Композитные материалы в автомобильной промышленности
Общая классификация композитных материалов, применяемых в автомобилестроении. Особенности повышения эффективности использования топлива за счет снижении массы транспорта. Изготовление стеклопластиковых панелей для спортивных автомобилей в 1960 годах.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.03.2019 |
| Размер файла | 110,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
Композитные материалы в автомобильной промышленности
Городов А.А.
доцент Загородний Н.А.
Полимерные композитные материалы представляют собой гомогенную смесь, созданных синтетических материалов, один из которых является армирующим (волокна) и матрицей (наполнителем, смолами и т.д.).
В современном мире композиты с каждым днем находят применение во всех областях различных отраслей, как автомобильной, так и строительной и прочих направлениях.
Большинство композитных материалов вне зависимости от их структуры, ориентации волокон армирующего материала, вида наполнителя, его химических и физических свойств, имеют безусловные преимущества перед другими однородными материалами такие как: жесткость, с высоким соотношением прочности и веса, превосходное электрическое сопротивление, устойчивость к воздействию химических веществ и погодных воздействий, хорошая жесткость, высокое усталостное сопротивление, возможность изготовления размеростабильных элементов
Композитные материалы, применяемые в автомобилестроении, классифицируются следующим образом представленным. На основе используемых матриц: композиты с металлической матрицей (ММС), композиты с полимерной матрицей (РМС), композиты с керамической матрицей (СМС). На основе используемых армирующих материалов: композиты из частиц, порошков и прочего, армированные композиты, структурированные композиты, сэндвичные композиты, ламинированные композиты. [1]
Необходимо упомянуть, что попытки применение композитных материалов в автомобилестроении были предприняты еще Генри Фордом в 1930 годах, в 1954 был изготовлен стеклопластиковый капот, а уже в 1960 годах изготавливались стеклопластиковые панели для спортивных автомобилей, это в первую очередь было обусловлено тем что данный вид материала стал общедоступным. А уже в конце 1980 на Понтиак Фиеро имел полностью композитный кузов, установленный на пространственную раму, при этом, его кузов был изготовлен из различных видов композитных материалов: стеклопластик, керамические композиты и т.д.
Для чего композитные материалы все чаще применяются в автомобилестроении: для повышения эффективности использования топлива за счет снижении массы транспорта, для повышения безопасности в случае ДТП, для обеспечения аэродинамического дизайна.
Согласно статистическим данным за 2010-2011 при снижении веса транспорта на 1 кг, затраты в различных отраслях снизятся следующим образом: автомобильная - 5-7 $/кг, (154,27-215,97 руб./кг), авиационная - 500 -700 $/кг, ( 15427 - 21597 руб/кг), в прочих отраслях (космические, военные и т.д.) - 3500 - 4000 $/кг, (107989 - 123416 руб./кг). [2]
В таблице приведены значения потребления топлива и топливной эффективности различных типов конструкции и массы транспорта.
Таблица 1. Потребление топлив и топливная эффективность в зависимости от масс и типов ДВС
|
Тип двигателя |
Общая масса |
Расход топлива |
Топливная эффективность |
|
|
Сталь |
500 кг |
10 |
0% |
|
|
Высокопрочная сталь, и различные алюминиевые сплавы |
350 кг (30%) |
9,58 |
4,20% |
|
|
Карбон, и другие композиты |
270 (42%) |
9,31 |
7% |
|
|
Дизельный двигатель |
7 |
30% |
||
|
Бензиновый гибрид |
6,5 |
35% |
||
|
Дизельный гибрид |
5,5 |
45% |
Согласно данному исследованию, конструкции транспортного средства и типу его двигателя, видно следующее, за эталон взят стальной автомобиль с расходом топлива 10 л на 100 км.
Но если элементы автомобиля будут изготовлены из алюминиевых сплавов, то его масса снизится с 500 до 350 (на 30%). В этом случае потребление топлива снизится на 4,2 % и составит 9,58 л на 100 км
В случае если элементы кузова автомобиля будут изготовлены из карбоновых элементов, то масса автомобиля будет составлять 270 кг (42%) то автомобиль станет потреблять 9,31 л на 100 км, и его топливная эффективность составит 7 %.
В случае использования автомобиля с композитным кузовом и гибридного бензинового двигателя с карбоновыми элементами топливная эффективность составит 35%. А с дизельным гибридом на 45%.
При возникновении дорожно-транспортного происшествия кузов должен обеспечивать выполнение следующих предъявляемых к нему требований: обеспечивать жизненное пространство для водителя и пассажиров, удерживать их в этом пространстве, ограничение жизненного пространства в допустимых приделах, сводить к минимуму опасность последствий ДТП.
Всем этим условиям превосходно соответствуют и отвечают композитные материалы. композиты способны обеспечить превосходную ударопрочность и высокое поглощение энергии, так же они при разрушении не создают острых кромок и возвращаются в исходную форму в момент прекращения действия на него сторонних действующих сил.
Так согласно исследованиям в этой области поглощение энергии различными материалами согласно данным SAE составляет, для алюминия 25 КДж/кг, для стали 35КДж/кг, для эпоксидных композитов 75 КДж/кг, а для карбона более 200 КДж/кг. Все это наглядно представлено на графике.
композитный стеклопластиковый автомобилестроение транспорт
Так же важным свойством композитных материалов является возможность придания им самых различных форм и размеров. Это так же способствует снижению аэродинамического сопротивления и тем самым позволяет экономить топливо и тем самым снижать затраты на автомобиль.
Композитные материалы уже давно используются в различных формах и видах промышленности. Это связано с их бесспорными преимуществами перед обыкновенными видами сталей, алюминия и прочего. Поэтому с каждым годом они все более укрепляют и расширяют зоны своего влияния.
Список используемых источников
1. Электронный ресурс: http://www.wisegeek.org/ (08.12.14)
2. Электронный ресурс: http://mech.utah.edu/ (06/12.14);
3. Электронный ресурс: http://composite.about.com/ (03.12.14);
4. Composite Materials: Fabrication Handbook #2/ Published Decem-ber 1st 2010 by Wolfgang Publications, Inc Paperback, 144 pages
5. Composite Materials/ Chawla, Krishan K.// 3rd ed. 2012, XXIII, 542 p. 265 illus., 211 illus. in color.
6. Advanced Composite Materials / published March 1st 2011
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие, главные виды, процесс формирования и стратегии транснациональных корпораций. Краткая история развития автомобилестроения в Японии. География экспорта легкового транспорта. Десятка лидеров-стран в производстве автомобилей в 2000-2020 годах.
курсовая работа [709,6 K], добавлен 18.05.2016Исследование роли композитных материалов в многослойных конструкциях в аэрокосмической промышленности. Анализ дефектов, встречающихся в процессе эксплуатации. Совершенствование ультразвуковой дефектоскопии с помощью многослойных композитных материалов.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 08.04.2013Нанотехнология - высокотехнологичная отрасль, направленная на изучение и работу с атомами и молекулами. История развития нанотехнологий, особенности и свойства наноструктур. Применение нанотехнологий в автомобильной промышленности: проблемы и перспективы.
контрольная работа [3,8 M], добавлен 03.03.2011Пластические массы (пластмассы) как основной тип неметаллических материалов. Основные технологические и эксплуатационные свойства пластмасс. Термопластичные и термореактивные материалы. Классификация пластмасс в зависимости от их основного назначения.
реферат [16,6 K], добавлен 10.01.2010Нормативные материалы для нормирования труда, их применение. Сущность, разновидность, требования, разработка нормативных материалов. Методические положения по разработке нормативных материалов. Отраслевые нормативы. Классификация нормативов по труду.
реферат [73,3 K], добавлен 05.10.2008Анализ прибора, определяющего фракционный состав топлива. Особенности загустителей пластичных смазок, рассмотрение видов. Характеристика свойств сжиженных газообразных топлив. Пластические массы как полимерные высокомолекулярные синтетические материалы.
контрольная работа [884,5 K], добавлен 13.01.2013Виды коррозии и износа, ускоряющие их появление факторы. Выбор коррозионностойких, химстойких неметаллических и ремонтно-реставрационных материалов. Разработка методов комбинированной антикоррозионной защиты для повышения надежности деталей автомобилей.
курсовая работа [1001,1 K], добавлен 04.12.2013Основные типы сноубордов. Материалы, используемые для изготовления сноуборда. Три основных способа изготовления деревянной основы. Защита от внешних воздействий внутренних слоев доски. Экструдированный и спечёный скользяк. Новые композитные материалы.
реферат [799,5 K], добавлен 19.02.2015Тенденции в использовании альтернативного топлива и отходов промышленности. Основные зоны футеровки в цементной промышленности, подверженные наибольшим перегрузкам. Проникновение солей в огнеупорный материал. Особенности влияние топлива на футеровку.
творческая работа [945,2 K], добавлен 09.02.2010Классификация и общая характеристика коллекции искусственного меха. Ассортимент платьевых шерстяных и полушерстяных тканей и требования, предъявляемые к ним. Свойства нетканых материалов в одежде различного назначения. Изготовление специальной одежды.
контрольная работа [21,6 K], добавлен 15.01.2011Общая характеристика реактивных топлив, их назначение и физико-химические свойства. Технология получения и перспективы производства реактивных топлив, их марки и классификация сырья. Особенности топлив, применяемых жидкостных ракетных двигателей.
контрольная работа [26,4 K], добавлен 11.06.2013Классификация композиционных материалов, их геометрические признаки и свойства. Использование металлов и их сплавов, полимеров, керамических материалов в качестве матриц. Особенности порошковой металлургии, свойства и применение магнитодиэлектриков.
презентация [29,9 K], добавлен 14.10.2013Классификация цветных металлов, особенности их обработки и области применения. Производство алюминия и его свойства. Классификация электротехнических материалов. Энергетическое отличие металлических проводников от полупроводников и диэлектриков.
курсовая работа [804,3 K], добавлен 05.12.2010Рекомендуемые способы сварки и сварочные материалы, требования к ним. Технические характеристики используемого оборудования. Последовательность сборки и сварки конструкции, контроль качества швов. Определение норм расхода применяемых материалов.
курсовая работа [38,2 K], добавлен 25.04.2015Определение массы, размерных и основных структурных характеристик тканей и трикотажа; приборы и материалы, шаблоны, иглы, весы. Определение плотности, разрывной нагрузки и удлинения при разрыве. Расчет процента линейного заполнения ткани и трикотажа.
контрольная работа [152,5 K], добавлен 25.11.2011Расчет сырьевой смеси и горения газообразного топлива. Изготовление на производстве портландцементного клинкера. Изучение химического состава сырьевых компонентов. Определение массового, объемного расхода топлива и материального баланса его состава.
контрольная работа [397,0 K], добавлен 10.01.2015Экономия энергии, ресурсосбережение в промышленности. Характеристика метрологического и информационного обеспечения. Условия эксплуатации объекта автоматизации, характеристика окружающей среда. Экономия топлива за счет снижения удельного расхода топлива.
отчет по практике [256,6 K], добавлен 25.04.2009Сущность процесса производства и использования химических продуктов в швейном производстве. Безниточная технология обработки деталей одежды. Термопластичные клеевые материалы. Характеристика процессов, применяемых для повышения формоустойчивости изделий.
реферат [1,9 M], добавлен 16.02.2014Коррозийные свойства бензина, методы его очистки от сернистых, кислородных и асфальто-смолистых веществ. Резинотехнические изделия и использование резины в автомобилестроении. Горюче-смазочные материалы, используемые при эксплуатации автомобиля КамАЗ 5510
контрольная работа [24,3 K], добавлен 22.09.2011Типы композиционных материалов: с металлической и неметаллической матрицей, их сравнительная характеристика и специфика применения. Классификация, виды композиционных материалов и определение экономической эффективности применения каждого из них.
реферат [17,4 K], добавлен 04.01.2011
