پلیمر در صنایع خودروسازی

پلیمر در صنعت خودرو سازی

با پیشرفت فرایند سبک سازی خودروها و جایگزین کردن قطعات پلیمری پلاستیک و لاستیک تولید شده به جای قطعات فلزی با هزینه های مونتاژپذیری بالا، توسط فرآیندهای پلیمری، علاوه بر کاهش هزینه های تولید، باعث کاهش وزن کلی اتومبیل و همچنین بهبود کارایی خودروها نیز شده است. البته به جز افزایش سرعت اتومبیل ، دلایل دیگری مثل کارآیی، استحکام قطعات و ملاحظات اقتصادی در تولید قطعات نیز به گسترش روز افزون پلیمرهای پلاستیک و لاستیک و کامپوزیت در صنایع خودروسازی، کمک زیادی شده است والبته روند کاهش وزن اتومبیل ها پیرو ملاحظات زیست محیطی، سرعت قابل توجهی پیدا کرده است.

کاربرد پلیمرها در صنعت خودروسازی

پلاستیک‌ ها و لاستیک ها به دلیل قابلیت شکل‌ پذیری بالایی که دارند، در تولید قطعات خارجی خودرو و همچنین طراحی و زیبایی ظاهری اتومبیل تولید شده، نقش بسیار مهمی دارند. پلیمرهای جدید تولید شده، که برای قطعات بیرونی خودرو مورد استفاده قرار می­گیرند، دارای ابعادی پایدار، مقاومت ضربه‌ای بالا، مقاومت در برابر روغن‌ها و بنزین هستند.

پلیمرهای پرکاربرد در صنعت خودروسازی

۱ ـ پلی‌آمیدها (PA)

انواع اصلی نایلون یا پلی آمیدها عمدتا در ساخت قطعات موتور خودرو و اجزای جانبی آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل مقاومت دمایی بالایی که دارند، اصلی­ترین ماده به کار رفته در قطعات موتور، از نایلون تقویت شده با فایبرگلاس (الیاف شیشه) است. ،دقت محصول و پایداری ابعادی از ویژگی‌های اصلی این محصول بهبودیافته است. علاوه بر این، انواع مختلفی از نایلون وجود دارد که بازیافت آن‌ها بسیار آسان بوده و قیمت آن‌ها نسبتا ارزان می­باشد. این عوامل باعث می‌شود که نایلون به عنوان ماده‌ای ایده‌آل برای استفاده در قطعات جانبی موتور محسوب گردد.

پوشش موتور و قطعات سیلندری که با نایلون اصلاح شده تولید می‌شوند، در مقایسه با مواد فلزی، کاهش 30 درصدی هزینه‌ها را به دنبال دارد. علاوه بر قطعات موتور، برای سایر قطعات مکانیکی خودرو هم مانند فیلتر روغن، تیغه برف پاک‌کن، مشبک رادیاتور و … می‌توان از پلی‌آمیدها استفاده کرد.

لازم به ذکر است که نایلون نام دیگر پلیمر پلی آمید بوده و در اصطلاح عمومی به اشتباه به کیسه های مواد غذایی و یا کیسه های دستی نایلون گفته می شود؛ غالبا این نوع کیسه ها از جنس پلی اتیلن با جرم مولکولی های متفاوت هستند.

۲ ـ پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)

پلی بوتلین ترفتالات یا به طور مختصر PBT، به طور گسترده‌ در ساخت ضربه‌گیر اتومبیل، قطعات کاربراتور، گل‌گیر، صفحه پایه شمع، قطعات سیستم سوخت‌رسانی، پانل ابزار، محفظه احتراق خودکار، گاز و قطعاتی مانند پدال کلاچ استفاده می‌شود.

۳ ـ پلی‌ استال (POM)

این مواد نوعی ترموپلاستیک هستند که با ویژگی‌هایی همچون پایداری ابعادی عالی، مقاومت در برابر خزش، مقاومت در برابر حرارت بالا و خواص الکتریکی بسیار عالی شناخته می‌شوند. پلی‌استال به دلیل مقاومت ابعادی بسیار بالا، در قطعاتی که به دقت بالایی نیاز دارند استفاده می‌شوند.

۴ ـ پلی کربنات (PC)

پلی کربنات دارای ویژگی‌های عالی حرارتی، الکتریکی، ضربه‌ای و نوری است. به دلیل داشتن مقاومت ضربه‌ای باورنکردنی، یکی از بهترین گزینه‌ها برای لنزهای چراغ‌های جلو (طلق چراغ)، سپرها، کلاه ایمنی و شیشه های ضد گلوله محسوب می­شود.

5- پلی وینیل کلرید (PVC)

  یکی از عمده مصارف PVC  نرم در صنعت اتومبیل می باشد. بسیاری از قطعات اتومبیل که از جنس  PVC نرم  می باشند با فرآیندهای تزریق، اکستروژن و یا اسلـش قابل تولید و ارائه می باشند. اغلب، پی‌وی‌سی در ساخت داشبورد و قطعات بدنه خودرو استفاده می‌شود. PVC  انعطاف‌پذیری بالایی دارد، از ثبات حرارتی زیادی برخوردار است، ضد شعله است و دارای مقدار سرب بسیار کمی است.

6- پلی پروپیلن (PP)

پلی پروپیلن یک پلیمر اشباع شده است که از مونومر، پروپیلن ایجاد می‌شود. پلی پروپیلن از مهمترین پلاستیک­هایی است که در ساخت قطعات خودرو استفاده می­شود. از آنجا که PP یک پلیمر ترموپلاستیک است، می‌توان آن را به راحتی به هر شکلی درآورد. همچنین این ماده از مقاومت شیمیایی و حرارتی بسیار خوبی برخوردار است و به طور کلی در برابر ضربه مقاوم است.

با توجه به ویژگی‌های این ماده، از آن در ساخت سپر اتومبیل و حتی الیاف فرش کف داخلی اتومبیل استفاده می­شود.

7- پلیمر ABS

ABS به دلیل هزینه تولید پایین و سهولت ساخت توسط تولیدکنندگان پلاستیک از محبوبیت بالایی برخوردار است. این پلاستیک از این جهت که جلای زیبایی میگیرد، بسیار شبیه PVC است. روکش‌ها و داشبورد‌های فرمان اغلب از پلاستیک ABS  ساخته می‌شوند. همچنین برای کاربردهای سنگین بسیار مناسب است، بنابراین می‌توان از آن برای ساخت قطعات بدنه خودرو نیز استفاده کرد.

8- پلی استایرن (PS)

پلی استایرن مقاومت الکتریکی و شیمیایی خارق العاده‌ای دارد. ساخت آن نیز آسان است. برخی از خصوصیات مکانیکی آن شامل استحکام کشیدگی و مقاومت در برابر ضربه بالای آن است. از پلی استایرن (پلاستیک و فوم) برای ساخت بسیاری از قطعات خودرو همچون اتصالات اتومبیل، پایه نمایشگر و دکمه‌ها، دستگیره‌ها، پنل‌های ابزار پنل‌های جاذب انرژی و فوم‌های جذب کننده صدا استفاده می‌شود. همچنین فوم پلی استایرن به طور گسترده‌ای در صندلی‌های محافظ کودک استفاده می‌شود.

9- پلی اتیلن (PE)

پلی اتیلن از مقاومت بالایی در برابر ضربه، چگالی کم و استحکام کششی بالایی برخوردار است. پلی‌اتیلن بسیار مقرون به صرفه است، در برابر رطوبت مقاوم است و بسیاری از روش‌های شکل‌دهی به راحتی بر روی آن انجام می‌شود.

فوم‌ های پلی اتیلن و پلی پروپیلن به دلیل دارا بودن مقاومت شیمیایی و حرارتی بالا، کاربردهای فراوانی در تولید پشتی صندلی، پشتی سر در صندلی و در سایر قطعات ضربه‌ پذیر دارند.

10-سیلیکون رابر (لاستیک یا کائوچو سیلیکون)

مهم ترین نکات مثبت سیلیکون عبارت است از مقاومت بالا در برابر آب، زیست سازگاری، انعطاف پذیری بالا، غیرفعال بودن، بالا بودن دامنه کاربرد سیلیکون از دمای -50 تا 260 درجه سانتی گراد باعث شده در بسیار از قطعات خودرویی نظیر واشر در سوپاپ، تیغه برف پاک کن، اورینگ های آب بندی، نوار درزگیر ها و ... مورد استفاده قرار گیرد.

11-لاستیک اکریلونیتریل بوتادین (NBR)

لاستیک نیتریل یا NBR که با نامهای لاستیک اکریلونیتریل بوتادین نیز شناخته میشود، نوعی هم بسپار ترکیبی لاستیکی از آکریلونیتریل و بوتادین است. نامهای تجاری این ماده عبارتند از: Perbunan, Nipol, Krynacو Europrene.

از لاستیک نیتریل یا NBR در صنایع خودروسازی و هوانوردی و به منظور تولید شیلنگ های جابجایی بنزین و روغن، درزگیرها، تانکرهای بنزین استفاده می شود زیرا در تمام مصارف یاد شده امکان به کار گیری لاستیک وجود ندارد. در صنعت هسته ای هم این ماده در تولید دستکش های حفاظتی نقش دارد. همچنین ماده یاد شده قادر به تحمل گستره بزرگی از دماها از منفی 40 تا 180 درجه سانتی گراد (منفی 40 تا 226 درجه فارنهایت) می باشد و به دلیل برخورداری از این خواص در صنعت هوانوردی به کاربرده میشود. از لاستیکهای نیتریل برای تولید محصولات قالب گیری شده، کفش و پوشش های مربوطه، مواد چسبنده، درزگیرها، فوم های گسترش یافته و موکتها و اسفنج بهره برداری می شود.

12-لاستیک استایرن-بوتادی‌ان (SBR)

یک لاستیک سنتزی است که برای کاربردهای عمومی، از یک کوپلیمر استایرن و بوتادی‌ان تشکیل شده است. SBR که به عنوان پرکاربردترین لاستیک مصنوعی در تولیدات امروزه شناخته می‌شود، بیشتر در ساخت لاستیک اتومبیل و کامیون استفاده شده و به عنوان یک جایگزین لاستیک طبیعی (لاستیک تولید شده از پلی ایزوپرن) و مقاوم در برابر سایش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

SBR به دلیل قیمت پایین و در دسترس بودن بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد، همچنین دارای کشسانی بالا و مقاومت در برابر ضربه، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر سایش خوبی می‌باشد. در دمای پایین انعطاف‌پذیر بوده (البته به اندازه لاستیک طبیعی قابل انعطاف نیست) و همچنین دارای مقاومت نسبتاً خوبی در برابر حرارت است. در برابر آب، اسیدهای آلی، کتون، مواد شیمیایی، الکل و آلدئیدها نیز مقاوم است. این نوع لاستیک از لاستیک طبیعی عمر طولانی‌تری داشته و در برابر شکافتگی و ترک مقاوم است، به صورتی که قادر است مقادیر قابل توجهی پرکننده(filler)  را در خود جای دهد.

بیشترین کاربرد SBR در تولید لاستیک، به ویژه لاستیک اتومبیل و وسایل نقلیه سبک است. مزایای  SBR مانند کشش زیاد هنگام ترمز، سایش کم و غیره، آن را به ماده‌ای ایده آل برای تولید لاستیک تبدیل کرده است.

سایر کاربردهای SBR مربوط به خودرو که در آن‌ها با الاستومرهای دیگر مخلوط می شود شامل تسمه‌ها ، شلنگ‌ها ، درزگیرها و اقلام مختلف قالب ریزی  و استخراج می‌شود.

لاستیک ها ( کائوچوهای) مورد استفاده در صنعت خودروسازی

به طور کلی کائوچوها یا لاستیک ها کاربرد بسیار زیادی در صنعت خودروسازی دارند، تایرها ، شیلنگ های سوخت ، شیلنگ ها و لنت های ترمز ، واشرهای روغن ، واشرهای موتوری ، درزگیرهای پنجره ، تیغه های برف پاک کن ، شیلنگ های رادیاتور ، لرزه گیرها ، کاهش دهنده های صدا ، سیستم انتقال نیرو و عایق کاری سیم کشی الکتریکی.

هیچ لاستیکی نمی تواند تمام این نیازها را جواب گو باشد .این دلیلی است بر این که لاستیک های تجاری بسیار زیادی وجود دارند که هر یک خواص منحصر به فردی دارند. اجزای لاستیک باید تحت تنوع وسیعی از سرویس و شرایط محیطی عمل کنند. این شرایط می تواند تغییرهای دمایی (دمای بسیار کم تا زیاد ) قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی ، سوخت ها و روان کننده ها ،شرایط جوی و ازون ، تنش های مکانیکی متناوب یا پیوسته و…باشد. انواع مواد مورد استفاده در قطعات مختلف به شرح ذیل می باشد:

مواد رابری مورد استفاده در معرض انواع سوخت های موتور، ترمز و هیدرولیک خودرو…ACM,AEM NBR,HNBR,CR,EPDM

مواد الاستومری مورد استفاد در معرض روغن های موتور، ترمز، هیدرولیک  ACM, AEM, NBR, HNBR, EPDM, CR, FKM

مواد الاستومری مورد استفاده در سیستم سوخت رسانی FKM, NBR

مواد کائوچو مورد استفاده در سیستم تعلیق و زیر بند خودرو ،گردگیرها  NR,SBR,NBR,IIR,CR

مواد کائوچو مورد استفاده در سیستم خنک کاری و رادیاتورها  Silicone, SBR, EPDM

مواد لاستیک مورد استفاده در سیستم الکترونیکی خودرو  Silicone, NBR

مواد لاستیک مورد استفاده در سیستم انتقال نیرو و چرخ دنده های خودرو HNBR, NBR, ACM, FKM, Silicone