Алюминий, резины и шумоизоляционные материалы в автомобилестроении

метки: Алюминий, Алюминиевый, Автомобилестроение, Автомобиль, Сплав, Буква, Прочность, Коррозия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ, Курганский государственный университет

Реферат

Алюминий, резины и шумоизоляционные

материалы в автомобилестроении.

Дисциплина «Конструкционные и защитно-отделочные материалы в автомобиле и тракторостроении»

Студент гр. ТС-5617 Вахтомин В.Г.

Преподаватель: Савиных Л.М

Курган 2011

1. Алюминий и его применение в автомобилестроении.

2. Резины.

3. Шумоизоляционные материалы.

1.Алюминий и его применение в автомобилестроении.

Алюминий (Aluminium) —

химический элемент третьей группы периодической системы. Атомный номер 13,

атомная масса 26,9815. Обозначается латинскими буквами Al . Это серебристо-белый металл, плотность его 2700 кг/м3, температура плавления в зависимости от чистоты колеблется в пределах 660—667°С. В отожженном состоянии алюминий имеет малую прочность (σв = 80—100 МПа), низкую твердость (НВ 20—40), но обладает высокой пластичностью (δ = 35—40%).

Электропроводность алюминия довольно высока и уступает только серебру (Ag) и меди (Cu) (в 2,3 раза больше чем у меди)

Имеет высокую стойкость против атмосферной коррозии и в пресной воде. На воздухе алюминий быстро окисляется, покрываясь тонкой плотной пленкой окиси, которая не пропускает кислород в толщу металла, что и обеспечивает его защиту от коррозии

Он легко поддается обработке, в том числе сварке, литью, формовке, а также механическому воздействию, но значительно хуже ведет себя при резке. При этом алюминий хорошо проводит тепло и электрический ток, не магнитится, а его свойства не меняются при перепадах температур. Из-за своей мягкости в чистом виде этот металл не используется в производстве, однако он служит важнейшим компонентом различных сплавов.

Алюминий находится практически везде на земном шаре так как его

оксид (Al2O3) составляет основу глинозема.

Алюминиевые сплавы

Дюралюминий — сплав алюминия с медью (2,2 — 5,2%), магнием (0,2 — 1,6%) и другими элементами. Широко применяют для изготовления деталей, несущих переменные нагрузки, подвергающиеся воздействию воды, изменению температуры.

Силумин — сплав алюминия с кремнием (6 — 13%), используют для получения литьем самых разнообразных деталей.

Аморфные материалы: их свойства, применение в современной технике, ...

... тел (кристаллических и аморфных) позволяет создавать материалы с заданными свойствами. При внешних воздействиях аморфные тела ... У аморфных тел нет фиксированной температуры плавления: плавление происходит в некотором температурном интервале. Переход аморфного ... применения в промышленности. 2.1 Методы получения аморфных сплавов Сверхвысокие скорости охлаждения жидкого металла для получения аморфной ...

В качестве конструкционных материалов алюминий широко применяют в виде сплавов с другими металлами и неметаллами (медь, марганец, магний, кремний, железо, никель, титан, бериллий и др.).

Алюминиевые сплавы сочетают в себе лучшие свойства чистого алюминия и повышенные прочностные характеристики легирующих добавок. Так, железо, никель, титан повышают жаропрочность алюминиевых сплавов. Медь, марганец, магний обеспечивают упрочняющую термообработку алюминиевых сплавов. В результате легирования и термической обработки удается в несколько раз — повысить прочность (σв с 100 до 500 МПа) и твердость (НВ с 20 до 150) алюминия. Все сплавы алюминия подразделяют на деформируемые и литейные.

Классификация и маркировка

В зависимости от степени частоты первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бывает особой (А999), высокой (А995, А95) и технической чистоты (А85, А7Е, АО и др.).

Алюминий маркируют буквой А и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0% Al; буква «Е» обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния.

А999 — алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% Al;

А5 — алюминий технической чистоты в котором 99,5% алюминия. Алюминиевые сплавы разделяют на деформируемые и литейные. Те и другие могут быть не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой.

Деформируемые алюминиевые сплавы хорошо обрабатываются прокаткой, ковкой, штамповкой. К деформируемым алюминиевым сплавам не упрочняемым термообработкой, относятся сплавы системы Al-Mn и AL-Mg:Aмц; АмцС; Амг1; АМг4,5; Амг6. Аббревиатура включает в себя начальные буквы, входящие в состав сплава компонентов и цифры, указывающие содержание легирующего элемента в процентах. К деформируемым алюминиевым сплавам, упрочняемым термической обработкой, относятся сплавы системы Al-Cu-Mg с добавками некоторых элементов (дуралюны, ковочные сплавы), а также высокопрочные и жаропрочные сплавы сложного хим.состава. Дуралюмины маркируются буквой «Д» и порядковым номером, например: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8.

Чистый деформируемый алюминий обозначается буквами «АД» и условным обозначением степени его чистоты: АДоч (>=99,98% Al), АД000(>=99,80% Аl), АД0(99,5% Аl), АД1 (99,30% Al), АД(>=98,80% Аl).

Литейные алюминиевые сплавы (ГОСТ 2685-75) обладает хорошей жидко-текучестью, имеет сравнительно не большую усадку и предназначены в основном для фасонного литья. Эти сплавы маркируются буквами «АЛ» с последующим порядковым номером: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, АЛЗО.

Иногда маркируют по составу: АК7М2; АК21М2, 5Н2,5; АК4МЦ6. В этом случае «М» обозначает медь. «К» — кремний, «Ц» — цинк, «Н» — никель; цифра — среднее % содержание элемента.

Из алюминиевых антифрикционных сплавов (ГОСТ 14113-78) изготовляют подшипники и вкладыши как литьем так и обработкой давлением. Такие сплавы маркируют буквой «А» и начальными буквами входящих в них элементов: А09-2, А06-1, АН-2,5, АСМТ. В первые два сплава входят в указанное количество олова и меди (первая цифра-олово, вторая-медь в %), в третий 2,7-3,3% Ni и в четвертый медь сурьма и теллур.

Алюминий и его применение

... Добавка 0,05 - 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево-кадмиевых подшипниковых сплавах. Примерно 0,3% кадмия вводят ... В настоящее время длина корпусов кораблей из сплавов алюминия достигает 61 м. Существует опыт алюминиевых подземных трубопроводов, сплавы алюминия обладают высокой стойкостью к почвенной коррозии. ...

Использование алюминия в автомобилестроении

Впервые легкий металл начал применяться для изготовления декоративных элементов машин еще в 1914 году. В то время алюминий был совсем еще новым и малоизученным металлом, но его свойства — легкость и отсутствие коррозии — делали его очень перспективным для зарождающейся автомобильной промышленности. Первый спортивный автомобиль, корпус которого был сделан из алюминия, был представлен публике на международной выставке в Берлине в 1899 году. А первый двигатель, при создании которого использовался алюминий, был сделан несколькими годами позже.

Сегодня из него делают более 100 автомобильных деталей — и это число постоянно растет: каркас, бампер, части кузова, блоках цилиндров, компонентов подвески, системы безопасности, компонентах двигателя.

Согласно статистике, около 60% используемого в автомобилестроении алюминия и сплавов получены путем переплавки цветного лома. Это значительно уменьшает себестоимость сырья, а, значит, и стоимости алюминиевых деталей. Недавние исследования показали, что за последние годы использование алюминия европейскими автоконцернами резко возросло. В 1990 году на один автомобиль приходилось около 50 кг этого материала, а в 2005 — уже 132 кг, современный автомобиль, детали которого сделаны из алюминия, может быть на 24% легче, чем его аналог, сделанный из стали, экономя до 2 литров бензина на каждые 100 километров.

Cчитается, что 1 кг. алюминия может заменить до 2 кг. стали или чугуна во многих областях применения. Используя крылатый металл, можно снизить массу грузовика или автобуса на 1800–1900 кг, что позволяет перевозить значительно больше груза. Сэкономленная при этом энергия в 6–12 раз превышает энергию, необходимую для производства задействованного алюминия.

Чем больше в автомобиле используется алюминия, тем автомобиль легче и, как следствие он потребляет меньше топлива и выбрасывает меньше вредных газов в атмосферу. Известно, что понижение веса автомобиля на 100 кг экономит 0,6 л бензина каждые 100 км. Было подсчитано, что в 2006 году в мире было произведено 65 млн. автомобилей. Если бы в каждом из этих автомобилей кузов, двигатель и другие детали были изготовлены из алюминия вместо стали и, то в воздух было бы выброшено на 140 миллионов тон меньше CO2, а экономия топлива за все время службы всех автомобилей позволила бы сэкономить 60 млрд. литров сырой нефти.

При проектировании современных автомобилей учитывается важная способность легкого металла поглощать кинетическую энергию. Во время автомобильных аварий удар, в основном, «сглаживают» именно алюминиевые элементы конструкции. Значит, использование этого материала существенно повышает безопасность автомобиля. Кроме того, алюминиевые компоненты придают автомобилям современный высокотехнологичный вид. Чтобы в этом убедиться, достаточно посмотреть на Jaguar XJ-Type, ставший символом нового этапа в автомобильном дизайне.

Алюминий и его свойства

... легко – при 600° С (тонкую алюминиевую проволоку можно расплавить на обычной кухонной конфорке), зато кипит лишь при 2452° С. По электропроводности алюминий – на 4-м месте, уступая лишь серебру ... был получен в 1825 году Х. К. Эрстедом. Общие сведения, основные свойства и применение элемента Общие сведения В земной коре алюминия очень много: 8,6% по массе. Он занимает ...

Новые прочные сплавы из алюминия способны полностью заменить сталь, традиционно используемую для производства такого важного элемента автомобиля как кузов. Это доказали инженеры автоконцерна Audi, который в 1994 году представили модель пассажирской машины A8, кузов которой вместо стали был полностью сделан из алюминия. Выигрыш в весе представленной модели составил 239 кг!

Результатом почти 20-летних исследований и опытно-конструкторских работ стал выпуск пространственной рамы ASF — высокопрочной алюминиевой структуры, в которую встроены большие алюминиевые панели, принимающие на себя часть нагрузки. Штампованные алюминиевые панели соединяются с помощью многофункциональных литых элементов. Новая конструкция потребовала применения самых передовых технологий. Для этого были разработаны новые легкие сплавы и технологии обработки материалов.

Сейчас полностью алюминиевые кузова получают модели Audi А2 (усовершенствованный вариант) и А8 (обновленная версия), модели Jaguar XK, и др.

2.Резины

Состав:

Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала. Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки (ингредиенты).

Таким образом, резина состоит из каучука и ингредиентов, рассмотренных ниже.

1. Вулканизирующие вещества (агенты) участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата. Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селен, для некоторых каучуков перекиси. Для резины электротехнического назначения вместо элементарной серы (которая взаимодействует с медью) применяют органические сернистые соединения — тиурам (тиурамовые резины).

Ускорители процесса вулканизации; полисульфиды, оксиды свинца, магния и другие влияют как на режим вулканизации, так и на физико-механические свойства вулканизатов. Ускорители проявляют свою наибольшую активность в присутствии оксидов некоторых металлов (цинка и др.), называемых поэтому в составе резиновой смеси активаторами.

2. Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины, который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств. Существуют противостарители химического и физического действия. Действие первых заключается в том, что они задерживают окисление каучука в результате окисления их самих или за счет разрушения образующихся перекисей каучука (применяются альдоль, неозон Д и др.).

физические Противостарители (парафин, воск) образуют поверхностные защитные пленки, они применяются реже.

3 . Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси, увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины. В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат, растительные масла. Количество мягчителей составляет 8—30 % массы каучука.

4. Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные).

Резиновые материалы

... смесь каучука, серы, наполнителей и других ингредиентов (общее число которых может достигать 15) называется сырой резиной, или резиновой смесью. Из резиновой смеси изготавливают различными способами всевозможные изделия, ... и остаточное удлинения резины Механические свойства вулканизованной резины характеризуются рядом показателей, важнейшие из которых определяют при испытаниях ее на растяжение и ...

Активные наполнители (углеродистая сажа и белая сажа — кремнекислота, оксид цинка и др.) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость. Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости резины.

Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат — продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Кроме снижения стоимости регенерат повышает качество резины, снижая ее склонность к старению.