Резинотехнические материалы в автомобилестроении в кратком содержание

Обновлено: 05.07.2024

В автомобилестроении РТИ используются для изготовления опор двигателя, шлангов в системах охлаждения, питания, смазки, отопления, вентиляции, а также ремней привода вентилятора, генератора, компрессора и водяного насоса, уплотнителей кузова и кабин, втулок рессор и других деталей подвески, манжет, шлангов, чехлов, диафрагм тормозной системы, деталей пневматической подвески, шумоизолирующих элементов передней и задней подвесок, ограничителей хода подвески, амортизирующих прокладок и втулок, колесных щитков, ковриков и др.

Однако главное применение резин связано с производством шин. Шинные заводы используют более 60 % производимых промышленностью каучуков. Шины являются резинотехническими изделиями, основными элементами которых являются: каркас, брекер, протектор, боковины и борта. Важнейшими функциями пневматических шин являются: передача тяговых и тормозных сил сцепления с покрытием; смягчение ударов, толчков и вибраций; обеспечение устойчивости, управляемости, проходимости и безопасности движения автомобиля.

В процессе эксплуатации шины испытывают разнообразные физические и химические воздействия и поэтому они должны удовлетворять целому комплексу требований: обладать высокой механической прочностью и износостойкостью, выдерживать длительные статические и динамические нагрузки, воздействие высоких температур, кислорода воздуха, ультрафиолетового облучения, нефтепродуктов и воды, не вызывать повышенного шума при движении автомобиля.

Уникальное сочетание технических свойств резиновых материалов позволяет использовать их в виде изделий разнообразной формы и размеров во многих узлах и агрегатах автомобилей. Кроме пневматических шин резиновые материалы используются для изготовления шланг, уплотнителей и изделий функционального назначения.

Резиновые шланги используют в качестве трубопроводов для обеспечения транспортировки топлива, масел и др. жидкостей, а иногда и воздуха к различным системам. К шлангам предъявляются жесткие требования в отношении их деформационно-прочностных свойств. В течение всего срока эксплуатации они должны выдерживать значительные механические нагрузки без потери герметичности, в том числе высокое давление во внутреннем канале шланга, вибрации, воздействие жидких транспортируемых сред в виде нефтепродуктов, воды, антифриза и воздуха при повышенных температурах. Кроме того, они должны сохранять способность к обратимой эластической деформации и другие физико-механические свойства. Комплекс таких свойств дает возможность обеспечить длительную и надежную работу трубопроводов, а следовательно, надежную и безопасную эксплуатацию автомобиля.

В связи с этим в автомобилях используются исключительно армированные шланги. Шланги армируются хлопчатобумажными и синтетическими волокнами во внутренних слоях и в виде оплетки. Рукавные изделия имеют обычно внутренний и внешний резиновые слои и несколько внутренних армирующих слоев в виде тканевых прокладок или силового нитяного каркаса. Такая конструкция шлангов и рукавов позволяет эксплуатировать их в широком диапазоне температур, при высоком гидравлическом давлении без потери герметичности, а также без разрыва концов при достаточно большом растяжении в радиальном направлении.

Резиновые изделия служат также в качестве уплотнителей, обеспечивающих герметизацию или защиту агрегатов или узлов. К ним относятся резиновые уплотнения вращающихся валов, тормозных цилиндров, окон, дверей, других неподвижных соединений и соединений с возвратно-поступательным перемещением, а также защитные детали некоторых подвижных соединений.

Для уплотнения концов коленчатого вала, валов коробки передач, гидравлических усилителей руля, ведущей шестерни заднего моста, ступиц колес и т.д. применяются манжетные радиальные уплотнители, сальники, обеспечивающие герметизацию в течение всего срока эксплуатации. Нарушение герметичности может быть вызвано разными причинами. Основные изменения геометрических параметров или физико-механических характеристик могут быть результатом действия постоянных динамических и статических нагрузок, трения, температуры, жидких сред и воздуха. Поэтому при выборе резин для изготовления уплотнителей необходимо, чтобы они были совместимы с герметизируемой жидкостью и металлом, с которыми они находятся в контакте, устойчивы к воздействию высоких температур. При воздействии жидкостей резины могут набухать, что приводит к снижению прочностных свойств и герметичности уплотнения. Контакт резин с металлом может вызывать его усиленную коррозию. Причем продукты коррозии могут способствовать ускорению этого процесса, а также окислению жидкостей кислородом воздуха. Уплотнительные и защитные детали гидропривода тормозной системы и узлов сцепления работают в контакте с тормозными жидкостями и должны обеспечивать безопасность эксплуатации при температурах от - 60 до + 200°С и давлении до 15 МПа.

Изоляция кузова и салона от внешней среды осуществляется резиновыми монолитными или губчатыми уплотнителями, конструкция и размеры которых определяются конфигурацией уплотняемого зазора. Герметизируются стыки деталей кузова и кузовные проемы, а также остекление. Уплотнители предназначены для работы в диапазоне температур от - 60 до + 80°С (губчатые) и от – 60 до + 100°С (монолитные уплотнители). Они должны быть устойчивыми к воздействию кислорода воздуха, озона, ультрафиолетовых лучей. Уплотнители маркируются буквами и цифрами. Буква означает: Г - губчатый; О - озоностойкий; Ф - формовой; Н - неформовой; Т - трубчатого сечения; М - морозостойкий; П - содержащий противостаритель; Пл - вырубной из пластин. Цифра указывает среднюю плотность резины.

Важную роль РТИ выполняют при гашении колебаний и виброизоляции отдельных узлов, агрегатов и двигателей автомобилей. Исходя из характера воздействия при вибрациях, изделия должны сохранять физико-механические свойства при многократных деформациях различного вида.

Вопросы для самопроверки

1. Опишите свойства резинотехнических изделий, благодаря которым они применяются в автомобилестроении.

2. Назовите основные компоненты резиновых смесей и опишите их назначение.

3. Опишите способы получения, состав и режим вулканизации натурального каучука.

4. Что представляет собой реакция вулканизации?

5. Назовите основные типы синтетических каучуков. Опишите их состав, строение и способы вулканизации.

6. Опишите получение резинотехнических изделий методом прессования.

7. Опишите получение резинотехнических изделий методом литья под давлением.

8. Опишите получение резинотехнических изделий на специальных станках.

9. Назовите состав и назначение прорезиненных тканей.

10. Опишите строение ткани корда

11. Какие типы волокон используются для производства корда?

12. Опишите состав и назначение металлокорда.

13. Опишите применение резинотехнических изделий в автомобилестроении.

14. Назовите основные элементы автомобильных шин.

15. Опишите назначение и маркировку резиновых уплотнителей, используемых в автомобилестроении.

ГЛАВА 11. КЛЕЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Клеи широко используются для неразъемного соединения деталей и элементов конструкций из различных материалов в производстве и эксплуатации автомобилей. Марочный ассортимент клеев чрезвычайно широк и непрерывно расширяется. Клеевые материалы обладают универсальными свойствами и обеспечивают прочное соединение между собой разнообразных по природе материалов и изготовление сложных по форме изделий, уменьшают их массу, упрощают технологию производства и снижают стоимость. Помимо склеивания, клеевые материалы используются для уплотнения, герметизации и защиты элементов конструкции от воздействия окружающей среды. Качество клеев определяется, в первую очередь, их клеящей способностью к склеиваемой поверхности (адгезией) и прочностью самого клеевого шва (когезией). Важными преимуществами клеев являются возможность склеивания тонких и различных по природе материалов, технологичность, отсутствие коррозии, стойкость к действию химических реагентов, механических нагрузок и окружающей среды.

Клеи выпускаются и применяются в виде растворов, эмульсий, порошков, гранул, таблеток или прутков. Клеи, находящиеся в твердом виде,называют также клеями - припоями или клеями - расплавами, так как они применяются аналогично металлическим припоям, но не требуют использования флюсов. Особую группу клеев составляют липкие пленки и ленты.

Основой клеев являются пленкообразующие вещества в виде синтетических полимеров, каучуков и других связующих веществ, которые определяют технологические и эксплуатационные свойства клеевого соединения. В состав клеев, кроме пленкообразующих веществ, вводятся растворители, наполнители, пластификаторы, отвердители и другие модифицирующие компоненты, обеспечивающие необходимый уровень надежности и долговечности клеевых соединений.

Растворители (толуол, спирт, бензин, ацетон и др.) обеспечивают необходимую вязкость клеевой композиции. При завершении формирования клеевого соединения и достижении эксплуатационной прочности растворители практически полностью удаляются из клеевого соединения.

Наполнители в виде дисперсных материалов различной природы вводят в клеи для повышения прочности, уменьшения усадки и придания им специальных свойств. Например, для получения токопроводящих клеев в качестве наполнителей используют тонкодисперсные порошки (серебро, медь, никель, графит).

Пластификаторы вводят для снижения хрупкости и повышения эластичности клеевого соединения.

Отвердители вводят в состав клеев на основе термореактивных полимеров для формирования пространственно-сетчатой структуры клеевого соединения.

Качественные клеевые соединения можно получать только при оптимальных соотношениях целевых добавок и соблюдении оптимальных режимных параметров технологического процесса склеивания.

Классификация клеев проводится по различным признакам. Основным признаком, используемым при классификации клеев, является природа связующеговещества. По этому признаку клеи подразделяются на органические и неорганические.

Органические связующие подразделяются в свою очередь на природные (животного или растительного происхождения) и синтетические на основе термопластичных или термореактивных полимеров, эластомеров, а также их смесей.

К неорганическим клеям относятся растворимые стекла, полифосфаты, клеи-фритты (водные суспензии оксидов щелочных или щелочноземельных металлов) и др.

По температуре формирования клеи подразделяются на композиции холодного, умеренного и горячегоотверждения.

Пофизическому состоянию клеи в исходном состоянии могут быть в виде суспензий, эмульсий, растворов, расплавов, пленок, прутков и порошков.

Пофункциональному назначению подразделяются на конструкционные (силовые), неконструкционные (несиловые) и специальные (термостойкие, оптические и т.д.) клеи.

11.1.Клеи на основе термопластичных полимеров

Процесс формирования клеевых соединений на основе термопластичных полимеров происходит при испарении растворителей, полимериизации мономеров или охлаждении композиций, находящихся в расплавленном состоянии. Большинство термопластичных клеев характеризуется сравнительно невысокой прочностью и теплостойкостью, что ограничивает область их практического применения. Термопластичные клеи целесообразно применять для автоматизированного или механизированного процессов склеивания несиловых конструкций.

Клеи-растворы. Наиболее широкое распространение получили клеи на основе поливинилацетата (ПВА), который хорошо растворяется в органических растворителях. При полимеризации винилацетата в эмульсии образуется поливинилацетатная дисперсия, в которую добавляют до 35 % пластификатора и применяют для изготовления клеевых композиций. Клеи на основе ПВА используют для склеивания кожи, бумаги, тканей, дерева и стекла.

Среди производных акриловой кислоты широкое применение нашли цианакрилатные клеи, которыепредставляют собой жидкие композиции, отверждающиеся при обычной температуре. Например, клей Циакрин выпускается нескольких марок, которые различаются составом и свойствами.

Клеи-расплавы. Клеи-расплавы представляют собой многокомпонентные системы, в которых в качестве полимерной основы используются термопласты (полиамиды, сополимеры этилена с винилацетатом и др.), устойчивые к длительному воздействию температуры и обладающие хорошей адгезией к склеиваемым материалам.

Клеящая способность этих композиций проявляется только в расплавленном состоянии. При охлаждении они образуют твердую массу, которую можно подвергать многократному нагреванию до температуры плавления. Основными характеристиками клеев-расплавов являются температуры размягчения, плавления и эксплуатации. Температура плавления определяет скорость формирования клеевого соединения. Температура, при которой наносится клей, обычно несколько выше температуры его плавления.

Наибольшее распространение получили клеи-расплавы на основе полиамидов, свойства которых можно варьировать в широких пределах изменением соотношения исходных компонентов при синтезе, совмещением различных полиамидов, а также введением модифицирующих добавок. Например, полиамидный клей-расплав марки В-26 обладает хорошей адгезией к различным материалам. Клей получают путем модификации полиамида марки П-548 канифолью в присутствии адипиновой кислоты.

Клеи-расплавы на основе сополимеров этилена с винилацетатом обладают хорошей адгезией к бумаге, коже, тканям и резине. Это обусловлено наличием в макромолекулах полимера полярных винилацетатных групп. Клеи отличаются водо - и маслостойкостью, высокой эластичностью, а для повышения адгезионной прочности в их состав вводятся производные канифоли и воск.

Преимуществами клеев-расплавов являются: отсутствие летучих, токсичных и огнеопасных растворителей, повышенная скорость склеивания, не требуется нанесения клея на обе склеиваемые поверхности и сушка клеевого слоя. Клеи-расплавы применяются в тех случаях, когда требуется получить надежное клеевое соединение различных материалов, эксплуатируемых при температурах от -50 до 150°С.

Анаэробные клеи. Некоторые акриловые производные обладают способностью быстро полимеризоваться при комнатной температуре без доступа воздуха. Основой анаэробных клеевых композиций являются олигоэфиракрилаты, содержащие минеральные наполнители, пластификаторы, инициаторы и ингибиторы радикальной полимеризации. Клеевые композиции могут отверждаться при комнатной температуре без доступа воздуха от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от содержания инициатора и типа склеиваемых материалов.

Выпускается несколько марок анаэробного клея Анатерм, различающихся вязкостью. В отвержденном состоянии они обеспечивают герметичность клеевых соединений при воздействии агрессивных сред, перепадах температур от -190 до 150°С, вибрационных и ударных нагрузках, не вызывают коррозии металлов. Анаэробные композиции находят применение в автомобилестроении для стопорения резьбовых крепежных деталей: шпильки, винты и болты крепления вспомогательного оборудования, гайки фланцевых соединений и тяг, кузовные и шатунные болты, винты крепления поддонов, крышек, защитных козырьков, зеркал и т.п.

11.2. Клеи на основе эластомеров

Для склеивания резин с другими материалами или резин между собой применяют клеевые композиции на основе эластомеров, которые получают путем растворения каучуков в органических растворителях с добавками смол и наполнителей.

Различают два типа клеев на основе эластомеров: вулканизующиеся и невулканизующиеся. Высокопрочные клеевые соединения получают вулканизацией композиций при обычной или повышенной температурах с добавкой вулканизующих веществ, активаторов и ускорителей. Наиболее широкое распространение получили резиновые клеи 66 и 88Н, которые представляют собой растворы резиновых смесей соответственно в бензине и смеси этилацетата с бензином. Клеи используются для прикрепления резиновых материалов к металлам, а также для промазки поврежденных мест покрышек, камер и ремонтных материалов.

11.3. Клеевые (липкие) ленты

Значительный технико-экономический эффект позволяет получить использование клеевых лент, представляющих собой пленочную подложку с нанесенным на нее липким клеевым слоем. В качестве подложки применяются ткани, бумага, металлическая фольга, полимерные пленки. Для получения липкого клеевого слоя используют эластомеры, натуральные и синтетические смолы, пластификаторы, наполнители, стабилизаторы. Клеем могут быть покрыты одна или обе стороны подложки; в последнем случае получается двусторонняя липкая лента. Липкие ленты удобны в технологическом отношении при склеивании различных поверхностей в конструкциях несилового назначения. Они применяются для маркировки, герметизации, упаковки, защиты поверхностей, не подлежащих окрашиванию, временного крепления деталей, электрической изоляции проводов, защиты металлических изделий от коррозии и механических повреждений. Свойства липких лент сохраняются при нагревании до 120°С. Выпускается широкий ассортимент липких лент различного назначения.

Резинотехнические изделия (РТИ) нам хорошо известны по автомобильной индустрии, в машиностроении и авиастроении, а также по прочим отраслям, где РТИ имеются практически в каждой машине или оборудовании. Общая номенклатура резинотехники составляет больше 30 тысяч изделий, для производства автомобилей, из которых используется около половины, составляя в общей массе до полутора килограмм в легковом автомобиле или около трех килограмм в грузовом и выполняют функцию амортизации, поглощения вибраций и ударных нагрузок.

Разновидность резинотехнических изделий

Все резинотехнические изделия, которые соответствуют ГОСТу можно разделить на 2 группы:

Формовые производятся через формирование изделия в пресс-формах с последующей вулканизацией или литьем резины под давлением, в итоге чего все изделия полученные таким путем строго унифицированы, в зависимости от форм, но возможно изготовление и уникальных изделий по размерам заказчика при соответствующей объеме заказа.

При изготовлении неформовых РТИ каучуковое сырье пропускают через фильеру, которая благодаря имеющимся пазам, придает нужную форму изделию, после чего оно проходит вулканизацию. Изделия, изготовленные таким способом, представляют собой прокладки, уплотнители, которые предназначены для герметизации.

В целом, что формовые, что неформовые резинотехнические изделия служат для предотвращения износа деталей автомобилей, оборудования, механизмов и станков.

Как РТИ применяются в автомобиле?

Практически все агрегаты и узлы автомобиля имеют в себе РТИ, которые служат для надежной их защиты от трения, вибрации и ударов.

Основные агрегаты автомобиля, где установлены РТИ:

В двигателе – это сальники коленвала, распредвала, уплотнительные кольца, шланги, ремни газораспределительной системы, пыльники.
Для трансмиссии применяют подушки КП, муфты, сальники, пыльники.
В ходовой с помощью РТИ выполняется защита шаровых опор, втулки и опоры, подвески, сайлентблоки.
В тормозной системе не обойтись без тормозных шлагов, тросиков и цилиндров.
Работу сцепления смягчают накладки и пыльники, а обеспечивают шланги и цилиндры.

Даже в салоне автомобиля полно разного рода резинотехнических изделий, среди которых всем известные – коврики, уплотнители стекол, дверей, порогов, поддоны и прочие.

Приезжая на очередное ТО, ваш автомобиль потребует обслуживания ремкоплектом из РТИ. Чтобы изделия служили долго, а автомобиль ездил тихо, обращайте внимание на качество РТИ и выбирайте только от проверенных производителей, как ООО "Межкомтехника" в Санкт-Петербурге, которые производят свои изделия строго по ГОСТу и осуществляют оптовые поставки РТИ по всей России в любом объеме.

Автомобиль транспортное средство, сочетающее в своей конструкции большое количество различных материалов, которые должны следовать за постоянно меняющейся модой и технологиями. Без резиновых элементов автомобиль в его современном виде существовать не может

Применение РТИ

С использованием резины в автомобиле связано более 500 узлов. Каждый из них претерпевает изменения год от года и от модели к модели. Назовем лишь несколько принципиально важных применений, связанных с безопасностью:

шины;
шланги подачи топлива;
тормозные шланги;
различные прокладки.

Другие применения включают уплотнения для защиты от атмосферных воздействий, щетки стеклоочистителей, шланги радиатора и кондиционера, изоляцию электропроводки.

Перечислим также некоторые важные функции, для выполнения которых требуются и используются РТИ.

сцепление механического привода;
снижение или устранение шума, вибрации и низкочастотной вибрации кузова;
уплотнение от воздействия воздуха и жидкостей;
электрическая изоляция;
соединение для фрикционных материалов, адгезивов, герметиков и прокладок;
поглощение энергии (мягкие прокладки, подушки безопасности);
трубопроводы для жидкостей и газов;
панели кузовов секционного типа;
подвижные крыльчатки или мембраны.

Ни один тип полимерного материала не может самостоятельно выполнить все функции. Именно поэтому промышленность выпускает такое количество материалов, каждый из которых имеет уникальное сочетание характеристик. Резиновые компоненты должны функционировать в широком диапазоне рабочих условий и условий окружающей среды; это может быть сочетание следующих факторов:

чрезвычайно высокая или низкая температура;
воздействие различных химических веществ;
топливо и смазка различных типов;
другие жидкости, например, гидравлические, тормозные, для коробки передач;
воздействие озона;
периодическое или постоянное механическое напряжение;
другие условия.

В автомобилестроении постоянно идет поиск новых решений, касающихся материалов, конструкций и технологий, которые должны соответствовать новым рабочим характеристикам. К ним, в зависимости от применения, могут относиться прочность, экономичность и соответствие требованиям государственных регулирующих органов.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Резина Продукт переработки натурального или синтетического каучука, полученный в результате вулканизации. Вулканизация может быть горячей и холодной и протекает с присутствием серы как вулканизирующего вещества. В состав резиновых смесей (сырых резин), кроме каучука и вулканизирующих веществ, входят наполнители (мел, тальк, сажа и др.), стабилизаторы, смягчители и другие специальные добавки.

Резины в автомобилестроении К важнейшим и наиболее материалоемким резиновым изделиям для автомобилестроения относятся шины. Их изготовляют из резиновых труб, шприцованных или склеенных вдоль камеры. Существует два способа изготовления камер: формовый и дорновый. Дорновые камеры вулканизируют на металлических или изогнутых дорнах. Эти камеры имеют один или два поперечных стыка. После стыкования камеры в месте стыка подвергают вулканизации. При формовом способе камеры вулканизируют в индивидуальных вулканизаторах, снабженных автоматическим регулятором температуры. После изготовления во избежание склеивания стенок, внутрь камеры вводят молотый тальк.

Большое значение в этой отрасли промышленности имеют также многочисленные резинотехнические изделия, от качества которых во многом зависит надежность работы автомобиля. Наряду с резинами на основе бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного, хлоропренового, некоторых бутадиеновых каучуков (Каучуки синтетические), которые издавна используют в автомобилестроении, большое значение приобрели резины из каучуков специального назначения: Из фторсодержащих каучуков изготовляют уплотнители, эксплуатируемые при температурах до 200 °С. Из кремнийорганических каучуков изготавливают уплотнители и манжеты, работающие в контакте с консистентными смазками при температурax от —50 до 180 °С, а также амортизирующие и теплоизоляционные материалы, например, пористые уплотнители.

Значительное распространение в автомобилестроении получили масло-, свето- и озоностойкие акрилатные каучуки, из которых изготовляют манжеты, мембраны, радиаторные рукава и др. Шланг радиатора Мембрана ускорительного насоса

Из атмосферо- и химстойких этилен-пропиленовых каучуков получают губчатые и монолитные оконные и дверные прокладки, манжеты для тормозных систем, шланги радиаторов, пневматические амортизаторы, детали рессор и др. Манжета тормозного цилиндра Прокладка звукоизоляции для двери автомобиля

Из высокопрочных и износостойких уретановых каучуков — изготавливают вкладыши рулевых тяг, крестовины карданных валов, подушки амортизаторов, диафрагмы тормозов и др. Вкладыш наконечника рулевой тяги Подушка заднего амортизатора

Помимо твердых каучуков, в производстве некоторых автомобильных деталей применяют латексы. Например, из бутадиен-стирольных латексов изготовляют губчатые подушки сидений (Губчатые резины). Малоответственные изделия, например коврики для салонов автомобиля, изготовляют из регенерата резины . Получили распространение резинотканевые изделия, например, приводные и вентиляторные ремни, с полиамидными и высокопрочными вискозными волокнами, применение которых позволило существенно повысить эксплуатационные свойства изделий. Приводной ремень

Читайте также: