Autokomponentide tootmisel sageli kasutatavate plastide tüübid ja nende tootmismeetodid
Tänapäeva autotööstus ei tugine enam metallile kui kõigi komponentide peamisele materjalile. Plastid (polümeerid) on muutunud oluliseks materjaliks tänu oma kergele kaalule, vormitavusele, korrosioonikindlusele ja suhteliselt kulutõhusale masstootmisele. Plastide kasutamine aitab vähendada sõidukite kaalu, mille tulemuseks on väiksem kütusekulu või suurem sõiduulatus elektriautodel. Lisaks võimaldavad plastid keerukaid komponentide konstruktsioone, mitme funktsiooni integreerimist ühte ossa ning mugavuse suurendamist, näiteks vibratsiooni ja müra vähendamist.
Järgnevalt on toodud autokomponentide tootmisel kõige sagedamini kasutatavad plasttüübid koos tehastes tavaliselt kasutatavate tootmismeetoditega.
-
1) Polüpropüleen (PP)
Peamised omadused: kerge, kemikaalikindel, paindlik, odav, kergesti töödeldav.
Autotööstuse rakendused: kaitseraua katted, salongi viimistlus, uksepaneelid, õhufiltri korpused, põhjakaitsed ja mitmesugused klambrid/kinnitusdetailid. PP-d modifitseeritakse sageli talkiga täidetud PP-ks suurema jäikuse ja mõõtmete stabiilsuse saavutamiseks või kombineeritakse elastomeeridega löögikindluse suurendamiseks.
Tootmismeetod:
– Survevalu: PP-graanulid sulatatakse ja seejärel süstitakse kõrgsurvevormi. Sobib väga detailsete ja kitsa tolerantsiga komponentide, näiteks liistude, klambrite ja korpuste valmistamiseks.
– Termovormimine: PP-lehti kuumutatakse pehmeks ja seejärel vormitakse vaakum-/pressvormi abil. Seda meetodit kasutatakse laialdaselt kaitsepaneelide või teatud suhteliselt suurte sisemiste komponentide jaoks.
-
2) Akrüülnitriilbutadieenstüreen (ABS)
Peamised omadused: jäik, hea pind, kergesti värvitav/viimistletav, üsna hea löögikindlus.
Autotööstuse rakendused: armatuurlauad, salongi kaunistused, teatud osade peeglikatted, ventilatsioonivõred ja esteetilised komponendid.
Tootmismeetod:
– Survevalu: ABS-i töödeldakse väga sageli survevalu teel, kuna see võimaldab luua siledaid pindu ja teravaid disainidetaile.
– Järeltöötlus: paljudele ABS-komponentidele tehakse täiendavaid töötlusi, näiteks värvimine või galvaniseerimine (nt kroomitud viimistlus), et anda neile esmaklassiline välimus.
-
3) Polükarbonaat (PC) ja PC/ABS segud
Peamised omadused: PC-l on kõrge löögikindlus ja hea mõõtmete stabiilsus; PC/ABS ühendab endas PC vastupidavuse ja ABS-i töötlemise lihtsuse.
Autotööstuse rakendused: esitulede läätsed, suuremat tugevust vajavad sisustusdetailid, raamid ja mõned sammaste või konsoolide osad.
Tootmismeetod:
– Survevalu: läätsede ja täppiskomponentide jaoks. PC-esitulede läätsed vajavad optiliste defektide vältimiseks sageli ranget protsessikontrolli.
– Kõvakate: PC-läätsed on tavaliselt kaetud kõvakattega, et suurendada kriimustuskindlust ja UV-kindlust, kuna puhast PC-d on klaasiga võrreldes suhteliselt kerge kriimustada.
-
4) Polüamiid (PA / nailon, näiteks PA6 ja PA66)
Peamised omadused: tugevus, kuumakindlus, kulumiskindlus ja sobivus mehaanilistesse keskkondadesse. Nailon imab aga niiskust, seega tuleb konstruktsioonis arvestada mõõtmete muutustega. Nailon tugevdatakse sageli klaaskiuga, et luua PA-GF, mis suurendab jäikust ja kuumakindlust.
Autotööstuse rakendused: sisselaskekollektor, mootori kate, radiaatori otsapaak, termostaadi korpus, väikesed hammasrattad, pistikud ja mootoriruumi komponendid.
Tootmismeetod:
– Survevalu: kõige levinum meetod, eriti klaaskiuga tugevdatud nailoni puhul. See protsess nõuab materjali eelnevat kuivatamist, kuna nailon on hügroskoopne (imab vett) ja vesi võib põhjustada defekte.
– Ülevalamine: nailonit kombineeritakse mõnikord elastomeeriga üheastmelise sissepritseprotsessi käigus, et luua ühtne tihendipind.
-
5) Polüetüleen (PE: HDPE/LDPE)
Peamised omadused: keemiline vastupidavus, löögikindlus, õõneskomponentide lihtne vormimine.
Autotööstuse rakendused: vedelikupaagid (pesuvedeliku reservuaarid), lihtsad kanalid, kaitsed ja mõned spetsiifilised paagirakendused.
Tootmismeetod:
– Puhumisvormimine: PE-graanulid sulatatakse toorikuks (kuumaks plasttoruks) ja seejärel puhutakse vormi sisse, kuni need kleepuvad vormi seintele, moodustades õõnsa komponendi. See on eriti efektiivne reservuaaride ja mahutite puhul.
– Rotatsioonvormimine (rotomolding): PE-pulbrit kuumutatakse pöörlevas vormis, et luua paksuseinalisi õõnsaid komponente; see on aeglasem, kuid sobib teatud kuju ja keskmise suurusega tootmispartiide jaoks.
-
6) Polüuretaan (PU)
Peamised omadused: väga paindlik koostis; võib olla pehme vaht, pooljäik vaht või tahke elastomeer. Heade vibratsioonisummutusomadustega.
Autotööstuse rakendused: istmevaht, peatoed, käetoed, rooliratta vaht, NVH (müra, vibratsiooni, jäikuse) isolaatorid ning mõned tihendid ja laagrid.
Tootmismeetod:
– Vahtumine (keemiline reaktsioon): PU-d valmistatakse tavaliselt kahe komponendi (polüooli ja isotsüanaadi) reaktsioonil, mille tulemusel tekib vaht. Segu valatakse või süstitakse vormi, kus see paisub ja kõveneb.
– RIM (reaktsioonsurvevormimine): reaktiivne survevaluprotsess parema pinnaviimistluse ja täpsema mõõtmete kontrolliga detailide tootmiseks, mida sageli kasutatakse pooljäikade komponentide puhul.
-
7) Polüvinüülkloriid (PVC)
Peamised omadused: saab muuta elastseks, ilmastikukindel, sobib katmiseks ja kaitsmiseks.
Autotööstuse rakendused: juhtmestiku katted, aluskatted, teatud salongikatted ja painduvad liistud.
Tootmismeetod:
– Ekstrusioon: PVC sulatatakse ja surutakse läbi matriitsi, et luua pikki profiile, näiteks kaablikesta või liiste.
– Kalandreerimine/lamineerimine: lehtede/kihtide valmistamiseks, mis seejärel lamineeritakse aluspinnale (nt sisepaneelid).
Märkus: PVC kasutamist piiravad mõnikord keskkonnakaalutlused ja teatud eeskirjad, seega pöörduvad mõned tootjad teatud rakendustes alternatiivsete materjalide poole.
-
8) POM (polüoksümetüleen/atsetaal)
Peamised omadused: madal hõõrdumine, mõõtmetelt stabiilne, tugev, sobib liikuvate mehhanismide „insenerplastiks“.
Autotööstuse rakendused: väikesed hammasrattad, lukustusmehhanismid, käepidemed, teatud turvavöösüsteemide komponendid ja libisemist vajavad osad.
Tootmismeetod:
– Survevalu: toodab täppiskomponente siledate pindade ja kitsaste tolerantsidega. POM valitakse sageli metalli asendamiseks mehhanismides, mis nõuavad väikest kulumist.
-
9) PET ja PBT (tehniline polüester)
Peamised omadused: mõõtmetelt stabiilne, üsna hea kuumakindlus, head elektrilised omadused (oluline pistikute puhul). PBT-d kasutatakse sageli elektriliste komponentide jaoks.
Autotööstuse rakendused: elektriühendused, andurite korpused, komponendid piirkondades, mis vajavad isolatsiooni ja kuumakindlust.
Tootmismeetod:
– Survevalu: väga levinud, sageli klaaskiust tugevdusega lisatugevuse saavutamiseks. Protsessi temperatuuri reguleerimine on optimaalse kristalliseerumise ja mehaaniliste omaduste saavutamiseks hädavajalik.
-
Autotööstuse plastmaterjalide peamised tootmisprotsessid (kokkuvõte)
Lisaks materjalipõhisele selgitusele on autotööstuse plastkomponentide tootmise selgrooks mitu tootmismeetodit:
1. Survevalu: kiireim ja levinum meetod keerukate kujundite puhul; sobib suurte mahtude jaoks.
2. Puhumisvormimine: sobib paremini õõnsate komponentide, näiteks paakide ja reservuaaride jaoks.
3. Ekstrusioon: pikkade toodete, näiteks voolikute, trimmiprofiilide ja kaablikatete jaoks.
4. Termoformimine: suhteliselt suurte paneelide plastlehtede vormimine.
5. Velg ja vahustamine: PU-komponentidele (istmevaht, amortisaatorid).
6. Ülevormimine/sisestusvormimine: plasti ühendamine metalliga (sisestusdetail) või elastomeeriga ühes komponendis tihenduse/haarde saavutamiseks.
-
Sulgemine
Autotööstuses kasutatavad plastid ei ole lihtsalt odavamad metalliasendajad, vaid pigem insenermaterjalid, mis võimaldavad kergemaid, vaiksemaid, korrosioonikindlamaid ja masseeritavamaid konstruktsioone. PP domineerib interjöörides ja kaitseraudades, ABS ja PC/ABS paistavad silma esteetika ja vastupidavuse poolest, nailon domineerib mootoriruumides, PE on usaldusväärne õõnespaakide jaoks, PU on istmete mugavuse keskmes, samas kui POM, PBT ja PET on laialdaselt valitud täppismehaaniliste ja elektriliste komponentide jaoks.
Soovi korral saan seda artiklit teie ülesande vajadustele vastavaks kohandada (nt lisada bibliograafia, protsessivoo diagramm või näiteid konkreetsete komponentide kohta iga sõiduki osa kohta: sisustus, välisilme, jõuülekanne ja elektrisüsteem).
