или в экструдере при 160-180 ◦С. Материал получает высокие механические свойства, хорошую химическую, водо- и грибостойкость. Недостатком этого полимера является его невысокая теплостойкость и низкая ударопрочность.

В автомобильной промышленности применяют ТУ 6-01-737-76, марка УВ-10 для изоляционных кожухов , прокладок и т.п.

 

Полистирольные пластики

Полистиролы – полимеры, полученные полимеризацией стирола или сополимеризацией этого мономера с другими мономерами.

Данный полимер, полученный полимеризацией стирола, обладает высокой водостойкостью, прекрасными диэлектрическими свойствами, хорошими химическими свойствами. Недостатком полистирола является низкая атмосферостойкость, плохая бензостойкость. Поэтому в автомобилях применяют его сополимеры: АБС – тройной сополимер акрилонитрилбутадиена и стирола; МС – сополимер стирола с метилметакрилатом. Эти сополимеры могут перерабатываться как литьем под давлением, так и прессованием.

Ударопрочный полистирол (УПС) представляет собой продукт сополимеризацией стирола и каучуком. Применение УПС (ОСТ 6-05-406 -80, марки УПМ-0612Л и УПМ-03Л) в конструкции автомобиля ограничено такими деталями, как тройник омывателя ветрового стекла, корпус подлокотника, вкладыш заводского знака, некоторые внутренние панели автобуса.

Материал МС получают сополимеризацией стирола с метилметакрилатом, а МСН – с метилметакрилатом и акрилонитрилом. Их сополимеры выпускаются по ГОСТ 12271-76 и применяются в основном для изготовления отражателей света, рассеивателей, крышек включения сигнала, накладок заводских знаков и т.д.

 

Фторопласты

Фторопласты – это техническое название всех полимеров фторпроизводных этиленового ряда. Их можно рассматривать как полиэтилен, у которого все или часть атомов водорода заменены фтором.