پلیمرها و ساخت قطعات خودرویی

امروزه انواع پلیمرها در صنعت خودرو سازی نقش بسزایی ایفا می‌کنند شاید به راحتی بتوان گفت که امروزه خودروها از ترکیب فلز و پلیمر ساخته می‌شوند، در این مقاله به کاربرد پلیمرها و ساخت قطعات خودرویی می‌پردازیم.

 یکی از پلیمرهای پر مصرف در ساخت قطعات خودرویی مواد پلی پروپیلن می‌باشد.

پلی پروپیلن چیست ؟

پلی‌پروپیلن یک پلیمر گرمانرم می‌باشد که در یک بازه گسترده از کاربردها شامل فیلم و ورق، قالب‌گیری دمشی، قالب‌گیری تزریقی، بسته‌بندی غذایی، نساجی، تجهیزات آزمایشگاهی و پزشکی، لوله، کاربردهای صنعتی و ساختمانی و ساخت اجزاء خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از آنجایی که پلی پروپیلن ها به دودسته ی هموپلیمر و کوپیلمر دسته بندی میشوند باید در نظر داشت که نوع کوپلیمر پلی پروپیلن بیشتر در صنعت خودرو کاربرد و استفاده دارد.

چرا از پلی پروپیلن کوپلیمر در این صنعت استفاده میشود ؟؟

از نقطه نظر خواص فیزیکی و مکانیکی تفاوت پلی‌پروپیلن هموپلیمر و کوپلیمر در مقاومت ضربه‌ای، استحکام کششی و سختی است.

پلی‌پروپیلن هموپلیمر با اینکه استحکام کششی و سختی بالاتری نسبت به پلی‌پروپیلن کوپلیمر دارد ولی نقطه ضعف اصلی آن مقاومت ضربه‌ای آن است.

پلی پروپیلن بیشترین پلاستیک استفاده شده در قطعات خودرو  ماست. 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، آن را در سپر اتومبیل، سطل‌های گاز و حتی الیاف فرش کف داخلی اتومبیل خود پیدا خواهید کرد.

این ماده جایگزینی اقتصادی‌تر برای پلاستیک‌های گران قیمت با مقاومت و دوام مشابه است که به کاهش هزینه‌های تولید کمک می‌کند.

یکی از مزایای عمده پلی پروپیلن این است که در برابر اسیدها، بازها و حلال‌های شیمیایی مقاومت خوبی دارد.

از این ماده می‌توان در محفظه‌های گاز، الیاف مورد استفاه، ضربه گیرها مانند سپر، عایق کابل و مخازن شیمیایی استفاده کرد.

گریدهای مختلف پلی پروپیلن که در صنعت خودروسازی استفاده میشوند عبارتند از :

• مواد کوپلیمر EPC 40R که به مواد PP R40  شناخته میشود .این مواد که به پلی پروپیلن باتری هم اطلاق میشود بیشترین کاربرد را در صنعت خودروسازی دارد.

مواد پلی پروپیلن R40  تولید پتروشیمی اراک میباشد و چنانچه در زمینه‌ی تولید و عرضه‌ی این مواد کمبودی ایجاد شود با مواد  PP440L تولید پتروشیمی جم بعنوان جایگزین مواد PP R40  میتوان آن را جبران کرد.

• پایه و اساس موکت کف داخل ماشین از مواد پلی پرپیلن میباشد . این موکت ها با مواد هموپلیمر PP Z30S و یا PP 552R تهیه و تولید میشوند و در نهایت در کف خودرو قرار میگیرند .

 

پلیمر پر مصرف بعدی در صنعت خودرو سازی و قطعات پلیمر ABS میباشد .

ABS چیست ؟

یک پلاستیک ارزان قیمت مهندسی است که جزء پلاستیک‌های گرمانرم بوده و دارای ساختاری آمورف است.

کاربرد وسیع پلاستیکهای ABS بدلیل خواص متعادل مکانیکی، حرارتی و شیمیایی است.

انواع ABS و مونومرهای آن:

از نظر رنگ و نوع استاندارد به دو دسته سیاه و طبیعی (شیری) دسته بندی می‌شود.

این دو نوع برای بسته بندی مواد غذایی نیز بکار می روند.

ABS کوپلیمری است که از سه مونومر زیر تشکیل شده است:

• آکریلونیتریل
• بوتادین
• استایرن

در زیر به بررسی خواصی که هر مونومر به ABS می‌دهد، می‌پردازیم:

• آکریلونیتریل: افزاینده مقاومت در برابر حرارت و واکنش‌های شیمیایی
• بوتادین: تقویت کننده استحکام فشاری و سفتی
• استایرن: شکل پذیری بهتر و سختی بیشتر آکریلونیتریل– بوتادین– استایرن

وجود این سه مونومر با نسبتهای مختلف و با طول زنجیره های مختلف در ABS سبب پدید آمدن رنج وسیعی از خواص مختلف در این پلاستیک، با کاربردهای مختلف شده است.

این سه مونومر را به روشهای مختلف مثل کوپلیمریزاسیون الحاقی و یا مخلوط فیزیکی می‌توان پلیمریزه کرد.

خواص معایب– آلیاژها و کاربردها:

• ضربه پذیری خوب
• قابلیت ماشینکاری خوب
• قیمت پایین
• ثبات در ابعاد و اندازه‌ها
• سفتی بالا
• قابلیت شکل دهی با حرارت و…
• کدر و مات بودن
• حساسیت به شعله
• تغییر رنگ و خواص در برابر اشعه خورشید
• جنب رطوبت تقریباً بالا

خواص جریان بین گونه‌های مختلف ABS به مقدار قابل ملاحظه‌ای متفاوت است.

آلیاژهای ABS :

جهت رفع برخی از معایب ABS آنرا با برخی از مواد آلیاژ می کنند; مثلاً برای دیرسوز کردن ABS آنرا با PVC آلیاژ می‌کنند که نسبت ۸۰ به ۲۰ این آلیاژ تولید ABS نسوز می‌کند، ضمنا این نوع ABS ضربه پذیر نیز هست.

از آلیاژ سازی ABS با پلی متیل متاکریلات ABS شفاف بدست می‌آید.

آبکاری ABS :

ABS را به خوبی می توان آبکاری کرد، برای این منظور ابتدا ABS را با اسید حکاکی می‌کنیم تا مقداری از لاستیک سطح آن حل شود، سپس فلز را بر روی آن رسوب‌دهی می‌کنند.

از ABS آبکاری شده در جایی که سطوح براق بازتابنده نظیر پلاک نیاز باشد، استفاده می‌شود.

کاربرد ویژه:

• ساختن مدلهای نمونه اولیه
• محفظه ها و پوششها
• اجزاء بدنه و نگهدارنده ها
• اجزاء ماشین
• غلطک ها
• جوشکاری و…

ABS را به کمک پروسه های مختلفی نظیر قالبهای تزریق، قالبهای بادی، اکستروژن، وکیوم می توان جهت تولید قطعات مختلف بکار برد.

همچنین ABS را به راحتی می توان ماشین‌کاری کرد.

ABS قابلیت جوشکاری بسیار خوبی را نیز دارا است.

همچنین قطعات ABS را به طرق مختلفی می توان مانند جوش مقاومتی، لیزری، صفحه داغ و… به هم جوش داد.

قابلیت ماشینکاری خوب، رنگ پذیری خوب و راحت چسباندن قطعات ABS از جمله خواصی هستند که سبب شده اند از ABS بعنوان ماده‌ای جهت تهیه نمونه اولیه استفاده شود.

از دیگر زمینه های کاربرد ABS در صنایع خودرو سازی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: ساخت قطعاتی نظیر داشبورد، روکش در، قطعات تزئینی داخل خودرو، کمربند ایمنی و سپرو پوشش چرخها اشاره کرد.

بزرگترین مصرف کننده ABS در اروپای غربی صنایع اتومبیل است. در حالی که در امریکا کاربرد ABS بیشتر در تولید لوله و اتصالات است.

ABS همچنین در لوازم خانگی نظیر گوشی‌های تلفن، دسته لوازم آشپزی، چمدانها، کیسهای کامپیوتر، پوشش لوازم برقی و…نیز به‌کار می‌رود.

از جمله پلیمرهای بعدی که در قطعات خودرویی کاربرد فراوان دارد پلیمر پلی کربنات یا همان PC می‌باشد .

پلی کربنات چیست ؟

گرانول پلی کربنات pc یک ترموپلاستیک آمورف و به طور طبیعی شفاف است و البته در رنگ های متنوعی یافت می‌شود ، ماده اولیه آن امکان انتقال نور داخلی را تقریبا با همان ظرفیت شیشه فراهم می‌کند.

گرانول پلی کربنات برای تولید موارد مختلفی استفاده دارد به ویژه در مواقعی که بحث مقاومت در برابر ضربه و شفافیت یک محصول مد نظر باشد از این محصول استفاده می‌شود.

به عنوان مثال در شیشه های ضد گلوله، رایانه شخصی، لنزهای پلاستیکی در عینک، در وسایل پزشکی، قطعات خودرو، وسایل محافظتی، گلخانه ها، دیسک دیجیتال و وسایل روشنایی بیرونی استفاده می‌شود.

ویژگیهای پلیمر پلی کربنات یا PC:

• انعطاف پذیر بودن
• دارا بودن نقطه ذوب بالا در نتیجه مقاومت در مقابل دفرمگی در حرارت زیاد
• شفاف بودن و قابلیت انتقال نور
• استحکام کششی زیاد
• نارسانا بودن
• داشتن خاصیت جامد بلوری
• قابلیت تزریق و بازیافت آسان
• عایق حرارتی مناسب

کاربردهای پلی کربنات در ساخت قطعات خودرویی:

استفاده از گرانول پلی کربنات در بخش‌های مختلف خودرو، به دلیل پایین بودن وزن آن می‌تواند موجب بهتر شدن ایرودینامیک خودروها شود.

از گرانول PC در ساخت و تولید شیشه چراغ‌های خودرو و قطعات تزیینی درون آن به علت شفاف بودن و مقاوم بودن در برابر ضربه استفاده می‌شود.

همچنین از گرانول PC  به دلیل مقاومت بالای آن برای لنز چراغ جلو خودرو می‌توان استفاده کرد.

از دیگر پلیمرها در ساخت قطعات خودرویی می‌توان به پلی استایرن اشاره کرد.

خواص پلی استایرن :

پلی استایرن مقاومت الکتریکی و شیمیایی خارق العاده‌ای از خود نشان می‌دهد. ساخت آن آسان است، در صورت حرارت دادن بیش از دمای انتقال شیشه، بسیار کشسان است و نرم می‌شود.

برخی از خصوصیات مکانیکی آن شامل استحکام، کشیدگی، مقاومت در برابر ضربه، مدول بالای آن است.

کاربرد پلیمر پلی استایرن در ساخت قطعات خودرویی:

از پلی استایرن (جامد 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.

 

علاوه بر سایر پلیمرها از پلی اتیلن ها PE در ساخت قطعات خودرویی بهره زیادی گرفته می‌شود .

پلی‌اتیلن در قطعات خارجی خودرو: پلی‌اتیلن در انواع بخش‌های خارجی خودروها، از جمله سپرها، گلگیرها، بدنه و فلاپ های گلگیر استفاده می‌شود. این قطعات نیاز به مقاومت بالا در برابر ضربه، دوام و مقاومت در برابر مواد شیمیایی و تابش ماورای بنفش دارند.

استفاده از پلی اتیلن در خودروسازی چندین مزیت دارد. اولا، پلی اتیلن سبک است که به کاهش وزن کلی خودرو کمک می‌کند در نتیجه استفاده از سوخت کمتر شده و تولید آلودگی کاهش می‌یابد.

علاوه بر این، پلی اتیلن دوام بالا و مقاومت به خوردگی، رطوبت و مواد شیمیایی دارد که آن را برای استفاده بلندمدت در محیط‌ هایی با شرایط سخت مناسب می‌کند. علاوه بر این، پلی اتیلن یک ماده اقتصادی است، که آن را به یک گزینه اقتصادی برای تولیدکنندگان خودرو تبدیل می‌کند.

مقاومت در برابر ضربه و انعطاف‌پذیری بالا آن نیز به بهبود ایمنی و عملکرد خودروها در تصادفات کمک می‌کند.

انواع پلیمر پلی اتیلن در ساخت قطعات خودرویی:

در صنعت خودروسازی، انواع مختلفی از پلی‌اتیلن، از جمله پلی اتیلن با چگالی بالا ، پلی‌اتیلن با چگالی پایین (LDPE) و پلی‌اتیلن با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMWPE) به کار گرفته می‌شوند. HDPE به دلیل استحکام، دوام و مقاومت بالا رایج‌ترین نوع پلی‌اتیلن استفاده شده در خودرو است.

از طرفی، LDPE انعطاف‌پذیرتر است و مقاومت بهتری در برابر ضربه دارد، به همین دلیل در بخش هایی مانند لوله‌ها و شیلنگ‌های خودرو، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

UHMWPE با وزن مولکولی بسیار بالا، مقاومت بالایی در برابر سایش دارد به همین دلیل از این پلی اتیلن در آسترها و محافظ زیر بدنه خودرو، استفاده می‌شود.

 پلی‌اتیلن در قطعات خارجی خودرو:

پلی‌اتیلن در انواع بخش‌های خارجی خودروها، از جمله سپرها، گلگیرها، بدنه و فلاپ های گلگیر استفاده می‌شود.

این قطعات نیاز به مقاومت بالا در برابر ضربه، دوام و مقاومت در برابر مواد شیمیایی و تابش ماورای بنفش دارند. ویژگی‌های پلی‌اتیلن، این ماده را به یک انتخاب ایده‌آل برای این کار تبدیل کرده است.

 پلی‌اتیلن در قطعات داخلی خودرو:

پلی‌اتیلن همچنین در بخش‌های داخلی خودروها، مانند پنل‌های درب، داشبورد خودرو و قطعات تزئینی استفاده می‌شود.

این قطعات نیاز به زیبایی، دوام و مقاومت در برابر ساییدگی و خراش دارند. انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر ضربه و سهولت پردازش پلی‌اتیلن، این ماده را برای این کاربردها مناسب می‌کند.

پلی اتیلن به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردش، به عنوان یک ماده ایده‌آل برای استفاده در سیستم‌های سوخت خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استفاده از پلی‌اتیلن در سیستم‌های سوخت خودرویی چندین مزیت را به ارمغان می‌آورد که به بهبود عملکرد و ایمنی خودروهای کمک می‌کند.

یکی از مهم‌ترین مزایای استفاده از پلی‌اتیلن در سیستم‌ سوخت خودروهاست، به دلیل مقاومت عالی در برابر مواد شیمیایی، از جمله سوخت‌ها و افزودنی‌ها باعث شده تا پلی اتیلن در معرض انواع مختلف سوخت‌، از جمله بنزین، دیزل و سوخت‌های زیستی، بدون تضعیف یا تخریب ساختار خود باقی بماند.

این امر باعث می‌شود تانک‌ها و لوله‌های سوخت پلی‌اتیلن با دوام و قابل اعتماد باشند و سیستم‌های سوخت‌دهی به طور صحیح و ایمن عمل کنند.

علاوه بر این، پلی‌اتیلن به دلیل وزن کم کمک می‌کند تا وزن کل خودرو کاهش یابد و کارایی اتوموبیل را بهبود ببخشد.

با افزایش نگرانی‌ها درباره انتشار آلاینده ها و مصرف سوخت، تولیدکنندگان خودرو همواره به دنبال راهکارهایی هستند تا وزن خودروها را کاهش داده و استانداردهای سخت‌گیرانه‌تر مربوط به مقررات را برآورده سازند.

چالش‌ها و محدودیت‌های استفاده از پلی اتیلن در کاربردهای خودروسازی:

پلی اتیلن علیرغم مزایای زیادی که دارد، زمان استفاده در خودروسازی چالش‌ها و محدودیت‌هایی نیز دارد. یکی از چالش‌ها، حساسیت پلی اتیلن به تجزیه و ترک‌های ایجاد شده از تابش فرابنفش است.

تابش فرابنفش از نور خورشید می‌تواند باعث تجزیه و ترک‌های پلی اتیلن شده و باعث کاهش خواص مکانیکی و شکست پاره‌ای از قطعه شود. برای کاهش این چالش، تولیدکنندگان خودرو اغلب افزودن مواد پایدارکننده UV و افزودنی‌های دیگر به پلی اتیلن را به منظور افزایش مقاومت آن در برابر تابش UV انجام می‌دهند.

محدودیت دیگر پلی اتیلن مربوط به نقطه ذوب نسبتاً پایین آن در مقایسه با سایر پلاستیک‌های مهندسی است.

نتیجه گیری مقاله پلیمرها و قطعات خودرویی :

• از آن‌جا که انرژی لازم جهت فراوری پلاستیک‌ها کمتر از فلزات است، استفاده از پلاستیک‌ها به جای فلزات باعث کاهش تصاعد دی‌اکسید‌کربن به جو می‌شود.
• پلاستیک‌ها نسبت به فلزات سبک‌تراند و دانستیه پایین‌تری دارند به همین جهت وزن خودروهای امروزی با استفاده از پلاستیک‌ها کمتر شده است و این امر باعث صرفه جویی در مصرف سوخت و آلایندگی کمتر گردیده است.
• از دیگر مزایای استفاده از پلیمرها و قطعات خودرویی می‌توان به قابلیت بازیافت، رفاه بیشتر سرنشینان، ایمنی بیشتر، زیبایی و تنوع طراحی را ذکر کرد.

 

جهت مشاوره و تهیه انواع پلیمرهای مورد مصرف در ساخت قطعات خودرویی در ساعات اداری با کارشناسان ما در پانیذا پلیمر تماس حاصل فرمایید.