Современные конструкционные и эксплуатационные материалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В статье приведены обобщенные сведения по химическому составу наиболее распространенных полимерных материалов (пластиков), применяемых в автомобилестроении, их обозначениям, технологии окраски и способам восстановления.

В настоящее время существует огромное количество разнообразных пластических масс, при этом более 30 видов используется для изготовления кузовных деталей и элементов обшивки серийных автомобилей (бамперы,спойлеры, радиаторные решетки, торпеды, молдинги, заклепки и заглушки, крышки капота и багажника, на-ружная панель двери, крылья и т. д.).

С каждым годом пластиковых деталей на автомобилях становится все больше, и движущим фактором их появления является простота изготовления, малый вес пластиковых деталей и сложные формы, которые изготовить из металла практически невозможно (спойлеры, бамперы). Важным фактором является и борьба за экологическую безопасность. Более легкие пластиковые детали с хорошими аэродинамическими характеристиками уменьшают вес автомобиля и сопротивление воздуха при движении, что заметно сказывается на расходе топлива и, как следствие, на уменьшении выхлопных газов. Постепенно благодаря таким необходимым для автомобильной промышленности качествам, как снижение массы автомобилей, улучшение аэродинамических и эксплуатационных характеристик, повышение их коррозионной стойкости, достигается продление срока службы, улучшение внешнего вида. Все это позволяет отдавать им предпочтение по сравнению с металлом, древесиной и стеклом. Доля полимерных материалов в общей массе легкового автомобиля на сегодняшний день составляет в среднем около 8%, а относительно объема материалов -- около 20% . Данная тенденция будет иметь и свое дальнейшее развитие. На сегодняшний день на многих автомобилях традиционно металлические детали меняют на пластиковые, например, у автомобилей Сйгоеп, РепаиК, Реидеот., \ЛЛ/ и др. Существуют перспективные разработки цельнопластмассовых кузовов для серийных автомобилей, многие кузова спортивных автомобилей изготавливают также из пластика.

1. Полимерные материалы, применяемые в автомобилестроении

По типу полимерного связующего пластмассы делятся на термопласты и реактопласты. Термопластичные полимеры (термоотверждаемые пластики) по структуре линейные или слегка разветвленные, поэтому они могут при нагревании размягчаться, а при охлаждении затвердевать без химических превращений. Данный процесс можно повторять многократно. Изделия из подобных пластиков, имеющие трещины, изломы и другие повреждения, можно легко устранить посредством теплового воздействия. Недостаточная прочность и низкая температурная устойчивость предопределяют их применение только для деталей, испытывающих небольшие нагрузки.

Реактопласты (термореактивные полимеры) по структуре имеют трехмерную сетку, поэтому при производстве формового изделия, нагреваясь, размягчаются, но при последующем охлаждении они превращаются в твердые неплавящиеся изделия (необратимое затвердевание). Их невозможно снова размягчить без химического разложения. Эти материалы являются достаточно термостойкими, поэтому их используют, например, для производства деталей картера в подкапотном пространстве. Образование полимерной сетки приводит к тому, что материал становится более жестким и хрупким.

Можно выделить третью группу полимерных материалов -- эластомеры. В отличие от реактопластов в структуре этих полимеров молекулы соединены в крупную сетку, т. е. присутствуют лишь отдельные соединения молекулярных цепей между собой. Эластомеры -- это полимеры, обладающие при обычных температурах высокоэластичными свойствами. Они способны к огромным (до нескольких сотен процентов) обратимым деформациям растяжения. После силового воздействия эластомеры возвращают свою исходную форму, сохраняют резиновую эластичность при широком диапазоне температур, но из-за соединения молекулярных цепей в сетку их нельзя переформовать.

Типичные эластомеры -- каучуки и резины. В силу своего строения эластомеры неплавки и нерастворимы, как реактопласты, но набухают (реактопласты не набухают). В автомобилестроении их используют преимущественно для изготовления авто-мобильных шин, уплотнительных деталей, манжет для подшипников и амортизаторов. Кроме того, материал в виде затвердевшей пены (например, полиуретан) используется для изготовления панели приборов и эластичных РС для облицовок металлических деталей. В последнее время стали выпускаться смеси из всех трех видов полимеров -- так на-зываемые «бленды», свойства которых зависят от соотношения смеси и вида компонентов .

Для улучшения эксплуатационных свойств изделий термопласты и реактопласты часто применяют в виде наполненных пластмасс, прибегают также к различным физическим и химическим модификациям. Примером может служить полипропилен с добавками каучуков, который используется для изготовления бамперов и других деталей автомобиля, испытывающих значительные ударные нагрузки. Армирование стекловолокном, углеродными волокнами повышает такие свойства пластмасс, как прочность, термостойкость.

Для поликарбонатов (РС) характерны легкость, высокая ударопрочность, устойчивость к химическому воздействию и перепадам температур, пожаробезопасность (это трудно воспламеняющийся самозатухающий материал) в сочетании с простотой обработки. К сожалению, поликарбонаты очень чувствительны к воздействию растворителей и имеют склонность к растрескиванию под воздействием внутренних напряжений. Используются для изготовления бамперов легковых автомобилей, рассеивателей и светофильтров осветительной аппаратуры и т. д.

Поливинилхлорид (РУС) -- это линейный, термопластичный полимер; обладающий хорошими диэлектрическими свойствами, устойчивый к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, бензина, керосина, жиров, спиртов, практически негорюч. Он ограниченно растворим в кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородах. Его можно производить с различной степенью эластичности. Применяются для изготовления гибких трубок, профилей, прокладок, подлокотников, бачков стеклоомывателей, ковриков багажника и т. д. Используются в виде пластизолей для защиты днища кузова, герметизации сварных швов.

Полиуретаны термопластичные (ТР11, РТР11, РЕР11) относятся к эластичным пластикам, устойчивы к испарению, изгибу, разрыву и раздиру, морозоустойчивы, устойчивы к маслам, жирам, алифатическим углеводородам, кислотам и озону. Кетоны (ацетон, метилэтилкетон и цикло-гексанон, а также высокополярные растворители, например, н-метилпирролидон и тетрагидрофуран) являются растворителями для пластичных полиуретанов линейной структуры. Действие алифатических эфиров типа этилацетата и бутилацетата приводит к сильному набуханию. Современные технологии позволяют производить полиуретан с широким интервалом модуля упругости. Он применяется для изготовления деталей автомобиля: ограничители хода, отбой амортизатора тяги, рукоятки, вкладыши, шестерни, подшипники скольжения.

Полиуретаны-реактопласты (Р11) могут быть различными: от высокоэластичных материалов (Р11-\/\/5-пенопласт) до жестких пластиков (Р11Р, Р11-Р1М), полученных литьем под давлением. Они устойчивы к действию кислот, минеральных и органических масел, бензина, окислителей. По гидравлической стойкости превосходят полиамиды. В зависимости от значений кажущейся плотности ППУ подразделяют на эластичные (мягкие), полужесткие и жесткие.

Из эластичных ППУ изготавливают подлокотники, обивку спинки и подушки сидения, набивку козырьков, подложку обивок дверей, крыш, кожухи вентиляторов и т. д.

Полужесткие ППУ используются для деталей пассивной защиты: накладки панелей, дверей, стоек, подлокотников и т. д. В последнее время они вытесняются интегральными ППУ.

Жесткие ППУ являются тепло- и морозостойкими. На их основе изготавливают многослойные конструкции панелей крыш и боковин, в том числе для авторефрежераторов и автобусов северного и тропического исполнения.

Среди пластмасс выделяют особую группу интегральных пенопластов на основе Р11. Благодаря интегральной структуре (пористая сердцевина и плотная оболочка) эти материалы обладают очень высокой жесткостью и прочностью при изгибе. Применяются для изготовления бамперов и накладок к ним, облицовки фар и щитка приборов, блоков, содержащих бампер, спойлеров, подфарников и радиаторов, подголовников, рукояток рычагов, облицовок дверей и т. д. В моделях автомобилей ВАЗ-2108 и 2109 изготавливаются детали передка, а также решетки радиатора (материал содержит ~ 15% стекловолокна).

Полиамиды -- это группа пластмасс, которые представляют собой высокомолекулярные гетероцепные полимеры линейного строения (термопласты). Химически стойки к щелочам, бензину, спирту, минеральным и синтетическим маслам, практически не восприимчивы к органическим растворителям.

Полиамиды -- жесткие материалы с высокой прочностью при разрыве и высокой стойкостью к износу, сохраняют эластичность при низких температурах. Их отличает высокое водопоглощение, но после высушивания первоначальный уровень свойств восстанавливается.

Выпускаются и стеклонаполненные полиамиды, содержащие 20-30% стекловолокна. Используются для изготовления деталей с жесткими размерными допусками и несущих нагрузки: ограничители хода шестерни, рычаги включения привода, крыльчатки, корпуса предохранителей, корпус клапана бензобака и т. д.

Полиамиды относятся к классу наиболее перспективных конструкционных термопластичных материалов, нашедших применение в качестве материала сепараторов подшипников общего назначения, изготавливают из них шестерни, болты, гайки, шкивы и др. Чаще всего полиамиды используют для производства съемных автомобильных колпаков, различных втулок и вкладышей, хомуты трубок, языки замка дверей и защелки и т. д.

Полиметилметакрилат -- сополимер метилметакрилата (98%) с метилакрилатом (2%), прозрачный материал с хорошими оптическими свойствами, обладает высокой твердостью и атмосферостоикостью, стоек к УФ-лучам, имеет хорошие электроизоляционные свойства. Его отличает высокая химическая стойкость, в том числе к автомобильному топливу (в отличие от поликарбоната). Его используют для изготовления светотехнического оборудования (рассеивателей, стекол фонарей и бортовых сигналов).

Полибутилтерефталат (РВТР) относится к классу полиэфиров и характеризуется высокой жесткостью, прочностью, устойчивостью к ударным нагрузкам, износостойкостью. Обладает высокой стойкостью к растворителям, автомобильному топливу, смазкам, тормозным жидкостям и бытовым чистящим средствам, устойчив к образованию трещин, однако его отличает низкая стойкость к горячей воде и щелочам. Обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Дает глянец на поверхности. Хорошо металлизируется. Может покрываться автомобильным лаком, подвергаться лазерной маркировке. Отлично сваривается.

Полиацетали (РОМ) -- это термопластичные материалы, с высоким модулем упругости, высокой стойкостью к органическим растворителям, стойки к минеральным маслам при температуре до 100°С (при более высоких т° происходит набухание и растворение полимера). Полиацетали -- конструкционный самосмазывающий материал, химически стойкий к автомобильному топливу, слабым кислотам и щелочам. Имеет отличную стойкость к растрескиванию, дает блестящую твердую поверхность, хорошо окрашивается; допускает лазерную маркировку. Полиацетали применяются для изготовления колец шарикоподшипников, втулок, кулачков, поршней, толкателей, деталей карбюратора, топливных насосов, элементов крупногабаритных роликоподшипников опорно-поворотных устройств и т. д.

Фенолформальдегид (фенопласты) -- реактопластический материал. Изделия из него прочны, огнестойки, устойчивы при высокой температуре, не растрескиваются и не набухают в воде и в органических рас-творителях. В зависимости от наполнителя фенопласты подразделяются на порошкообразные (пресс-порошки разных типов), волокнистые (волокниты -- наполнитель в виде хлопчатобумажных волокон, стекловолокниты -- наполнитель стеклянные волокна) и слоистые материалы (текстолиты -- наполнитель в виде ткани; гетинаксы -- наполнитель бумага). В автомобильной промышленности используются для изготовления втулок, шайб, ручек, деталей электротехнического назначения, кожухов радиатора отопителей, крышек аккумуляторных батарей, шестеренок распределительного вала.

Эпоксидные смолы используются в качестве РС для слоистых материалов (ламинатов), обладают отличной гибкостью и химической устойчивостью.

Отвержденные смолы характеризуются высокой адгезией к металлам, стеклу, бетону и др. материалам, механической прочностью, тепло- и водостойкостью, хорошими диэлектрическими показателями.

Полиэфирные стеклопластики -- это композиционные материалы. Их особенностью является возможность переработки при низких давлениях и температуре ~ 20°С. В автомобилестроении используют два вида стеклопластиков -- ВМС и 5М5 -- благодаря их высоким механическим свойствам.

ВМС -- ненасыщенные полиэфирные смолы, наполненные мелом и короткими стекловолокнами. Их используют для изготовления кузовных крупногабаритных панелей, а также целых кузовов легковых автомобилей и панелей типа обтекателей.

5М5 -- плиты и панели, состоящие из массы полиэфирной смолы с двухмерным усилением текстильными стекловолокнами. В отечественном автомобилестроении эти панели известны под названием препреги. Из них выпускаются панели капота, кожухи радиаторов отопителей, арки боковины, внутренние панели дверей и т. д. За рубежом они применяются для изготовления передних панелей, панелей капотов, багажника, крыши.

Полифениленоксиды (РРО) -- теплостойкие термопласты, т. к. выдерживают сушку до 170°С, им присуща высокая стабильность размеров, негорючесть, хорошие электротехнические свойства.

Полифениленоксиды (арилоксы, норилы) применяются в конструкции отечественных легковых автомобилей (например, ВАЗ-2108) в виде панели приборов, опоры багажника, кожуха автомобиля, ряд деталей вентиляции кузова и т. д. В перспективе возможно применение стеклонаполненных модификаций полифениленоксидов для наружных деталей легковых автомобилей: передних крыльев, задних и боковых панелей, панелей дверей и других вертикальных панелей.

Технология окраски пластмассовых деталей.

Необходимость окраски пластмасс обусловлена декоративными и функциональными требованиями, предъявляемыми к изделиям из них. С одной стороны, это стремление улучшить внешний вид пластмассовых изделий, расширить их цветовую гамму, придать необходимый декоративный эффект (металлический, перламутровый и др.), нужную степень блеска, устранить дефекты поверхности, а с другой -- обеспечить требуемые эксплуатационные свойства.

Наилучшим образом при окраске пластмассовых деталей автомобиля зарекомендовали себя двухупаковочные полиуретановые, в частности, акрилуретановые системы, отверждаемые изоцианатами. Главное достоинство этих материалов -- способность образовывать при невысоких температурах отверждения (до 80°С) РС, характеризующиеся износостойкостью и эластичностью, соизмеримой с эластичностью гибких пластмассовых подложек.

Двухупаковочными полиуретановыми ЛКМ окрашивают бамперы и споилеры из ПП и пено-ПУ, дверные панели и другие конструкционные элементы из полиэфирных стеклопластиков 5М5, ПУ-Р1М и других пластмасс, осуществляют ремонтную окраску автомобилей без снятия с кузова пластмассовых деталей. Эти ЛКМ являются наиболее оптимальными материалами для совместной окраски конструкций, состоящих из металлических и пластмассовых деталей автомобиля.

2. Полиуретан в автомобилестроении

Полиуретан - это современный конструкционный материал

Благодаря своим особенным эксплуатационным свойствам, полиуретаны широко используется в качестве замены резины различных марок, каучуков, металла, пластика во многих отраслях промышленности. Примечательно, что готовый термостатированный полиуретан может быть, как мягким, так и очень твердым материалом. Степень твердости полиуретана определяется по шкале Шора и может варьироваться в диапазоне от 40 до 98 единиц. В первом случае (40 единиц по Шору) полиуретан будет обладать повышенной мягкостью и эластичностью, а во втором случае (98 единиц по Шору), мы получим материал твердый, как железо.

При этом износостойкость полиуретана не меняется! Изделия из полиуретана отлично переносят резкие атмосферные изменения, ударопрочны, долговечны в промышленной эксплуатации и обладают свойствами, которые недостижимы для обычных резин:

* эластичность (относительное удлинение при разрыве в 2 раза больше, чем у резины)

* низкая истираемость (условная износостойкость в 3 раза выше, чем у резины)

* высокая прочность (превышает прочность резины в 2,5 раза)

* высокое сопротивление раздиру и многократным деформациям

* возможность работы при высоком давлении (до 105 МПа)

* кислотостойкость и стойкость ко многим растворителям

* повышенная твердость (до 98 единиц Шора)

* температурный интервал от -50°С до +80°С (при введении специальных добавок верхний предел рабочей температуры может быть до +120°С)

* стойкость к микроорганизмам и плесени

* вибростойкость и маслобензостойкость

* упругость при низких температурах

* высокие диэлектрические свойства

* озоностойкость

* водостойкость.

Полиуретан может быть предложен в виде заготовок (пластины и цилиндры), а также в виде готовых изделий:

* гидроциклоны, сита грохотов, обтираторы, муфты, изоляторы;

* уплотнительные манжеты и кольца круглого и прямоугольного сечения;

* валы нажимные и амортизаторы для промышленного оборудования;

* ремни зубчатые, круглые, широкоугольные, многоручьевые и т. д.;

* ролики, колеса, катки, втулки, диаметром от 10 мм и более;

* листы для облицовки и футеровки рабочих камер различного оборудования.

Применение:

Полиуретаны перерабатываются практически всеми существующими технологическими методами: экструзией, прессованием, литьем, заливкой на стандартном оборудовании. На их основе получают все известные типы полимерных материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные, листовые, в виде плит, блоков, профилей, панелей, волокон, пленок. Изделия из полиуретанов могут быть как прозрачные, так и окрашенные в разнообразные цвета. Наиболее широкое применение в промышленности получили литьевые полиуретановые эластомеры, из которых изготовляют как крупногабаритные изделия, так и изделия средних размеров:

массивные шины для внутризаводского транспорта, надежность которых в 6-7 раз больше, чем шин из углеводородных каучуков;

детали устройств для транспортирования абразивного шлама, флотационных установок, гидроциклонов и трубопроводов, применяемых в горнодобывающей промышленности; приводные ремни в ткацких машинах;

конвейерные ленты; разнообразные уплотнительные детали; детали машин, валиков для текстильной и бумажной промышленности;

уплотнения гидравлических устройств и масляно-пневматических амортизаторов железнодорожного транспорта.

Литьевые полиуретаны применяют для изготовления деталей внутризаводского транспорта, различных валов, шестерен и других изделий для машиностроения, горнодобывающей, авиационной, автомобильной, нефтегазодобывающей, строительной, полиграфической и других отраслей промышленности. Особый интерес представляет применение литьевых полиуретанов в производстве вибростойких деталей и уплотнительных элементов.

В автомобилестроении полиуретановые термоэластопласты широко применяются для изготовления подшипников скольжения рулевого механизма, элементов для передней подвески, вкладышей рулевых тяг, самосмазывающихся уплотнений, топливостойких клапанов, маслостойких деталей.

В обувной промышленности из них изготавливают износостойкие подошвы, а также используют в качестве искусственной кожи.

Полиуретаны используют также в качестве связующих для изготовления древесностружечных плит, полимербетонов, пенопластов, имитирующих древесину, эффективных клеевых составов и покрытий в строительстве и машиностроении, а также клеев и протезов медицинского назначения. Благодаря своим ценным свойствам, применение полиуретана экономически выгодно в широком спектре отраслей промышленности, в том числе при производстве опорных элементов, уплотнительных колец, покрытий валов, колес и роликов.

Уретановые эластомеры, как конструкционные материалы, не просто заменяют металлы, а иногда и превосходят их по эксплуатационным свойствам в силу уникального сочетания физико-механических характеристик. Однако, если посмотреть на денежное соотношение промышленного производства различных видов полиуретанов, то 90% объемов их реализации приходится на рынок пенополиуретанов.

Применение ППУ в автомобилестроении

Производство современных транспортных средств характеризуются возрастающим использованием пластичных материалов. Как внутри, так и снаружи. Противоударные, звуконепроницаемые, улучшающие удобство. Но всегда есть общая цель - сделать вождение и поездку безопасными для жизни и более комфортными для всех пассажиров автомобиля.

Полиуретан является одной из наиболее часто используемых групп гибких материалов в автомобилестроении. Их процент в сравнении с другими пластичными материалами составляет более 15% на одно транспортное средство - в среднем 20кг. В некоторых отдельных случаях эта цифра достигает даже более 40%.

3. Применение композиционных материалов в автомобилестроении

Развитие автомобильной промышленности, повышение требований к качеству и безопасности используемых материалов требует создания и применения новых композиционных материалов. В настоящее время композиционные материалы используются при создании практически любого узла автомобиля. Есть даже концепт-кары, корпус которых целиком состоит из композиционных материалов. На основе композитов разработано большое количество конструкций, которые широко применяются как в тяжелой, так и в легкой промышленности. Благодаря своим уникальным свойствам композиты обеспечивают изделию и конструкции высокую прочность, износостойкость, жесткость и в то же время легкость и малый вес. В настоящее время в каждом современном доме найдутся предметы мебели, сделанные из композиционного материала - древесно-стружечных плит (ДСП), в которых матрица из синтетических смол наполнена древесными стружками и опилками. А наиболее известным на сегодняшний день композитом является железобетон. Сочетание бетона и железных прутьев дает материал, из которого сооружают конструкции (пролеты мостов, балки и т.п.), которые выдерживают большие нагрузки, вызывающие растрескивание обычного бетона. Интересно, что первыми применять железо в качестве арматуры стали древние греки, причем армировали они мрамор. Когда архитектору Мнесиклу в 437 до н.э. понадобилось перекрыть пролеты длиной в 4-6 м, он замуровал в специальных канавках в мраморных плитах двухметровые железные стержни, чтобы перекрытия справились с напряжениями. Компонентами композитов также являются самые разнообразные материалы - металлы, керамика, стекла, пластмассы, углерод и т.п. Известны многокомпонентные композиционные материалы - полиматричные, когда в одном материале сочетают несколько матриц, или гибридные, включающие в себя разные наполнители.

Что такое композиционные материалы?

Композиционный материал (КМ), композит -- искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов с чёткой границей раздела между ними. В большинстве композитов (за исключением слоистых) компоненты можно разделить на матрицу (или связующее) и включённые в неё армирующие элементы (или наполнители).

Композиционные материалы и изделия на основе непрерывных волокон и армирующих тканей широко используются для производства внешних деталей автомобиля. Чаще всего из них делают бамперы, обтекатели, спойлеры; элементы внутренней отделки салона автомобиля: декоративные панели салона; элементы защиты корпуса автомобиля, днища автомобиля.

Отдельно надо сказать о материалах из углеродного волокна. Углепластики - наполнителем в этих полимерных композитах служат углеродные волокна. Углеродные волокна получают из синтетических и природных волокон на основе целлюлозы, сополимеров акрилонитрила, нефтяных и каменноугольных пеков и т.д. Термическая обработка волокна проводится, как правило, в три этапа (окисление - 220° С, карбонизация - 1000-1500° С и графитизация - 1800-3000° С) и приводит к образованию волокон, характеризующихся высоким содержанием (до 99,5% по массе) углерода. В зависимости от режима обработки и исходного сырья полученное углеволокно имеет различную структуру. Такие материалы используются в автомобилестроении уже много лет, и с каждым годом объем их применения значительно растет. Наиболее важное достоинство углеволокна -- необычайно легкий вес и высокая прочность. Углепластик в 5 раз легче стали и в 1,8 раза легче алюминия. Экономия горючего достигается путем снижения массы автомобиля, а также благодаря повышению эффективности работы двигателя.

Для повышения экономичности автомобиля на 0,0042 км/л необходимо снизить его массу приблизительно на 7 кг. Это означает, что для достижения контрольных цифр по расходу горючего только путем снижения массы автомобиля требовалось уменьшить ее за 7 лет приблизительно на 660 кг. Предполагается посредством замены деталей из стали и чугуна на детали из углепластиков и других конструкционных полимерных материалов снизить массу автомобилей за 10 лет приблизительно на 320 кг. Такое снижение массы автомобилей соответствует приблизительно лишь 50% ее величины, необходимой для достижения контрольных цифр по расходу горючего. Поэтому наряду с использованием новых перспективных материалов следует уменьшать размеры автомобилей, увеличивать эффективность использования энергии и осуществлять другие меры по снижению расхода горючего.

В 1977 году фирма "Форд" сообщила о плане разработки облегченного экспериментального автомобиля, в котором будут использованы в основном углепластики и гибридные армированные пластмассы на основе углеродных и стеклянных волокон. Первый экземпляр такого автомобиля был создан в1979 году. В опытной модели "Форд LTD" 1979г. из углепластиков и других композитов на основе углеродных и стеклянных волокон были изготовлены кузов, шасси, двери, бампера. В результате использования конструкционных полимерных материалов масса автомобиля снизилась с 1698 до 1137 кг, т.е. примерно наь33%, а экономичность повысилась с 7,2 до 9,7 км/л, т.е. примерно на 35%.

Начало применению углеродных волокон в нашей стране было положено Министерством среднего машиностроения СССР в 70-х годах прошлого века, но в настоящее время это производство, по сравнению с мировым, выглядит скромно - мощность существующих заводов Росатома составляет только 500 тонн углеродного волокна в год. Новое предприятие сможет производить продукции, сопоставимой по качеству с зарубежными аналогами, в 3 раза больше. Россия намерена в ближайшие годы завоевать ведущие позиции на мировом рынке композиционных материалов. В первом квартале 2013-го будет пущен в эксплуатацию завод по переработке углеродного волокна «Алабуга-Волокно», который является совместным проектом ХК «Композит» и госкорпорации «Росатом».

Композиционные материалы -- самый интенсивно развивающийся сегмент на рынке материалов. Повышенная прочность, пластичность, термостойкость, малый вес -- эти преимущества позволяют композитам все больше и больше вытеснять классические материалы -- дерево, металлы, камень. Композиционные материалы интенсивно входят в привычный мир каждого человека, ведь из них создаются многие предметы интерьера, детали бытовых приборов, спортивная экипировка и инвентарь, детали ЭВМ. Также применяются композиционные материалы в автомобилестроении, авиастроении и других отраслях экономики. Автомобилестроение, наука и техника, современные космические технологии и авиастроение -- далеко не полный список применения композиционных материалов. Благодаря своим улучшенным физическим свойствам, технологичности изготовления, а также универсальности в применении, композиты уже нашли свою нишу в производстве многих товаров народного потребления. Этот список постоянно расширяется, что определяет постоянное развитие и поиск новых решений в применении композиционных материалов.

В автомобилестроении активно используются следующие конструкции из композиционных материалов:

Силовые конструкции:

· силовые структуры дверей

· защитные элементы днища

· силовая структура сидения

Элементы крепления:

· крепление бампера

· крепление радиатора

Декоративные элементы:

· декоративные панели салона

· внешние декоративные панели

Прочие элементы:

· крышки багажников

· кузовные панели

· элементы кузова

· тормозные диски

· термо и звукоизоляция

В настоящее время, перед современным автомобилестроением стоит задача снижения массы автомобиля и, как следствие, повышение его топливной экономичности. Кроме того, высокие требования к качеству и безопасности вынуждают производителя использовать новые композиционные материалы. В последних моделях насчитывается порядка 400 пластмассовых узлов и деталей, и их количество будет расти.

Композиционные материалы, используемые для производства высокотехнологичных спортивных автомобилей и автомобилей Формулы-1, в настоящее время стали активно использоваться для крупномасштабного производства. Однако производство конструкций из таких материалов сильно отличается от производства из металла и происходит гораздо медленнее.

полимер композит автомобиль полиуретан

Литература

1. Адаскин А.М. Материаловедение (металлообработка) Текст: учебное пособие, серия начальное профессиональное образование / А.М. Адаскин, В.М. Зуев. - М.: Издательский центр Академия,2008. - 288 с

2. Богодухов С.И. Курс материаловедения в вопросах и ответах Текст: учебное пособие/ С.И. Богодухов, А.В. Синюхин, В.Ф. Гребенюк. - М.: Издательство Машиностроение, 2006 г.- 256 с.

3. Давыдова И.С. Материаловедение Текст: учебное пособие/ И.С. Давыдова, Е.Л. Максина - Издательство: РИОР, 2006 г., 240 с.

4. Заплатин В.Н. Основы материаловедения (металлообработка) Текст: учебное пособие для НПО / В.Н. Заплатин, Ю.И. Сапожников, А.В. Дубов -Издательство: Академия, 2010 г., 256 с.

5. Рогов В.А. Современные машиностроительные материалы и заготовки Текст: Учебное пособие / В.А. Рогов, Г.Г. Позняк - ОИЦ «Академия», 2008. - 336 с.

6. Стуканов В.А. Автомобильные эксплуатационные материалы Текст: Учебное пособие. Лабораторный практикум / В.А. Стуканов - М.: ИД «ФОРУМ» ИНФРА-М, 2006.- 208 с.

Размещено на Allbest.ru