Сфера применения полимерных изделий автомото

Полимерные материалы для автомобилей

Сфера применения полимеров в производстве легковых автомобилей и грузовиков расширяется такими темпами, что после выхода данной книги в печать информация может быть несколько устаревшей. За 30лет от литья простых панелей облицовки дверей иконсолей из АБС-пластика перешли к производству целых автомобилей с использованием технологии инжекционного формования термопластов. В данном руководстве я постараюсь вкратце охарактеризовать технологии, которые применялись в начале 2000-х годов, а также обсудить технологии, которые, скорее всего, будут популярны в будущем.

Рис. 18

Боковая панель корпуса мотоцикла из АБС-пластика.

Бамперы

Пластиковые бамперы начали вытеснять стальные в конце 1970-х годов, и в наши дни вы, скорее всего, не найдете легковой автомобиль или мотоцикл с металлическим бампером. Вот несколько причин, по которым производители оригинального оборудования переключились сметалла на пластик: низкая стоимость, большая пластичность и меньший вес.

Существует три основных группы полимеров, которые используются в производстве бамперов для легковых автомобилей и грузовиков: реактопластовый уретан, термопластичный полиолефин и смола Xenoy (см.таблицу2.2).

Эти три группы полимеров используются в 99% случаев при производстве бамперов с начала 1980-х годов. Конечно же, из этого правила есть и исключения, и мы с вами поговорим овозможных технологиях ремонта данных полимеров, но я постараюсь сконцентрироваться на трех основных группах полимеров.

Таблица2.2. Наиболее распространенные типы полимеров, использующиеся при производстве бамперов

Полиуретан впервые начал использоваться для производства бамперов в начале 1970-х годов. Когда правилами безопасности было утверждено использование энергопоглощающих бамперов, производители сначала решили использовать энергопоглощающие опоры для стальных бамперов. Значительно выступая за контур кузова, данные бамперы портили внешний вид автомобиля, поэтому были предприняты меры, чтобы спрятать энергопоглощающие компоненты за гибкой пластиковой крышкой, которая лучше сочеталась с кузовом автомобиля. Первыми примерами данного типа конструкций можно считать Chevrolet Corvette и Camaro. Оба эти автомобиля были сконструированы и выпущены в эпоху металлических бамперов, а затем были оснащены пластиковыми крышками, как только в силу вступили новые законы.

По мере того как производители осваивали работу с новыми материалами, все больше и больше автомобилей оснащались уретановыми бамперами. Уретановые бамперы обеспечивали большую свободу дизайнерской мысли по сравнению со стальными бамперами, и производители воспользовались этим преимуществом, чтобы оптимизировать дизайн автомобилей. Потребители понемногу привыкали к тому, что на автомобили больше не устанавливаются хромированные бамперы, и стали намного благосклоннее относиться к целостному внешнему виду автомобиля, который достигался при использовании уретановых бамперов.

Реактопластовый уретан все-таки имел некоторые недостатки, что заставило производителей оригинального оборудования искать новые материалы для производства бамперов. Прежде всего, полиуретановые смолы достаточно дорогие и сложные в обработке по сравнению стермопластовыми смолами. Но более важным был тот факт, что реактопластовые уретановые бамперы с трудом поддавались утилизации.

Рис. 19

Бампер автомобиля Mercedes из смолы Xenoy.

Рис. 20

Полиметилметакрилатовые фонари заднего хода автомобиля Toyota.

Рис. 21

Крыло автомобиля Saturn из полимерного сплава нейлона.

Рис. 22

Бампер автомобиля Lexus из полиуретана.

Рис. 23

Бампер автомобиля Nissan из термопластичного полиолефина.

При использовании технологии инжекционного формования, если во время производственного процесса возникли проблемы и форма не была заполнена должным образом, например, деталь можно раздробить на гранулы и отлить повторно. Однако реактопластовые уретановые детали сдефектами приходится выбрасывать, так как их нельзя разложить обратно на составляющие компоненты, иными словами, утилизировать и использовать повторно реактопласты нельзя.

Эти недостатки заставили производителей оригинального оборудования искать более дешевые материалы, которые можно использовать повторно. С 1980-х годов некоторые производители, восновном японские, начали работать с термопластичными полиолефинами на основе полипропилена. Эти смолы подлежали вторичной обработке и стоили намного дешевле по сравнению с реактопластовыми уретановыми смолами. Вначале термопластичные полиолефины использовались только на автомобилях экономкласса, где бамперы не подвергались покраске, так как на тот момент бамперы из данных полимеров гораздо хуже поддавались покраске, чем уретановые. Со временем технология процесса была усовершенствована, что значительно улучшило адгезию краски на термопластичные полиолефины. В наши дни часто можно увидеть бамперы из термопластичных полиолефинов на таких автомобилях премиум-класса, как Lexus иMercedes-Benz.

Третьим наиболее распространенным материалом для производства бамперов автомобилей является смола Xenoy. Это торговая марка компании GE Plastics, которая под этим названием выпускает термопластическую смесь поликарбоната-полиэфира. Компании Ford и GE Plastics вели совместные разработки по использованию данного материала в первом поколении автомобилей Ford Taurus (1986 год). Смола Xenoy в отличие от полиуретана итермопластичного полиолефина обеспечивает отличную структурную прочность, и компания Ford отлично использовала эту способность, объединив внешнюю облицовку бампера с нижней упрочняющей частью. Вся облицовочная/упрочнительная панель в сборе крепится при помощи болтов крепления к энергопоглощающим элементам, как и стальной бампер. В отличие от деталей из смолы Xenoy детали из полиуретана и термопластичного полиолефина в общем являются декоративными крышками, которые устанавливаются на стальные или пластиковые энергопоглощающие структуры.

Более десяти лет компания Ford использовала смолы Xenoy на нескольких других моделях, включая минивэн Aerostar и Escort. Европейские производители, в частности Mercedes-Benz

и BMW, также использовали смолы Xenoy. Однако в 1980–1990-х годах ХХ века значительный прогресс был достигнут в области технологий изготовления термопластичных полиолефинов, атакже была значительно улучшена их адгезия, поэтому на моделях Taurus третьего поколения, появившихся в 1996году, использовался облицовочный неструктурный бампер из термопластичного полиолефина промышленного стандарта, установленный на упрочнительные элементы. В наше время смолы Xenoy редко применяются для изготовления декоративных бамперов, но они до сих пор используются в качестве альтернативы металлу для изготовления упрочнительных элементов бампера и других компонентов моторного отсека и салона автомобиля.

Во время написания данного руководства примерно 75–80% всех бамперов автомобилей изготавливалось из термопластичного полиолефина. Также используются реактопластовый полиуретан и в редких случаях смолы Xenoy. Полиуретан до сих пор используют по нескольким причинам. Во-первых, так как этот материал впрыскивается под более низким давлением по сравнению с термопластами, оборудование для производства компонентов стоит намного дешевле. Это значительно облегчает задачу, если объемы производства автомобилей не такие большие (например, дорогие автомобили премиум-класса). Во-вторых, обработка поверхности иадгезия краски до сих пор лучше по сравнению с термопластичным полиолефином, что также делает этот материал более привлекательным для производителей автомобилей премиум-класса.

К счастью, эти три вида полимерных материалов достаточно просто различить. Прежде всего проверьте прочность пластика. Если он слишком прочный, это, скорее всего, смола Xenoy. Если он слишком пластичный, это полиуретан. Если ответ где-то между первым и вторым утверждениями, скорее всего, это термопластичный полиолефин, но учтите, что это может быть иполиуретан.

*

1. Структурная схема идентификации материалов, из которых изготовлен бампер

2. Около 99% современных бамперов изготавливается из одного из трех материалов. Ниже показано примерное процентное соотношение:

Термопластичный полиолефин – 80%

Полиуретан – 15%

Смола Xenoy – около 4%

Другие материалы – менее 1%

3. Пластик чрезвычайно прочный?

4. Нет

5. Обратная сторона детали имеет желтый цвет?

6. Нет

7.Начинает ли поверхность детали пузыриться и дымиться, когда вы прикасаетесь к ней горячей горелкой?

8. Нет

9. Скорее всего, это термопластичный полиолефин. Ремонт можно выполнить с использованием двухкомпонентного или термоплавкого клея.

10. Да

11. Да

12. Это полиуретан. Ремонт можно выполнить с использованием двухкомпонентного или термоплавкого клея.

13. Да

14. Это смола Xenoy. Ремонт можно выполнить при помощи двухкомпонентного клея или сварки плавлением.

15. Детали из полиуретана часто имеют желтый цвет, однако они также могут быть серыми или черными. Они будут тяжелее, при этом они будут более пластичными, чем бамперы, изготовленные из термопластичного полиолефина. Если вы прикоснетесь к поверхности бампера горячей горелкой, пластиковая поверхность начнет дымиться и пузыриться, расплавленный участок останется липким, даже после того как поверхность остынет.

*

Сравнение процессов производства изделий из реактопластов и термопластов

Производство продукции из термопластов осуществляется посредством нагрева пластиковых гранул до определенной температуры (до или выше точки плавления), а затем формования расплавленного полимера в форму, после чего полимер охлаждается и затвердевает. Процесс расплавления полимера осуществляется чаще всего посредством экструдера. Существует большое количество способов придать расплавленному полимеру необходимую форму, включая профильную экструзию и инжекционное формование. Термопласты не претерпевают химических изменений во время обработки. Они просто расплавляются, а затем затвердевают.

Реактопласты не претерпевают химических изменений во время процесса производства. Два компонента в жидкой или пастообразной форме смешиваются, затем, пока они находятся в жидком состоянии, им придают необходимую форму путем литья, инжекционного формования или другими способами. Материал будет оставаться в форме, пока не будет завершена химическая реакция, во время которой материал затвердевает, после чего готовая деталь извлекается из формы. Как только химическая реакция, происходящая между двумя компонентами, будет завершена, вы не сможете разложить полученное соединение на составляющие.

Чтобы вы увидели четкое различие, возьмем, к примеру, процесс инжекционного формования. При производстве детали из термопластов давление будет намного выше. Следовательно, форма должна быть разработана таким образом, чтобы выдерживать высокое давление, и в результате ее стоимость значительно возрастет. Реактопласты обычно впрыскиваются под более низким давлением, поэтому инструменты можно изготовить значительно дешевле.

Стоимость термопластовой смолы, наоборот, намного ниже по сравнению с реактопластовой смолой. Также термопласты намного проще утилизировать и использовать повторно. Все отходы производства затем измельчаются и загружаются в агрегат для инжекционного формования. Вслучае с реактопластами все отходы производства невозможно использовать повторно, то есть влучшем случае они окажутся на свалке.

В заключение можно сделать вывод, что реактопласты чаще используются при небольших объемах производства, так как позволяют снизить затраты на изготовление необходимого оборудования. По мере увеличения объемов производства преимущества термопластов становятся более очевидными, так как можно экономить на стоимости смолы и возможности повторной переработки материалов, иименно эти факторы перекрывают высокую стоимость оборудования.

*

1. Тепло

2. Давление

*

Процесс формования термопластов

Рис. 24

Процесс формования реактопластов

*

1. Процесс производства с использованием технологии реакционного инжекционного формования

2. Расходный бак изоцианата

3. Возвратная магистраль

4. Расходный бак полиола

5. Дозирующий поршень и насос рециркуляции

6. Нижняя часть формы

7. Поршень обычно обеспечивает рециркуляцию жидких реактивов. Когда начинается впрыск, поршень перемещается назад, позволяя реактивам попадать в смесительную камеру, после чего жидкая смесь попадает в форму.

8. Циркуляционная смесительная головка

9. Подающая магистраль

*

Таблица идентификации типов полимерных материалов

Относительно безопасным методом идентификации полимера является обнаружение идентификационного символа, выбитого на обратной стороне детали. Он должен быть выбит на любых пластиковых деталях, но иногда производитель может этого не сделать. К счастью, если идентификационный символ не виден, существуют другие способы идентификации типа полимера.

В зависимости от оборудования, которое есть в вашем распоряжении, вы можете провести проверку плавлением, проверку на истирание или поплавковый тест, чтобы установить, имеете ли вы дело с термопластичным полиолефином или полиуретаном. Проще всего использовать безвоздушный сварочный агрегат для сварки пластика и попытаться расплавить материал. Установив максимальные тепловые настройки горелки, прикоснитесь краем горелки к обратной стороне детали в незаметном месте. Реактопластовый полиуретан начнет дымиться и плавиться немедленно. На поверхности вы увидите жидкий прозрачный материал. Все будет выглядеть так, как будто материал плавится, но на самом деле тепло будет разрушать полимер, что приведет кскоплению пластификатора на поверхности. После того как расплавленный участок остынет, прикоснитесь к нему пальцами. Если он липкий, значит, вам удалось химически разрушить полимер, следовательно, это реактопластовый полиуретан.

Если же мы имеем дело с термопластичным полиолефином, пластик будет плавиться, но чрезмерного дыма и пузырьков не будет. Как только расплавленный участок остынет, на ощупь он будет таким же, как и вся остальная поверхность, которая не подвергалась плавлению.

Если в наличии нет безвоздушного сварочного агрегата для выполнения данной проверки, вы можете использовать высокоскоростную шлифмашину с электроприводом, установив на нее абразивный диск и попытавшись отшлифовать обратную сторону детали. Установите максимальную скорость и надавите на шлифмашину. Тепло трения шлифовального диска будет достаточно интенсивным, чтобы нагреть и расплавить пластик. Если материал плавится идымится, это термопластичный полиолефин. Если он шлифуется и отлетает, как пыль, это реактопластовый полиуретан.

В завершение вы можете идентифицировать материал, опустив небольшой кусочек в чашку сводой. Термопластичный полиолефин легче воды, а реактопластовый полиуретан тяжелее. Просто отрежьте небольшой кусок от края, который не находится на виду, и налейте небольшое количество воды на образец, чтобы намочить его. Затем поместите мокрый образец в емкость сводой. Если он не всплывет, то это полиуретан, а если образец будет плавать на поверхности, то это термопластичный полиолефин. Смолы Xenoy также тяжелее воды. Если вам удастся срезать образец с края бампера из смол Xenoy, он утонет. Однако Xenoy является более твердым материалом, поэтому отрезать подходящий образец от панели непросто. Обычно смолы Xenoy легко можно идентифицировать по их прочности.

Полимеры для внутренней облицовки

Внутренние облицовочные пластиковые панели имеют более длинную историю, чем пластиковые бамперы. Начиная с опор подлокотников, консолей и облицовки приборной панели, термопластовые детали, изготовленные посредством инжекционного формования, постоянно использовались при отделке салона автомобиля с 1960-х годов. Незадолго до этого стало использоваться виниловое покрытие. Со временем все большее и большее количество компонентов производилось из полимеров, включая дверные панели, облицовку окон и даже приборные панели в сборе.

В общем пластик имеет большое количество преимуществ по сравнению с другими материалами, например металлами, если говорить об облицовке салона автомобилей. Полимеры способны образовывать сложные изгибы и формы, что позволяет дизайнерам широко использовать все стилистические средства и приемы. Также это позволяет конструкторам объединять несколько деталей в одну, что способствует снижению затрат и упрощает сборку. Но важнее всего то, что пластиковые панели можно сконструировать так, чтобы они становились энергопоглощающими элементами, таким образом увеличивая уровень безопасности пассажиров при столкновении или дорожно-транспортном происшествии. Мягкие облицовочные панели, наверно, спасли тысячи жизней за это время. В таблице2.3 приведены некоторые виды пластика, которые чаще всего используются при производстве облицовочных панелей салона автомобиля.

Таблица 2.3. Наиболее распространенные виды пластика, использующиеся при производстве облицовочных панелей салона

Одним из первых случаев применения полимеров в оформлении салона автомобиля можно считать панели приборов с подкладками. Эти подкладки создавались из реактопластового уретана, а затем накрывались винилом (ПВХ), что помогало поглощать удары при столкновении. Уретановая пена является наиболее распространенным реактопластовым полимером, использующимся в оформлении салона автомобиля. Остальные полимеры в основном являются термопластами.

Наиболее распространенным видом полимеров, которые используются при производстве облицовочных панелей, является АБС-пластик. Этот вид полимеров является универсальным, легкоплавким и недорогим, поэтому его часто используют для создания облицовки приборной панели, консолей, подлокотников, дверных панелей ит.д. АБС-пластик легко покрасить, к тому же его можно отливать в различных цветах. Все эти факторы очень важны для внешнего вида, особенно в случае с компонентами приборной панели.

Как и в случае с бамперами, полипропилен и термопластичный полиолефин все чаще используются при создании облицовочных панелей, так как их стоимость намного ниже. Значительные успехи были достигнуты в разработке термопластичного полиолефина, что обеспечило мягкость и высокое качество внешнего покрытия, сравнимое с качеством уретановой пены, покрытой винилом. При этом стоимость термопластичного полиолефина была намного ниже. В начале 2000-х годов в Северной Америке впервые появились автомобили Ford Focus сприборными панелями из термопластичного полиолефина. Ожидается, что полиолефин будет использоваться все чаще и чаще, заменяя более традиционные виды полимеров. Кроме того, термопластичный полиолефин используется при создании облицовочных панелей двери, панелей колонки и центральных консолей.

Смеси поликарбонатов, например смолы Xenoy, также используются в оформлении салона автомобиля, но намного реже по сравнению с другими видами полимеров из-за их высокой стоимости. Благодаря своей прочности поликарбонат идеально подходит для создания сложных опорных конструкций приборной панели. Объединение нескольких стальных штампованных деталей с одной деталью, отлитой из поликарбоната, помогает сэкономить средства и улучшает качество конструкции, исключая несколько возможных ошибок при производстве. Поликарбонатные смеси могут применяться для создания несущих компонентов салона автомобиля.

Использование полимеров в моторном отсеке

Полимеры начали использовать для производства компонентов моторного отсека в 1970-х годах, ав наше время эти материалы применяются практически везде, кроме, пожалуй, головки и блока цилиндров (хотя одна компания пыталась провести подобный эксперимент!). Первоначально полимеры использовались при создании расширительных бачков и бачков омывателя, но позже сфера применения расширилась до корпусов фильтров и воздуховодов. Расширительные бачки радиатора стали выпускаться в пластиковом исполнении в 1980-х годах, придя на смену латунным. Внаши дни поддоны картера, крышки головки блока цилиндров и впускные коллекторы производятся из полимерных материалов.

Четыре наиболее распространенных вида полимеров, которые используются в моторном отсеке, – это полиэтилен, нейлон, полипропилен и термопластичный полиэстер. В таблице2.4 указаны некоторые виды полимеров, которые используются чаще всего. Полиэтилен обычно отливается вестественном цвете (то есть белый полупрозрачный). Это материал, который используется для создания корпусов аккумуляторной батареи и бачков омывателей, а также расширительных бачков. Так как полиэтилен устойчив к химическому воздействию, именно его используют для создания емкостей для хранения рабочих жидкостей.

2.4. Наиболее распространенные типы полимеров, которые используются при производстве компонентов моторного отсека

Полипропилен тесно связан с полиэтиленом, так как это олефиновый пластик. Он также устойчив к химическому воздействию. Поэтому его можно использовать для хранения рабочих жидкостей, но чаще всего полипропилен используется для создания заполняющих панелей, поддонов, кожухов вентиляторов и крышек двигателя. Он отливается в черном цвете и имеет скользкую или «жирную» на ощупь поверхность.

Нейлон, обладающий одной из самых высоких температур размягчения из всех полимеров, чаще всего используется в тех случаях, когда изделие из пластика должно соприкасаться с горячими поверхностями или контактировать с жидкостями. Хорошими примерами могут стать бачки радиаторов и поддоны картера. Нейлон используется при создании термостойких деталей. Втаком случае его обычно упрочняют стекловолокном, чтобы обеспечить дополнительную прочность.

Как и нейлон, термопластичный полиэстер (PET или PBT) упрочняется стекловолокном. Его термостойкость также достаточно высокая, но полиэстер обычно используется для изготовления таких структурных компонентов, как радиаторные решетки, опоры радиатора или фары головного освещения.

Автомобильные панели кузова

Несмотря на то, что даже в наше время большая часть панелей кузова до сих пор изготавливается из стали, первые случаи применения пластика в промышленности были связаны именно спанелями кузова. Композиты реактопластового полиэстера, усиленные стекловолокнами, или полимеры, армированные волокнами, были на самом деле разработаны в 1940-х годах, при этом они в основном использовались в космической отрасли. В 1953году Chevrolet Corvette стал одним из автомобилей с наибольшими объемами производства, при изготовлении которого использовались полимеры, армированные волокнами.

В 1970-х годах при производстве панелей кузова из композитных материалов все чаще стали использовать композиты листового формования вместо стекловолокна, затраты на производство которого были значительными. С тех пор сфера применения композитов листового формования значительно расширилась. Теперь их используют при производстве панелей коллектора, каркасов кузовов пикапов, бортов багажного отделения, крыльев, а в случае с первым поколением минивэнов компании GM – и всего кузова.

Рис. 25 и Рис. 26

Компоненты сложной формы можно изготовить с использованием композитов листового формования, при этом затраты на производство будут относительно низкими. На иллюстрации показана передняя панель кузова до и после установки на автомобиль.

Компания General Motors стала лидером в производстве пластиковых панелей кузова. Конечно же, Corvette всегда имел кузов из композитных материалов, однако, так как объемы производства были достаточно малыми, с точки зрения экономии средств выгоднее было делать кузов из пластика. Первым серийным автомобилем компании GM с внешними пластиковыми панелями кузова стал Pontiac Fiero. При производстве данной модели автомобиля на самом деле использовались различные полимерные материалы, включая нейлон, реактопластовый полиуретан и композиты листового формования. Эти панели крепились к стальному несущему кузову. Компания GM объясняла использование полимерных материалов тем, что это позволяло чаще выполнять рестайлинг, при этом не изменяя базовую структуру автомобиля. На самом деле компания GM выпустила всего одну рестайлинговую версию, прежде чем снять модель ссерийного производства в 1988 году.

Компания GM использовала то же конструкторское решение при производстве минивэнов первого поколения. Единственным отличием было то, что все панели были изготовлены из композитов листового формования. К сожалению, эти модели автомобилей не стали крупным коммерческим успехом отчасти потому, что их дизайн был довольно необычным. Наиболее успешным автомобилем компании GM с пластиковыми панелями кузова стал Saturn. На самом деле пластиковые панели кузова были настолько популярны, что стали неотъемлемой частью образа автомобилей Saturn.

На момент написания данного руководства темпы использования полимерных материалов для создания внешних панелей кузова нисколько не замедлялись. Производители оригинального оборудования будут вкладывать средства в развитие этой отрасли, чтобы вбудущем сократить затраты на производство и обеспечить свободу дизайнерской мысли. Некоторые исследования, которые проводятся в наши дни, указывают нам направление, в котором будет идти развитие. Ясно видна тенденция к использованию менее дорогих смол, например термопластичного полиолефина. Технология производства полиолефина постоянно совершенствуется, что позволяет использовать этот материал для изготовления все новых и новых деталей, например крыльев иоблицовочных панелей дверей. В Европе автомобили Ford Th!nk были представлены сполиэтиленовыми панелями кузова, изготовленными путем ротационного формования.

Процесс покраски всегда был проблемой для производителей оригинального оборудования из-за выбросов летучих органических соединений. Также многие виды полимеров не могут выдерживать высокие температуры печей, которые используются для сушки лакокрасочного покрытия на металле, поэтому пластиковые детали часто окрашиваются в автономном режиме сиспользованием отдельной процедуры. Производители оригинального оборудования разрабатывают новые технологии, чтобы исключить этап покраски из процесса производства. Стандартные термопластичные полиолефины покрываются пленкой наподобие краски, поэтому при извлечении из формы они уже окрашены. Также ведутся исследования по созданию полимеров, которые можно отливать в цвете, а также с эффектом краски металлик. В следующие 10 или 20лет мы, без сомнения, увидим автомобили, которые выходят с конвейера без покраски внешних панелей кузова.

Из-за значительного снижения риска загрязнения окружающей среды, а также сокращения затрат на этап покраски, развитие в области полимерных панелей кузова в ближайшие годы будет, скорее всего, наиболее интенсивным.

Процесс производства композитов листового формования

Листовое формование является уникальным процессом изготовления полимерных материалов, так как состоит из двух этапов. Листовая форма сначала изготавливается и скручивается для дальнейшей обработки. Этот рулон обычно транспортируется до места окончательной обработки, где его разворачивают, вырезают и впрессовывают в необходимую форму.

Композиты листового формования по весу на 25% состоят из длинных стеклянных волокон, смолы полиэстера с высоким коэффициентом вязкости, а также минеральных наполнителей. Смола полиэстера/наполнительная паста сначала выкладывается на подвижную полиэтиленовую пленку держателя. Стекловолокна затем выкладываются на смолу в хаотичном порядке. В завершение другой слой смолы выкладывается на стекловолокно. Поверх всего этого выкладывается еще один слой полиэтиленовой пленки. Затем все слои плотно сжимаются, чтобы обеспечить хорошее проникновение смолы в стекловолокно. После этого «сырые» листы сворачиваются в рулоны инаправляются на окончательную обработку.

На заключительном этапе обработки композиты листового формования разворачиваются ивырезаются согласно необходимому размеру. Полиэтиленовые пленки удаляются, и заготовки композитов листового формования помещаются в формы. Форма закрывается, сжимается инагревается до температуры около 150°С. Под воздействием тепла смолы полиэстера затвердевают в форме. Время вулканизации может варьироваться от одной до пяти минут взависимости от размера детали.

Сила сжатия в прессе для производства композитов листового формования достаточно высока (от 17 до 137бар), поэтому необходимо создать прочные стальные формы, а также использовать большие дорогие прессы. Несмотря на все это, стоимость пресса для листового формования составляет всего лишь пятую часть стоимости пресса для штамповки металла. В результате композиты листового формования являются отличным материалом при низких и средних объемах производства. Так как стоимость материалов для создания композитов листового формования выше, чем стоимость стали, по мере увеличения объемов производства сэкономленные на стоимости стали средства начинают перевешивать первоначальные затраты на покупку оборудования.

Рис. 28

Обратите внимание на глубину и сложность формы данной детали. Листовое формование позволяет создавать большие углубления и обеспечивает более высокую детализацию поверхности по сравнению со штампованной сталью.

*

1. Стекловолокно

2. Паста смолы

3. Пленка держателя

4. Ремень держателя

5. Процесс производства композитов листового формования

6. Вращающийся ролик

7. Крышка ремня

8. Крышка пленки

9. Паста смолы

*

Полимерные материалы для мотоциклов

Хотя в это и сложно поверить в наши дни, но до 1970-х годов почти каждую деталь мотоцикла изготавливали из металла. Раньше даже мотоциклы для движения по бездорожью оснащались алюминиевыми баками для топлива и крыльями. В наше время при производстве мотоциклов для движения по бездорожью и в городских условиях используются пластиковые компоненты ипанели корпуса, причем на мотоциклах для движения по бездорожью металлические компоненты можно встретить лишь изредка.

Объемы производства мотоциклов обычно намного ниже, чем объемы производства автомобилей, поэтому с экономической точки зрения выгоднее создавать компоненты из пластика, а не из металла, чтобы сократить затраты на оборудование. И хотя оборудование для инжекционного формования сложно назвать дешевым, оно стоит намного меньше по сравнению со штампами иформами для изготовления деталей из листового металла. К тому же полимерные материалы дают конструкторам определенную свободу, а также позволяют уменьшить вес, что очень важно для мотоциклов.

Стоит сразу же сказать о главном различии в использовании материалов при производстве мотоциклов для движения по бездорожью или в городских условиях. Вездеходы и мотоциклы для движения по бездорожью изготавливались всегда с использованием технологии литья в цвете из полиэтилена низкой плотности, так как в таком случае детали становились прочными иустойчивыми к химическому воздействию. При производстве мотоциклов, использующихся вусловиях городского движения, часто применяют неолефиновые технические термопласты, например АБС-пластик, поликарбонат и нейлон, для создания панелей корпуса. Именно из-за этого четкого различия я рассмотрю полимерные материалы, использующиеся при производстве мотоциклов для движения по бездорожью и в городских условиях, отдельно.

Рис. 27

Современные мотоциклы, предназначенные для использования в условиях городского движения, как, например, этот Suzuki Hayabusa, сконструированы с применением большого количества пластиковых компонентов (обычно это АБС-пластик и его производные).

Мотоциклы для движения по городу

Мотоциклы для движения по городу являются прекрасными кандидатами для выполнения ремонта по трем причинам. Во-первых, детали для замены стоят очень дорого. Во-вторых, детали можно отремонтировать различными способами. В конце концов, наполнители и краски отлично ложатся на пластик, что позволяет вам по завершении получить деталь, которая будет выглядеть как новенькая.

Обтекатели, боковые крышки, детали задней части корпуса наиболее современных серийных мотоциклов для движения по городу производятся из одного из трех типов пластика: АБС-пластик, смесь поликарбоната и АБС-пластика или нейлоновая смесь. Чаще всего используется чистый АБС-пластик, так как его смола является наименее дорогой в этой группе. Поликарбонат можно смешать с АБС-пластиком, чтобы увеличить его прочность, при этом панели можно будет сделать тоньше и легче, однако стоимость смолы возрастет. По этой причине поликарбонатные смеси используются достаточно редко. Упрочненные нейлоновые смеси, например GTX компании GE Plastics, более пластичны и прочны по сравнению с АБС-пластиком, но они также стоят дороже.

К счастью для механика, материалы, из которых изготовлена большая часть деталей мотоциклов для городского движения, легко идентифицировать по специальным идентификационным символам на обратной стороне. В таблице2.5 указаны идентификационные символы для каждого типа пластика, использующегося при производстве мотоциклов для городского движения, а также приведены некоторые подсказки, которые помогут вам идентифицировать тип пластика, если вы не можете найти символ. Как только вы определите тип пластика, переходите к главе3 данного руководства, чтобы получить необходимую информацию относительно оптимального метода ремонта.

Таблица 2.5. Полимерные материалы, наиболее часто использующиеся при производстве мотоциклов для движения по городу

Такие детали корпуса мотоциклов на рынке послепродажного обслуживания, как обтекатели, боковые крышки, седельные сумки, чаще всего производятся из стекловолокна. Этот полимерный материал также часто используют при небольших объемах производства, так как оборудование стоит относительно недорого. Обычно вы можете идентифицировать этот материал по жесткой поверхности с обратной стороны детали. Вы заметите хаотичный узор волокон. Если стекловолокно повреждено, это очень легко установить, так как из поврежденного участка будут выпадать волокна.

Некоторые серийные обтекатели и седельные сумки производятся из композитов листового формования. Этот материал похож на стекловолокно, но его поверхность с обеих сторон будет гладкой. Если деталь повреждена, в области трещины вы сможете увидеть волокна.

Мотоциклы для движения по бездорожью и вездеходы

Полимеры, использующиеся при производстве мотоциклов для движения по бездорожью ивездеходов, нельзя назвать лучшими кандидатами для ремонта по трем причинам. Прежде всего, детали для замены не слишком дорогие в отличие от деталей мотоциклов для городского движения, поэтому, скорее всего, вы предпочтете ремонту замену. Во-вторых, ремонт возможен только с использованием сварочного агрегата для пластика. И в-третьих, вы не сможете нанести наполнитель и краску на эти материалы, поэтому идеально они выглядеть не будут никогда.

Крылья мотоциклов для движения по бездорожью и вездеходов практически всегда изготавливаются из полиэтилена низкой плотности, но иногда встречаются детали, изготовленные из полипропилена. Оба типа полимеров представляют собой олефиновые материалы, а это означает, что их поверхность будет на ощупь «маслянистой». Олефиновые полимеры обладают достаточно низкой поверхностной энергией, поэтому они будут мало подвержены химическим воздействиям. Именно поэтому данные полимерные материалы используются для создания топливных баков.

Обладая «маслянистой» на ощупь поверхностью, полиолефины идеально подходят для производства мотоциклов для движения по бездорожью, так как грязь не будет прилипать кповерхности деталей, следовательно, после движения вам будет намного легче помыть мотоцикл. Но при этом данные детали сложнее поддаются ремонту, так как краска и клей не будут ложиться должным образом на поверхность.

Поверхность большей части полимерных материалов после выполнения ремонта детали сиспользованием клея или сварочной горелки шлифуется, а затем окрашивается. Но, так как клей, наполнитель и краска не ложатся должным образом на полиэтилен, вы не сможете выполнить ремонт и получить идеальную поверхность в случае с данными типами пластика. Втаком случае для ремонта можно использовать только сварочный агрегат, и при этом швы останутся видны на поверхности детали.

Кроме того, все полимерные материалы, использующиеся при производстве мотоциклов для движения по бездорожью, отливаются в цвете, и обычно они полупрозрачные. Поэтому, даже если вам удастся после ремонта окрасить деталь, она не будет выглядеть как новая.

Но в любом случае вы можете выполнить ремонтные работы, которые восстановят функциональность деталей, чтобы вы смогли опять использовать мотоцикл. Полиэтилен иполипропилен легко поддаются сварке, причем это может быть как безвоздушная сварка, так исварка горячим воздухом. К тому же эти полимеры, которые легко поддаются плавлению, можно упрочнить, вплавив сетку из нержавеющей стали в полимер. Сетка упрочнит отремонтированный участок, переместив точки напряженности на неповрежденные участки. Для получения подробной информации относительно технологии данного метода ремонта обратитесь к главе4 данного руководства.