Применение пластмасс в автомобилестроении

Машина становится легче, а это означает, что снижается расход топлива.
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 помеханической обработке и окраске.
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.
В-четвёртых, повышение долговечности и эксплуатационных характеристик автомобиля
ПРИЧИНЫ ВНЕДРЕНИЯ ПЛАСТМАСС В КОНСТРУКЦИЮ АВТОМОБИЛЕЙ

ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ ПЛАСТМАССЫ (ТЕРМОПЛАСТЫ)
В настоящее время в конструкции автомобилей применяются разнообразные полимеры:
Поливинилхлорид
(в просторечии: поливинил, винил; сокращенно: ПВХ)-третий по распространенности в мире синтетический пластиковый полимер (после полиэтилена и полипропилена). Он отличается большой ударной прочностью, высокой химической стойкостью (в частности, к кислотам и щелочам, бензину, смазочным маслам и спирту), хорошими электроизолирующими свойствами, негорюч.

Полистирол
Полистирол обладает высокими диэлектрическими свойствами, плотностью, равной 1,05 г/см, абсолютной водостойкостью, стойкостью к растворам кислот, щелочей, атмосферостойкостью, сохраняет прочность при низких температурах, легко окрашивается в любой цвет.
В то же время полистирол недостаточно теплостоек и при температуре около 80 °С детали из него начинают деформироваться, а при обычной температуре обладают хрупкостью, горюч, недостаточно стоек к действию бензина.
Из полистирола изготовляют стекла приборов освещения, сигнальные стекла, кнопки, детали электроарматуры и др.
3

Фторопласты
В последние десятилетия тефлон, или фторопласт-4, приобрел большую популярность. Широким массам населения этот пластический материал молочно-белого цвета стал известен благодаря его использованию при производстве посуды с антипригарным покрытием (Tefal). Но этим сфера применения данного полимера не ограничивается. Используют для деталей, работающих в химических средах и при повышенной температуре. Исключительно высокие антифрикционные свойства фторопластов, к сожалению, не всегда могут быть использованы, так как они неработоспособны при значительных удельных давлениях и линейных скоростях в подшипнике.

Полиметилакрилат
Органи́ческое стекло (оргстекло), или полиметилметакрилат (ПММА) —
акриловая смола, синтетический термопластичный виниловый полимер метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик, известный под коммерческими названиями Plexiglas, Deglas, Acrylite, Lucite, Perspex, Setacryl, плексиглас, акрима, новаттро, плексима, лимакрил, плазкрил, акрилекс, акрилайт, акрипласт, акриловое стекло, акрил, метаплекс и многими другими.
В автомобильной промышленности используют плексиглас в качестве составных частей осветительных приборов – остекление фар, фонарей. Также из него изготавливают стрелочные
указатели, шкалы и защитные стекла панели
приборов. При этом широко используется
полиметилакрилат, окрашенный в различные цвета.

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 автомобилестроении пропилен применяется для изготовления блоков предохранителей, некоторых деталей кузова, амортизаторов. Хорошие диэлектрические свойства позволяют применять полипропилен в электронике в
качестве деталей катушек, изоляционных оболочек.

Полиэтилен высокого давления (ПЭВД)- легкий, 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, низкий, 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 изоляции электропроводов и кабелей, в качестве заменителя стекла, для защиты металла от коррозии, для изготовления крышек подшипников, уплотнительных прокладок, детали вентиляторов и насосов, гайки, шайбы, колпачки для защиты резьбы, пробки топливных баков, трубки, шланги, бочки опрыскивателя ветрового стекла и расширителя. Полиэтилен низкого давления (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 отопителя.

Поликарбонат
Термопластичный полимер на основе дифенилолпропана и фостена, выпускаемый под названием дифлон. Поликарбонат характеризуется низкой водопоглощаемостьюи газонепроницаемостью, хорошими диэлектрическими свойствами, высокой жёсткостью, теплостойкостью и химической стойкостью, прозрачен, хорошо окрашивается. Стоек к световому старению и действию окислителей даже при нагреве до 120 С, допускается при работе изделий в интервале от -100 до 135 С.
Это один из наиболее ударопрочных термопластов, что позволяет использовать его в качестве конструкционного материала, заменяющего металлы. В автомобилестроении из поликарбоната изготавливают шестерни, подшипники, корпуса, крышки, клапаны.

Стеклопластик
Материал с малым удельным весом удельным весом и заданными свойствами, имеющий широкий спектр применения. Стеклопластики обладают очень низкой теплопроводностью (примерно как у дерева), прочностью как у стали, биологической стойкостью и атмосферостойкостью. Подвержен влагонасыщению и водонасыщению, истираемости. Стеклопластик красится, декорируется, покрывается плёнками ПВХ и натурального шпона, прекрасно поддаётся всем видам механической обработки (сверлится, пилится и т. п. — однако при этом образуется крайне канцерогенная пыль, легко въедающаяся в кожу, что требует тщательной защиты задействованного персонала).
В автомобилестроении из стеклопластиков
изготовляют кузова п другие крупногабаритные
и высоконагруженные детали, например
ободья колес у автомобилей-снегоходов ЗИЛ-167.

Перспективы применения 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 наружных 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.