Химия в профессии автомеханика

Консервационные масла предназначены для консервации внутренних поверхностей машин и механизмов, т.е. для защиты металлических поверхностей от атмосферной коррозии. Используются на заводах изготовителях. В эти масла вводят ингибиторы коррозии. В маркировке указан класс вязкости : К-17. 
Эти масла должны обеспечивать защиту не менее 5 лет.

Электроизоляционные масла – к ним относятся: трансформаторные, конденсаторные, кабельные, для выключателей. 
Основные требования: устойчивость к окислению, низкая электропроводность, высокая электрическая прочность, устойчивость в электрическом поле, хорошие вязкостно-температурные свойства. 
Эти масла перед использованием подвергаются глубокой термовакуумной обработке. Концентрация воздуха в масле, должна быть не более 0,1%(Св ? 
0,1%), концентрация воды не более 0,001%. 
Эти масла изготовляются из нефтепарафинового основания с низким содержанием серы.

Гидравлические масла служат несжимаемой жидкостной средой(или рабочей жидкостью) для передачи энергии в гидравлической системе. От одного узла к другому и превращении этой энергии в полезную работу. Вязкость является одной из основной характеристикой. 
Обязательные условия: высокая антиокислительная способность, антикоррозионные свойства, устойчивость к пенообразованию.

Технологические масла – представляют собой специфическую группу масел, т.к. используются при производстве различных материалов и продукции в качестве сырьевых компонентов и добавок. Кроме того, могут использоваться в качестве абсорбента. 
Технологические масла применяют для резинотехнических изделий, для текстильной промышленности(для замасливания хлопка), для производства синтетических волокон, а также используются в качестве классификаторов, в качестве теплоносителей, для производства присадок. 
Технологические масла изготавливают из мало- и средневязких дистиллятов. 
Эти масла подвергаются гидроочистке и после этого используются в качестве стандартных у/в сред, при определении свойств резинотехнических изделий. 
Вакуумные масла. 
Большая доля приходится на минеральные и синтетические масла. Подвергаются глубокой очистке и проходят I-II ступени тонкой вакуумной дистилляции, удаляют воздух и влагу. 
Выпускают различных классов вязкости, предназначенных для различных типов вакуумных насосов. К ним предъявляются жесткие требования по антиокислительным и антикоррозионным свойствам, и они должны иметь хорошую вязкостно-температурные характеристики. Индекс вязкости не менее 95.

Пластичные смазки отличаются от нефтяных масел наличием твердого загустителя, образующего структурный каркас, т.е. пластичные масла сочетают свойства твердого тела и жидкости. При отсутствии нагрузок пластичные смазки ведут себя как твердые тела, но при воздействии даже малых нагрузок, структурный каркас разрушается и смазки приобретают вязко-текучее состояние. После прекращения воздействия нагрузок структурный каркас восстанавливается, и смазки приобретают первоначальные свойства. Это явления называют тиксотропия (не характерной для масел). 
По составу пластичные смазки включают три основные составляющие: 
- дисперсионная среда; 
- дисперсная фаза(т.е. твердый загуститель)- 10-13%; 
- всевозможные добавки от 1 до 15%, они представляют собой присадки, наполнители, модификаторы структуры. Выбор и количество этих добавок выбираются по назначению смазок. 
Дисперсионная среда представляет собой нефтяные или синтетические масла. 
Чаще всего из нефтяных масел используют индустриальные масла с V50= 40-60 мм2/с(легкие и средние дистилляты). 
При использовании синтетических масел получают смазки, имеющие высокие индексы вязкости - более 140. 
Дисперсная фаза, которую образует твердый загуститель, преимущественно образуется при введении в состав масел солей жирных высокомолекулярных кислот (или их называют металлические мыла). Могут также использоваться неорганические добавки (на основе силигагеля). Также могут использоваться органические загустители (кристаллические полимеры). 
Добавки – антиокислительные присадки, антифрикционные. 
Основные свойства пластичных смазок. 
Наиболее важное значение, придают их реологическим свойствам (объемно- механические).

1. Предел прочности на сдвиг, определяет способность смазок  удерживаться на поверхностях  трения. Этот показатель должен  быть не менее 100-200

2. Вязкость влияет на пусковые  характеристики механизмов и  на потери энергии при работе  различных узлов трения. Принято  определять динамическую вязкость  при минимальной температуре.

3. Механическая стабильность пластической  смазки могут в процессе деформирования  изменять свои реологические  свойства.

4. Термоупрочнение - это характеристика только пластичных смазок, связанная с тем, что при изменении температуры все показатели меняются. Для некоторых смазок после термообработки, повышается предел прочности на сдвиг. ( на сажевых, на основе солей синтетических жирных кислот).

5. Испаряемость дисперсной среды  смазки. Этот показатель характеризует  срок службы смазки. При производстве  вакуумных смазок – отдают  предпочтение синтетическим маслам.

6. Химическая стабильность –  используется при температуре 1000С. Только для смазок на основе  нефтяных масел.

Пластические смазки подразделяются по типу загустителя на:

1. Мыльные;

2. Немыльные;

3. Углеводородные;

4. Полужидкие.

Мыльные смазки называют в зависимости от металла( литиевые, натриевые, кальциевые, алюминиевые, комплексные смазки).

Литиевые смазки позволяют расширить температурные пределы использования смазок. 
В России доля литиевых смазок 23%, в США 60%.

Литол-24 – эта смазка позволяет использовать её в широком температурном интервале от –40 до +1300С. 
Солидол – предел использования 60-700С.

Термостойкие смазки ВНИИНП-207, ВНИИНП-210, униол-1. Температурный предел до 2500С, удовлетворит антифрикционные свойства.

 
Немыльные смазки на неорганических загустителях (силикагель, сажа, бентонит). Доля производства 0,02% или около 10 тонн в год. Обладает повышенной химической устойчивостью к воздействию агрессивных сред.

 
На органических загустителях – полиуретановые – готовят на основе полимеров.

Углеводородные смазки( в России производят 3 тыс. тонн в год) готовят на основе у/в смесей.

Полужидкие смазки – используют для герметизации малых зазоров в механизмах. 
(150 наименований, использование до 1500С).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пластики в автомобилестроении.

Применение пластмасс(пластиков) в конструкции автомобилей приобретает всй более широкие масштабы.Это объясняется в первую очередь тем, что по ряду показателей – плотности, коррозионной стойкости, антифрикционным и электротехническим, а также технологическим свойствам – пластики значительно превосходят традиционные материалы, используемве при изготовлении автомобиля.За последние 10 лет произошли принципиальные сдвиги в области применения пластмасс в автомобилестроении.Ранее из пластиков изготавливали детали только электротехнического, декоративного назначения.

Основные факторами, обусловливающими значительное внедрение пластмасс в конструкцию автомобилей, являются ;

1.     Во-первых, машина становится легче, а это означает, что снижается расход топлива.

2.      Во-вторых, открывается возможность для новых конструкционных решений, поскольку термопластичные полимеры легко поддаются переработке и, следовательно, позволяют воплотить любые дизайнерские идеи. Благодаря этому можно получать детали самых хитроумных форм и цветов без дополнительных операций по механической обработке и окраске.

3.     В-третьих, применение пластиков помогает не только отказаться от дорогостоящих цветных металлов и нержавеющих сталей, но и сократить энерго- и трудозатраты в процессе производства, а значит, снизить стоимость автомобиля.

4.     В-четвёртых, повышение долговечности и эксплуатационных характеристик автомобиля

Пластическими массами (пластмассами, пластиками) принято называть материалы, представляющие собой композицию полимера или олигомера с различными ингредиентами, находящуюся при формовании изделий в вязкотекучем или высокоэластическом состоянии, а при эксплуатации - в стеклообразном (аморфном) или кристаллическом состоянии. В качестве ингредиентов могут входить наполнители- тальк, каолин, слюда, древесная мука, стеклянные, органические, углеродные и др. волокна;   пластификаторы, отвердители, стабилизаторы и т.д. По характеру связующего вещества пластики подразделяются на а)термопластичные пластмассы (термопласты), получаемые на основе термопластичных полимеров,  и б)термореактивные пластмассы (реактопласты), т.е. неразмягчающиеся.

а)Термопластичные пластмассы (термопласты)

В настоящее время в конструкции автомобилей применяются разнообразные полимеры: полиолефины, ПВХ, полистирол, фторопласты, полиметилакрилат, полиамиды, полиформальдегид, поликарбонат, стеклопластики, фенольные пластики, полиуретаны, этролы,  аминопласты,  волокниты,  текстолиты  и др. Самое главное преимущество пластиков в том, что они обладают комплексом свойств, необходимых для конкретного конструкционного элемента А от того, насколько соответствует материал условиям эксплуатации, зависит надежность детали и, в конечном итоге, безопасность автомобиля, а также комфорт водителя и пассажиров

Полиолефины.

Полиолефины - высокомолекулярные углеводородные алифатического ряда, получаемые полимеризацией соответствующих олефинов( этилена,пропилена, и т.д.). В этих полимерах удачно сочетаются механическая прочность, химическая стойкость, высокая морозостойкость, низкая газо- и влагопроницаемость, и хорошие диэлектрические показатели.

В автомобильной промышленности из полиолефинов широко применяются полиэтилены, полипропилены, а так же различные их модификации.

Полиэтилен низког дваления(ПЭНД)- более прочный и жёсткий материал по сравнению с ПЭВД, механическая прочность его в 1,5-2 раза выше,чем у ПЭВД может эксплуатироваться в широком интервале температур. Хороший диэлектрик.Обладает высокой химической стойкостью.Нестоек к воздействию УФ-лучей.В автомобилестроении используют марки ПЭНД (по ГОСТ 16338-85):20908-040, 20708-016, 21008-075, 20608-012).Из ПЭНД изготавливают педали привода акселератора, бачки главного цилиндра тормоза и сцепления, оболочки внутреннего заднего троса привода ручного тормоза, втулки крепления уплотнения, крыльчатки, корпус лампы распределителя заднего отопитнля,коробы вентиляции передка.

Полипропилен

 Продукт полимеризации пропилена при низком давлении.По сравнению с полиэтиленом полипропилен имеет более высокую механическую прочность и жёсткость, большую теплостойкость и меньшую стойкость к старению.Имеет хорошие химические и диэлетрические свойства.Разрушающее напряжение при растяжении достгает 25-4- МПа. Недостатком полипропилена является его невысокая морозостойкость (-20 С).В автомобилестроении полипропилен применяется для изготовления колец и прокладок изолирующих пружин подушки опоры двигателя, расширительного бачка,чехла защитного рычага привода ручного тормоза, крышки и корпуса блока предохранителей, для антикоррозионной фетеровки резервуаров, элетроизоляционных деталей, а так же изготоаления деталей применяемых при работе в агрессивных средах, корпусные детали автомобилей и корпуса аккумуляторов, прокладки,

Фланцы, корпуса воздушных фильтров, конденсаторы, вставки демпфирующих глушителей, зубчатые и червячные колёса,  ролики, подшипники скольжения, фильтры масляных и воздушных систем, рабочие детали вентиляторов, насосов, уплотнения, кулачковые механизмы, изоляция проводов и пружин.

Полиамиды(ПА)

Полиамиды – представляют собой высокомолекулярные полимеры, содержащие в основной цепи макромолекулы амидную группу.Соотношение  метиленовых  и амидных групп в составе ПА определяет такие основные свойства полимера, как температура плавления, водопоглощение, эластичность, морозостойкость.

 

Поликарбонат

Поликарбонат -  термопластичный полимер на основе дифенилолпропана и фостена, выпускаемый под названием дифлон.Поликарбонат характеризуется низкой водопоглощаемостьюи газонипроницаемостью, хоршими диэлектрическими свойствами, высокой жёсткостью, теплостойкостью и химической стойкостью,прозрачен, хорошо окрашивается.Стоек к световому старению и действию окислителей даже принагреве до 120 С, допускается при работе изделий в интервале от -100 до 135 С.Это один из наиболее удпропрочных термопластов, что позволяет использоватьего в качестве конструкционного материала, заменяющего металлы.В автомобилестроении из поликарбоната изготавливают шестерни, подшипники, корпуса,крышки,клапаны.

Полиформальдегиды(полиацетали)

Полиформальдегиды(ПФ) – это продукт полимеризации формальдегида и триоксана с диоксоланом(СТД).Они сочетают высокий модуль упругости при растяжении и изгибе с достаточно большой ударной вязкостью.По показателям долговременной прочности при растяжении и изгибе и по усталостной прочности эти материалы превочходят все другие термопласты , включая полиамиды, поликарбонаты.Теплостойкость при изгибе при высоких  нагрузках у образцов из ПФ выше, чем у других термопластов, включая ПА-610, а коэффициент трения по стали близок к этому показателю для ПА.Антифрикционные марки ПФ имеют коэффициент трения 0,15-0,20.Полиформальдегиды значительно превосходят ПА по водостойкости:при эксплуатации в водной среде механические свойства материалов изменяются незначительно.Эти материалы удачно сочетают хорошие электротехнические свойства с механической прочностью и водостойкостью.

При нормальных и пониженных температурах они устойчивы ко всем без исключения органическим растворителям, слабым кислотами основаниям.Полиформальдегиды имеют хорошую сырьевую базу и в перспективе являются интересным конструкционным материалом.В настоящее время стоимость ПФ высока, что ограничивает их применение.К недостаткам этих материалов  следует отнести невысокую стойкость к воздействию УФ-лучей и светостойкость.Основной метод переработки- литьё под давлением.

Фенопласты

Фенопласты(фенольные пластики) - пластмассы основе фенолоформальдегидных смол.В зависимости от наполнителя фенопласты подразделяются на порошкообразные, волокнистые, слоистые материалы.Фенопласты, содержащие порошкообразные наполнители(древесную муку, минеральные наполнители.), наз. – пресс-порошками.Фенопласты, содержащие наполнитель в виде хлопчатобумажных волокон, наз. – волокнитами, а в виде стеклянных волокон – стекловолокнитами.Если фенопласты имеют в качестве наполнителя ткани,то – текстолиты, если бумагу - гетинаксами. Отличительной особенностью фенопластов является хорошие диэлектрические показатели, высокие механические свойства, низкое водопоглощение, хорошие химические свойства.В автомобилестроении для производства  деталей применяются следующие фенопласты:

Перспективы применеия пластмасс в конструкции автомобиля

Применение пластиков в конструкции автомобиля позволяет снизить массу, улучшить эксплуатационные характеристики автомобиля, повысить его травмобезопасность и комфортабельность.В среднем в одном легковом автомобиле применяется 45кг пластмасс, в перспективе предусматривается увеличение этого количества до 80-110кг.В основном внедрение пластмасс в автомобиль происходит при разработке новых конструкций базовых моделей.Основным направлением расширения применения пластмасс в конструкции автомобиля является внедрение крупногабаритных наружних деталей кузова из композиционных полимерных материалов, обеспечивающих снижение массы и повышение долговечности за счёт коррозионной стойкости.Разработка высокопрочных композиционных материалов с полимерной матрицей и стеклянными, углеродными и другими волокнами позволила перейти к использованию их в нагруженных силовых деталях, таких как карданные валы, рессоры, обода колёс.