شرکت آریا توسعه ماندگار نگین

شما اینجا هستید:
کاربرد پلیمرها در صنعت خودروسازی

مقدمه

با پیشرفت روند سبک سازی سازی خودروها، استفاده از قطعات پلاستیکی اتومبیل بیشتر و بیشتر می‌شود. کشورهای پیشرفته از پلاستیک به عنوان شاخص مهمی در طراحی و تولید قطعات اتومبیل استفاده می‌کنند. صنعت خودروی چین در سال‌های اخیر به سرعت توسعه یافته است، تولید سالانه بیش از 4 میلیون اتومبیل، با اشاره به روند خارجی ، با صنعت پلاستیک اصلاح شده در بیش از 500000 تن ، از جمله پلاستیک های مهندسی قسمت عمده ای از انواع قطعات یدکی خودرو را تشکیل می‌دهند.

به منظور دستیابی به اهداف  مطرح شده، خودروسازان در حال بررسی چندین رویکرد برای ساخت اتومبیل های سبک وزن هستند ، زیرا کاهش 10٪ در وزن خودرو می تواند به بهبود 6-8٪ در مصرف سوخت منجر شود. سبک سازی را می توان با تلفیق قطعات، جایگزینی مواد و بهینه سازی طراحی به دست آورد. در این میان ، جایگزینی مواد ، به ویژه توسط پلاستیک، که سبک‌تر، قابلیت شکلدهی خوب، مقاوم در برابر خوردگی، استحکام بالا و …  را برای بخش خودرو فراهم می کند. به دلیل نگرانی های زیست محیطی و اقتصادی فعلی ، تولیدکنندگان اتومبیل اکنون از مواد پلاستیکی پیشرفته تری استفاده کرده اند تا بتوانند وزن را کاهش دهند و سوخت خودروها را با بهره‌ وری بیشتر کاهش دهند.

 

مزایایی که این پلاستیک های پیشرفته در وسایل نقلیه حمل و نقل ایجاد می‌کنند

  • ایمنی و راحتی بهبود یافته
  • افزایش راندمان سوخت
  • انعطاف پذیری در تلفیق اجزا
  • بهبود فرآیند طراحی
  • کاهش وزن

 

به طور سنتی، از ترموپلاستیک ها و الاستومرها به عنوان مثال، پلی پروپیلن (PP)، پلی اتیلن (PE) ، پلی آمید (PA) و پلی الفین ترموپلاستیک (TPO) در پنل‌های ابزار، صندلی‌ها، تسمه‌ها ، واشرها ، چسب‌های مهر و موم و لاستک استفاده می‌گردد.

با این حال، کامپوزیت های ترموست، مانند پلاستیک تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) و پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) ، به طور فزاینده ای در اجزای ساختاری اتومبیل استفاده می‌گردد.

اما سوالی که مطرح است این است که پلاستیک های مهندسی مورد استفاده در قطعات پلاستیکی خودرو چیست؟ هر کدام از پلیمرهای مورد استفاده در این قطعات باید چه ویژگی‌هایی داشته باشند؟

در این مقاله به بررسی استفاده از پلاستیک‌ها و مشتقات آن‌ها(به عنوان مثال ، کامپوزیت ها) در چه اجز مختلف خودرویی می‌پردازیم. در ادامه به معرفی چند پلاستیک پرکاربرد در صنعت اتومبیل سازی پرداخته و معرفی کوتاهی از هر کدام از آن‌ها خواهیم داشت.

 

پلی‌آمیدها(PA)

نایلون عمدتا برای قطعات موتور خودرو و اجزای جانبی مورد استفاده قرار می‌گیرد و انواع اصلی این محصولات PA6 GF30 ، PA66 GF30 و PA6 وPA66  است.

کاربرد در قطعات جانبی موتور خودرو

بیشتر مواد به کار رفته در قطعات موتور از نایلون تقویت شده با فایبرگلاس به این دلیل که مقاومت دمایی بالایی دارند. همچنین خصوصیات اصلی نایلون با اصلاح فایبرگلاس بسیار بهبود می‌‎یابد. استحکام ، دقت محصول ، پایداری ابعادی و غیره از ویژگی‌های اصلی این محصول است. علاوه بر این ، انواع مختلفی از نایلون وجود دارد که بازیافت آن‌ها آسان است و قیمت آن نسبتاً ارزان است. این عوامل باعث می‌شود که نایلون به عنوان ماده ایده آل انتخابی برای قطعات جانبی موتور باشد.

کاربرد در قطعات موتور خودرو

پوشش موتور و قطعات سیلندر که با نایلون اصلاح شده تولید می‌شوند، در مقایسه با مواد فلزی، هزینه 30 درصد کاهش می‌یابد. علاوه بر قطعات موتور ، برای سایر قطعات مکانیکی خودرو نیز می توان از پلی‌آمید استفاده کرد،  مانند فیلتر روغن ، برف پاک کن ، مشبک رادیاتور و …

 

پلی بوتیلن ترفتالات(PBT)

در زمینه ساخت اتومبیل، PBT ، به طور گسترده ای در ساخت ضربه گیر، قطعات کاربراتور، گلگیر، صفحه پایه شمع ، قطعات سیستم سوخت‌رسانی، پانل ابزار، احتراق خودکار، گاز و قطعات خودرو مانند پدال کلاچ استفاده می‌شود.

مصارف PBT و PA ، PC و POM پیشرفته در صنعت تولید خودرو بسیار رقابتی هستند. جذب آب PA بالاست و مقاومت PC در برابر حرارت کمتر از PBT است.

از نظر استفاده از در صنعت خودرو، PBT به دلیل مقاومت برتر در برابر جذب آب، به تدریج جایگزین PA خواهد شد. در صورت رطوبت نسبی زیاد ، ایجاد خوردگی سهولت می‌یابد به همین دلیل از PBT اصلاح شده اغلب استفاده می شود. زیر 80 ℃، تا90٪ رطوبت نسبی ، PBT ، هنوز هم می تواند مورد استفاده گیرد، و اثر آن بسیار خوب است.

 

 

پلی‌ استال(POM)

POM نوعی ماده ترموپلاستیک است که به دلیل پایداری ابعادی عالی ، مقاومت در برابر خزش ، مقاومت در برابر حرارت بالا و دارای خواص الکتریکی و دی الکتریک خوب شناخته شده است. پلی‌استال در قطعاتی که به دقت نیاز دارند استفاده می شود. کاربرد POM شامل اجزای با چرخ دنده ها و سیستم های سوخت است.

صنعت خودرو بزرگترین بازار بالقوه برای مواد POM است. هوستافوم دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و غیره است، این ماده برای ساخت پمپ اتومبیل خودرو، قطعات کاربراتور، خط لوله، شیر قدرت، بلبرینگ، میل لنگ، دستگیره ها، داشبورد، پنجره اتومبیل، دسته بالابر، سوئیچ الکتریکی، سگک و غیره. به ویژه قطعاتی مانند بلوک‌های کشویی، این قطعات کوچک از سایش فلز جلوگیری کرده و مصرف روغن را کاهش می دهدو باعث افزایش عمر مفید قطعات می‌شود.

 

پلی کربنات (PC)

پلی کربنات ویژگی های عالی حرارتی، الکتریکی، ضربه ای و نوری را ارائه می‌دهد. به دلیل قدرت ضربه ای باورنکردنی، یکی از بهترین گزینه‌ها برای لنزهای چراغ های جلو ، سپرها ، کلاه ایمنی و شیشه های ضد گلوله است.

پلی‌کربنات اصلاح شده به دلیل مقاومت در برابر حرارت عالی ، مقاومت در برابر ضربه، سختی و پردازش خوب ، عمدتا در قطعات بیرونی و در دکوراسیون داخلی خودرو، اطراف اجزای داشبورد، صفحه محافظت در برابر یخ، دستگیره هاو … استفاده می شود غلاف ستون ، صفحه تزئینی، لوازم جانبی سیستم تهویه، قطعات لامپ نیز از دیگر قطعای هستند که در صنعت خودروسازی از پلی کربنات تشکیل شده‌اند.

 

پلی وینیل کلرید(PVC)

پلی وینیل کلراید ، که بیشتر به عنوان PVC شناخته می شود ، یک پلاستیک بازدارنده شعله است که می تواند به صورت اجزای انعطاف پذیر یا سفت و سخت تشکیل شود. پی وی سی یکی دیگر از پلاستیک های رایج است که به لطف شکل پذیری و ظرافت در خودروها مورد استفاده قرار می گیرد. اغلب پی وی سی را برای داشبورد و قطعات بدنه خودرو استفاده می‌کنند. پی وی سی به دلیل انعطاف پذیری خود شناخته شده است، از ثبات حرارتی زیادی برخوردار است، ضد شعله است و دارای مقدار سرب بسیار کم است. این ماده می‌تواند به صورت تزریق، قالب گیری فشاری، قالب گیری با دمش ساخته شود تا بسته به نوع و مقدار نرم کننده های آن می‌توان موارد مصرف متفاوتی داشته باشد. تعداد زیادی از محصولات پلاستیکی صلب یا انعطاف پذیر می‌تواند با استفاده از PVC تولید شوند. این ماده در ساخت قطعات درب اتومبیل، کابل های الکتریکی ، و پانل های ابزار استفاده می‌شود.

 

 

پلی پروپیلن(PP)

پلی پروپیلن یک پلیمر اشباع است که از مونومر، پروپیلن ایجاد می‌شود. از پلی پروپیلن بیشترین پلاستیک در قطعات خودرو استفاده می شود. از آنجا که یک پلیمر ترموپلاستیک است، می توان آن را به راحتی تقریباً به هر شکل تشکیل داد. از مقاومت شیمیایی و حرارتی بسیار خوبی برخوردار است و به طور کلی در برابر ضربه مقاوم است. با توجه به رزومه این پلاستیک ، شما آن را مرتباً در سپر اتومبیل ، سطل های گاز و حتی الیاف فرش کف داخلی اتومبیل خود پیدا خواهید کرد. همچنین این یک گزینه اقتصادی تر برای پلاستیک های گران قیمت با مقاومت و دوام مشابه است که به کاهش هزینه های تولید کمک می کند.یکی از مزایای عمده پلی پروپیلن این است که در برابر اسیدها ، بازها و حلال های شیمیایی مقاوم است. کاربردهای آن را می توان در محفظه‌های گاز ، الیاف مورد استفاه ، ضربه گیرها مانند سپر، عایق کابل و مخازن شیمیایی یافت.

 

 

ABS

ABS به دلیل هزینه تولید پایین و سهولت ساخت ماشین توسط تولیدکنندگان پلاستیک از محبوبیت بالایی برخوردار است. ورق ABS از این جهت که محصول نهایی جلای زیبایی را ارائه می دهد ، شبیه PVC است. روکش ها و داشبورد های فرمان اغلب از پلاستیک ABS ساخته می‌شوند. همچنین برای کاربردهای سنگین بسیار مناسب است، بنابراین می توان از آن برای قطعات بدنه خودرو نیز استفاده کرد. پلاستیک مورد استفاده در اتومبیل‌ها، مانند ABS ، به بدنه خودرو کمک می کند تا در هنگام ضربه ، انرژی را جذب و توزیع کند و مسافران را در امان نگه دارد این ماده توسط پلیمریزاسیون استایرن و اکریلونیتریل ساخته می‌شود. علاوه بر این، استایرن به پلاستیک یک سطح براق و غیر قابل نفوذ می دهد. عملکرد فوق العاده در گستره دمایی زیاد، ویژگی های عایق بندی عالی و رنگ و چسب پذیری آن آسان است. کاربردهای آن را می توان در داشبورد، روکش چرخ ها و قطعات بدنه خودرو یافت.

 

پلی استایرن(PS)

پلی استایرن مقاومت الکتریکی و شیمیایی خارق العاده ای از خود نشان می دهد. ساخت آن آسان است، در صورت حرارت دادن بیش از دمای انتقال شیشه ، بسیار کشسان است و نرم می‌شود. برخی از خصوصیات مکانیکی آن شامل استحکام ، کشیدگی ، مقاومت در برابر ضربه ، مدول بالای آن است. در اتصالات اتومبیل ، پایه نمایشگر و دکمه ها استفاده می شود. از پلی استایرن (جامد و فوم) برای ساخت بسیاری از قطعات خودرو استفاده می شود، از جمله دستگیره ها، پنل های ابزار پنل های جاذب انرژی و فوم‌های جذب کننده صدا. فوم پلی استایرن همچنین به طور گسترده ای در صندلی های محافظ کودک استفاده می شود.

 

 

 

پلی اتیلن(PE)

پلی اتیلن از مقاومت بالایی در برابر ضربه ، چگالی کم و استحکام کششی بالایی برخوردار است. پلی‌اتیلن سیار مقرون به صرفه است ، در برابر رطوبت مقاوم است و در بسیاری از روش های شکل‌دهی مورد استفاده قرار میگیرد. کاربردهای آن را می توان در عایق‌های الکتریکی و فیلم‌ها جست و جو کرد.

 

پلاستیک های با کارایی بالا به دلیل مزایای باورنکردنی که ارائه می دهند همچنان در صنعت خودرو نقش حیاتی دارند. اگر در صنعت خودرو هستید، مطالعه خواص و کابردهای آن‌ها بستر مناسبی برای شماست زیرا کار را برای تجارت شما بسیار آسان تر خواهد کرد.

 

نتیجه گیری:

صنعت اتومبیل سازی امروز با تقاضاهای جدی تری برای کاهش مصرف سوخت و انتشار گازهای خروجی مواجه است. طراحی سبک و افزایش استفاده از قطعات پلاستیکی پیشرفته برای نسل بعدی اتومبیل های منطبق با قوانین بسیار مهم خواهد بود. مهندسان و تولیدکنندگانی که اجزای مبتنی بر پلیمر را برای خودروها تولید و تولید می کنند تحت فشار هستند تا زمان توسعه را کاهش دهند و فرایندهای تولید را برای کیفیت و دوام اقتصادی بهینه کنند. ابزارهای انتخابی انتخاب پلیمرها به کمک رایانه در ترکیب با شبیه سازی ریاضی برای هر دو خصوصیت مواد و فرایندهای تولید است. آن‌ها هنگام طراحی کاربردهای پلیمری برای اتومبیل های مدرن کمک اساسی در یافتن راه حل های نوآورانه و اقتصادی می کنند. مطالعه مواد خواص اولیه پلیمری مورد استفاده در صنایع خودروسازی و آشنایی با کاربرهای هر کدام از این مواد در قطعات خودرو به منظور حفظ کیفیت و یا بهبود خواص می‌تواند انجام می‌شود. برای هر قطعه مورد استفاده در یک مجموعه سیستمی خواصی وجود دارد که نقص در آن باعث افت کیفیت کل سیستم و یا ایجاد ناکارآمدی آن خواهد شد. مطالعه خواص هر پلیمر می‌تواند در جهت تحقیق و توسعه صنعت اتومبیل سازی به گرفته شود.


منابع:

https://ieeexplore.ieee.org/document/8505754

https://www.hanserpublications.com/Products/184-plastics-in-automotive-engineering.aspx

 

برای کسب اطلاعات و آشنایی بیشتر با خواص محصولات مطرح شده می‌توانید از این قسمت وارد شوید.