ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В АВТОМОБИЛЬНОЙ
advertisement
1 Ульяновский государственный технический университет студенты кафедры «Материаловедение и ОМД» и кафедры «Автомобили» машиностроительного факультета Солунин Николай Владимирович гр.ОМбд-21 89603699479 nikolay173-tut@mail.ru Культин Антон Алексеевич гр.АТсд-21 89374581979 kultinanton@gmail.com Научный руководитель проекта к.т.н., доцент кафедры «МиОМД», УлГТУ Никитенко Валентина Михайловна 2 Карбон – это современный композитный материал, относящийся к категории «высокотехнологичных» . Для его изготовления используются скрепленные эпоксидным клеем углеродные нити, переплетенные между собой под особым углом, и «разбавленные» резиновыми нитями (рис.1). Малый удельный вес материала, его прочность, высокая устойчивость к атмосферным воздействиям – это основные, но не исчерпывающие, привлекательные свойства карбона, который на сегодня является основой современного автомобилестроения. Рис.1. Схема углеродной (карбоновой) ткани Таким образом, карбон на сегодня представляет собой новый шаг в тюнинге современных авто и данный вид работ имеет наибольшую актуальность в наши дни. 3 Изначально карбон использовали в деталях и кузовных элементах гоночных автомобилей, это было вызвано чисто техническими причинами – при аналогичной металлу прочности, вес некоторых деталей стало возможным снизить до 40%. Рис.3. Карбоновый спойлер Рис.2. Карбоновый капот 4 Применяется карбон как во внешней (капоты, обвесы, спойлера ), так и во внутренней (рукоятка переключения КПП (рис.4), вставки на панели) отделке салона. Рис.4. Карбоновые накладки на рукоятку кпп 5 Некоторые «элитные» автопроизводители (такие как Ferrari, Aston Martin, Bugatti и Koenigsegg) стали применять карбоновые элементы в дизайне экстерьера и интерьера (рис.5) автомобилей в серийном производстве. Рис.5. Карбоновые вставки салона 6 Карбон прочно прописался в сцеплении автомобилей, причём из угле волокна могут быть выполнены не только фрикционные накладки, но и сам диск сцепления (рис.6). Рис.6. Сцепление автомобиля с применением карбона 7 1. При резких торможениях гонщик F-1 испытывает горизонтальные перегрузки до 5,2 g. 2. Тормоза с дисками из карбона (рис.7) , способны работать при высочайших температурах. Они выдерживают до 800 циклов нагрева за гонку. 3. Каждый из них весит менее килограмма, тогда как стальной аналог как минимум в три раза тяжелее. Рис.7. Карбоновые тормозные диски 8 1. Карбоновый диск сцепления (рис.8) имеет высокий коэффициент трения, что позволяет снизить необходимость высокого прижимного усилия и способствует передаче более высокого крутящего момента. 2. Легкий вес самого диска позволяет снизить момент инерции мотора, тем самым достичь больших оборотов. 3. Подобные сцепления в три раза сильнее сопротивляются износу, чем обычные. Рис.8. Карбоновый диск сцепления 9 Популярность карбона при довольно высоких ценах привела к многочисленным попыткам «имитировать» обычные детали под карбон. Широкое распространение получили два вида такой имитации: ПВХ пленка (рис.9) с характерным «карбоновым рисунком», которой нужная деталь обтягивается под нагревом с применением фена, «Аквапечать», при которой специальная пленка наносится на деталь под напором воды. Рис.9. Зеркало, обклеенное пвх - пленкой 10 Карбоновые угле ткани выполняются разными видами плетения, в зависимости от их дальнейшего назначения. Основными факторами для выбора должны быть — эстетика и кривизна изделия. Plain (рис.10) - рогожа, прямое плетение —размером 1x1, самое плотное поэтому с ним удобнее всего работать, так как на краях ткань не растрепывается. Рис.10. Плетение Plain 11 Harness Satin (рис.11) - сатиновое плетение, в котором нити переплетаются в соотношении 3x1, 7x1 и т.д. Плетение используют для огибания сложных кривых. Ткань выполненная данным плетением может поворачиваться и даже менять угол, собираться в длину или ширину. Рис.11. Плетение Harness Satin 12 Twill (рис.12) - ёлочка, плетение по диагонали, в котором число нитей проходящих над равно числу нитей проходящих под. Это плетение выглядит гораздо красивее, чем Plain и с ним проще огибать сложные кривые, так как ткань более "рыхлая". Рис.12. Плетение Twill 13 1. Карбон является отличным композиционным материалом и с каждым годом все больше осваивается в автомобилестроении. Детали из карбона превосходят по прочности детали из других материалов. 2. Стоимость производства карбона велика, но с развитием химической промышленности и увеличением масштаба, цена на карбон будет снижаться. Это единственный материал в котором можно увеличивать жесткость не только в определенном месте, но и в определенном направлении, где это нужно. 3. Карбоновые изделия станут доступнее для более широкого применения в серийном производстве автомобилей. Конструкции из карбона можно делать любой формы без потери жесткости. 4. Мир получил в собственное распоряжение уникальный материал, обладающий высоким уровнем безопасности, отличными аэродинамическими показателями, да еще и легче стали и алюминия. Такой облегченный автомобиль получит возможность дополнительно экономить топливо за счет использования менее мощного двигателя.
