ПОЛИАМИД В КОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЯ

POLYAMIDE IN CAR CONSTRUCTION

Elvira Khusainova

student, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

Dinara Iskhakova

scientific supervisor, Ph.D. econ. sciences, Kazan National Research Technological University,

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

Одним из важнейших потребителей полимерных материалов, за последнее десятилетие, является автомобилестроение. Полимер – это основа для создания новых конструкционных материалов, поскольку он недорогой, удобный в переработке, а также обладает универсальными эксплуатационными свойствами. Вследствие высокой коррозионной стойкости, износостойкости, малой плотности использование полимерного композиционного материала в производстве автомобилей обеспечивает экономию материальных и энергетических ресурсов, а также рост производительности труда.

ABSTRACT

One of the most important consumers of polymer materials over the last decade is the automotive industry. Polymer is the basis for the creation of new structural materials, because it is inexpensive, easy to process, and also has universal performance properties. Due to its high corrosion resistance, wear resistance, and low density, the use of polymer composite material in the manufacture of automobiles provides savings in material and energy resources, as well as an increase in labor productivity.

Ключевые слова: полимер, автомобилестроение, полимерный композиционный материал, полиамид, армированное стекловолокно.

Keywords: polymer, automotive industry, polymer composite material, polyamide, reinforced glass fiber.

Автомобильная промышленность за последни пять лет является самым важным потребителем полимерных материалов (ПМ – далее по тексту).  Поскольку основой для создания новых конструкционных материалов с уникальными свойствами служат полимеры.

Благодаря разнообразию ПМ можно подобрать материал в каждом конкретном случае, который будет полностью соответствовать тем функциям и тем условиям эксплуатации.

На сегодняшний день в автомобилестроении высокую позицию занимают полиамиды (ПА - далее по тексту), которые в свою очередь недороие, удобные в переработке ПМ, обладающие универсальными эксплуатационными свойствами. Широкое применение полиамид получил в производстве волокон, пленок, клеев, конструкционных пластиков. Данная востребованность связана с преимуществом ПА – это совмещение с различными наполнителями (НП –далее по тексту), которое помогает открыть новые возможности для создания на их основе ПКМ с улучшенными характеристиками [1].

Использование полиамида в конструкциях автомобиля весьма разнообразны. К примеру, благода­ря высоким прочностным свойствам, теплостойкости при изги­бе, стойкости к действию масел и смазок ПА-6 и ПА-66, армированные стекловолокном, нашли свое применение для изготовления корпуса двигателя автомобилей.

Исходя из того, что двигатель испытывает вибрационные нагрузки, целесообразно использование в его конструкции ПА, армированных длинным волокном. Данные полимерные материалы обладают повышенной жесткостью и ударной вязкостью, сохраняющаяся при низких (до -60С) температурах, теплостойкостью, усталостной и длительной статической прочностью. В деталях сложная ориентация длинных волокон улучшает теплостойкость и сопротивление статическим и вибрационным нагрузкам [2]. Литьем под давлением композиты с длинноволокнистым наполнителем перерабатывают при повышенной (до 290-300С) температуре расплава, пониженном давлении и скорости впрыска на литьевых машинах с червяком измененной конструкции. Из указанных пластиков изготавливают кожух головки цилиндра и шестерни распределительного вала.

В процессе изготовления головки блока цилиндров автомобилей используют композицию на основе алифатического ПА, отличающаяся улучшенными гибкостью, ме­ханическою прочностью, тепло- и маслостойкостью. В результате приготовления композиции смешивают 100 частей компонента, содержащего 5-90% по­ли--капромида, 5-90% ПА на основе ксилилендиамина с алифатичными дикарбоновыми кислотами и 5-90% ароматического аморфного ПА и 10-150 частей неорганического наполнителя, в качестве которого используют слюду, тальк, волластонит, глину, сульфат бария, карбонат кальция, калийтитанатные нитеобразные кристаллы, стекловолокно или углеродное  волокно и карбидокремниевые волокна.

Композиты на основе ароматического ПА и наполнитель применяют для производства поршневых колец. Такие материалы легко формируются и отличаются пониженной сорбцией воды. Они состоят из слипающегося, самоуплотняющегося порошка поли-м-фениленизофталамида (ПМФИА – далее по тексту) и наполнителя в количест­ве 1-75 (12-60) % (от веса ПМФИА + НП) [3].

Направляющую втулку клапана можно изготовить из графитонаполненного ПМФИА или ПА-6, ПА-66, содержащих 35 стекловолокна. ПА-66 превосходит ис­ходный полимер по прочности вдвое, модулю упругости – в 5 раз, долговечности и прочности при деформации 1% – в 7 раз, а также имеет меньшую степень падения прочности при повышении температуры.

Для изготовления корпуса распределительной цепи автомобиля хорошо себя зарекомендовал штампованный ар­мированный стекломатами или стекловолокном ПА-6, который со­четает технологичность с высокими термическими и физико-механиче-кими характеристиками.

В автомобильной промышленности наплавляют покрытие из ПА на поверхность деталей ходовой части, двигателя, рулевого механизма, коробки передач и заднего моста. Именно наличие полимерного покрытия повышает износостойкость подвижных деталей и увеличивает срок их службы.

Неподвижные сопряжения за счет упругости покрытия получаются достаточно плотными после менее сложной обработки, чем требуется для металлических деталей. Простота выполнения и возможность многократного восстановления покрытия делают метод перспективным для ремонта изношенных металлических деталей. Применяя покрытие, упрощают конструкцию и технологию изготовления, а также обслуживание (например, за счет исключения необходимости смазки) некоторых узлов. Для нанесения покрытия используют порошкообразный ПА, преимущественно ПА-11, возможно с добавками 2-4% дисульфида молибдена или коллоидного графита [4].

Таким образом, моно сделать вывод о том, что ПА и композиты на их основе нашли широкое применение в конструкциях автомобилей и могут быть с успехом использованы для замены дорогостоящих металлов.

Список литературы:

1. Полимеры в машиностроении [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.virtulab.net, свободный.
2. Кацевман М. Не просто легче – надежнее и прочнее // Наука и жизнь. – 2003. – № 9. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.nkj.ru, свободный.
3. Вадас Емил. Ремонт и изготовление деталей машин направлением полиамида//Пластмассы, 1983. - №7. – С. 50 - 51.
4. Рынок полиамидов. Растущий спрос со стороны автомобильного сектора стимулирует расширение [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://exactitudeconsultancy.com/ru/blog/2023/10/06/polyamide-market-growth/, свободный.