Uploaded by peterburg.filin

Автомобильная промышленность

advertisement
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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
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,
классифицируются
следующим
применяемые
образом
в
автомобилестроении,
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,
Размещено на http://www.allbest.ru/
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
Топливная
топлива
эффективность
Сталь
500 кг
10
0%
Высокопрочная сталь, и различные
350 кг (30%)
9,58
4,20%
270 (42%)
9,31
7%
Дизельный двигатель
7
30%
Бензиновый гибрид
6,5
35%
Дизельный гибрид
5,5
45%
алюминиевые сплавы
Карбон, и другие композиты
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
Размещено на http://www.allbest.ru/
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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
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
Download