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1、模块六 汽车非金属材料,本章概述： 1.汽车工程材料包括金属材料和非金属材料。其中金属材料包括黑色金属和有色金属；非金属材料包括高分子材料、陶瓷材料、复合材料。 2.高分子材料又分为塑料、橡胶、合成纤维、胶粘剂、涂料。塑料主要指强度、韧性和耐磨性较好的，具有价廉、耐蚀、降噪、美观、质轻等特点，可用于汽车保险杠、汽车内饰件、高档车用安全玻璃、仪表板等零部件。橡胶具有高的弹性和回弹性，一定的强度，优异的抗疲劳，良好的耐磨、绝缘、隔声、防水、缓冲、吸振等特点，用于制造汽车的轮胎、内胎、防振橡胶、软管、密封带、传动带等零部件。合成纤维是指单体聚合而成具有很高强度的高分子材料，如尼龙、聚酯等，用于汽车座
2、垫、安全带、内饰件等。各种胶粘剂起到粘结、密封等作用。涂料对车身的防锈、美化及商品价值有不可忽视的作用。 3.陶瓷材料分为玻璃和陶瓷，玻璃用于制造汽车前后门窗、侧窗等；陶瓷用于制造火花塞、传感器等。 4.复合材料包括非金属基复合材料、金属基复合材料，用于汽车车顶导流板、风挡窗框等车身外装板件。,课题一 橡胶,橡胶是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料，它是以生胶为原料，加入适量的配合剂，经硫化以后得到的一种材料。合理使用车用橡胶件，首先要对橡胶的种类、性能和在汽车上的应用有一个深入的了解，然后根据这些性能特点，进行正确的维护。同样，在选配汽车橡胶件时，也要根据车用橡胶的性能特点和橡胶零
3、件的类型、规格和使用条件，合理决策。,课题一 橡胶,一、车用橡胶材料 1.车用橡胶材料的种类及性能特点 车用的橡胶材料包括天然橡胶、合成橡胶和再生胶。 (1)天然橡胶 天然橡胶材料是指以天然橡胶为生胶制成的橡胶材料，代号为NR。天然橡胶属于通用橡胶，它具有优良的弹性，弹性温度范围为70-130 ，它也具有较高的强度和优异的抗疲劳性、耐磨性、耐寒性、防水性、减振性、绝热性和电绝缘性，具有良好的加工性能。但天然橡胶缺点是耐老化性和耐候性差，耐油性和耐溶剂性较差，易溶于汽油和苯类等溶剂，易受强酸侵蚀且易自燃。 (2)合成橡胶 由于资源数量的限制，天然橡胶的产量远远不能满足工业生产的需要，因而合成橡胶
4、得到了发展。早在1914年就制造出了合成橡胶，随着石油工业的迅速发展，合成橡胶原料来源丰富、成本低廉，产量也已超出天然橡胶。合成橡胶在各行各业得到了广泛的应用，成为汽车工业的一种重要的材料。,(3)再生胶 再生胶是将硫化胶的边角废料和废旧橡胶制品经过粉碎、化学物理方法加工后，去掉硫化胶的弹性，恢复塑性和豁性，可以重新再硫化的橡胶。再生胶的强度低，硫化速度快，操作比较安全，并有良好的耐老化性，加工容易，成本低廉。再生胶对于环保和生产资料的再利用有着重要的意义。,课题一 橡胶,2.汽车橡胶零件 车用橡胶有天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、丁醋橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸醋橡胶、氟橡胶、硅橡胶、聚氨醋橡胶
5、和丁基橡胶等品种。汽车橡胶制品主要分布在汽车车身、传动、转向、悬挂、制动和电器仪表等系统内。 (1)汽车轮胎 汽车轮胎是汽车上橡胶用量最大的橡胶零件。制造轮胎的主要材料有生胶(包括天然橡胶、合成橡胶、再生胶)、骨架材料(即纤维材料、人造丝、尼龙、聚醋、玻璃纤维、钢丝等)以及炭黑等。轮胎的外胎普遍使用天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等，内胎一般用气密性好的材料来制造，如丁基橡胶。 (2)密封制品 汽车上使用的橡胶密封制品主要包括油封件、密封条、密封圈、皮碗、防尘罩、衬垫等。根据使用环境的不同，要求这类橡胶制品应有良好的密封性能，耐油及各种化学试剂、耐老化、耐热、耐寒、耐臭氧、耐磨及高强度和永久压缩变
6、形小等特性。,(3)减振块 减振块主要用在汽车发动机、底盘等部件上，以它来防止和降低汽车行驶中的振动和噪声。每辆车上使用的减振块有几十种，按其材料的组合形式可分为纯橡胶制品、塑料一橡胶复合制品及金属一橡胶复合制品。一辆车上减振块的用量最多可达15kg左右，使用的材料有天然橡胶、氯丁橡胶、聚氨醋橡胶、丁睛橡胶等。,课题一 橡胶,(4)胶管 每辆汽车中所用的胶管有几十种，总长约30 m，用胶量达到20 kg以上。所用的橡胶材料有天然橡胶、丁睛橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸醋橡胶等。胶管按结构可分为纯胶管、夹布胶管和编织胶管，按其耐压性能分为低压管、高压管和真空管。 胶管一般用在汽车上的燃油、
7、制动、冷却、空调等系统中。 (5)胶带 车用胶带主要是V形带。通常V带有三种，即包布V带、切割V带和多楔V带，以切割V带为多。切割V带两侧没有包布，屈挠性好，摩擦因数大，具有受力大、线速高、散热性及耐疲劳性良好和节能等特点。常用的胶种有NBR和CR等。,课题一 橡胶,二、汽车轮胎 轮胎支撑全车重量，并将汽车的牵引力传递给路面。轮胎与汽车悬架共同减缓汽车行驶的振荡和冲击，并保证汽车的侧向稳定性，保证车轮与路面有良好的附着性能。 1.汽车轮胎的类型及其结构特点 现代汽车广泛采用充气轮胎，按轮胎组成结构不同，可分为有内胎轮胎和无内胎轮胎两种。 (1)有内胎的充气轮胎 有内胎的充气轮胎主要由外胎、内胎
8、和垫带组成(图6-1)。外胎是轮胎的主体，用强度高而且富有弹性的外壳来保护内胎，使之不受外来损害，由胎面(包括胎冠和胎肩) 、胎侧、胎体(包括缓冲层和帘布层)和胎圈组成，见图6-2所示。,课题一 橡胶,1-外胎 2-内胎 3-垫带 4-轮辋 5-压圈 6-压条 图6-1 充气轮胎的组成,课题一 橡胶,1-缓冲层 2-帘布层 3-钢丝圈 4-帘布层包边 5-胎圈包边 a-胎冠 b-胎肩 c-胎侧 d-胎圈 图6-2 外胎的结构,课题一 橡胶,(2)无内胎充气轮胎 近年来，在轿车和一些货车上，无内胎充气轮胎的使用日渐广泛。空气直接压入此种轮胎的外胎中，因此要求外胎和轮惘之间有很好的密封性，见图6-
9、3.,1-气密层 2-胎圈橡胶密封层 3-气门 图6-3 无内胎轮胎结构,课题一 橡胶,目前得到广泛应用的无内胎轮胎是普通斜交轮胎和子午线轮胎。 1)普通斜交轮胎 斜交轮胎帘布层和缓冲层各相部层帘线交叉。帘线与胎面中心线约呈35度角，由一侧胎边穿过胎面到另一侧胎边，见图6-4。由这种斜置帘线组成的帘布层，通常有多层，它们交错叠合起来，成为胎体的基础。帘布层的斜交排列给轮胎胎面和胎侧增加了强度,1-缓冲层 2-帘布层 图6-4 普通斜交轮胎,课题一 橡胶,2)子午线轮胎 子午线轮胎用钢丝或纤维织物作帘布层。帘线与胎面中心线约呈90角，从一侧胎边穿过胎面到另一侧胎边。这样的分布就像地球上的子午线，
10、因此被称为子午线轮胎见图6-5。,1-带束层 2-帘布层 图6-5 子午线轮胎,课题一 橡胶,2.汽车轮胎的规格和使用 (1)汽车轮胎的规格 1)轿车轮胎规格 随着轮胎断面轮廓不断演变和发展，传统标记方法已经不适应新的要求。2008年，我国将轿车轮胎系列( GB/T 2978-1997)修订为轿车轮胎规格、尺寸、气压与负荷( GB/T 2978 -2008 )。该标准以轮胎名义断面宽度(mm)、轮胎名义高宽比(%)、轮胎结构类型代号(如R)、轮惘名义直径(in)、负荷指数和速度符号表示轮胎规格，如图6-6，6-7。,D-轮胎外径；d-胎圈内径或轮辋直径；B-轮胎断面宽度；H-轮胎断面高度 图6
11、-6 轮胎的尺寸代号,课题一 橡胶,图6-7 轿车轮胎规格,课题一 橡胶,2)载货汽车轮胎规格 2008年，国家将载重汽车轮胎系列修订为载重汽车轮胎规格、尺寸、气压与负荷( GB/T 2977-2008 )，如图6-8。,图6-8 载货汽车轮胎规格,课题一 橡胶,(2)汽车轮胎的合理使用 汽车轮胎承受和传递汽车与路面的全部作用力，在各种力的作用下，轮胎将产生复杂的变形。轮胎因变形发生摩擦，产生大量的热，使轮胎温度升高，强度降低，轮胎的损坏基本上就是力和热作用的结果。汽车轮胎损坏的主要形式有胎面磨损、帘线松散、折断、帘布脱层、胎面与胎体脱胶以及由上述结果引起的胎体破裂。合理使用轮胎可以降低轮胎的
12、磨损速度，防止不正常的磨损和损耗，延长轮胎的使用寿命，保障行车安全，降低运输成本，提高经济效益。,1)保持轮胎气压正常,2)合理搭配轮胎,3)防止轮胎超载,4)保持汽车技术状况良好,5)强制维护、及时翻修,6)精心驾驶车辆做好日常维护,课题一 橡胶,(1) 循环换位法 (2)交叉换位法 图6-9 轮胎换位的基本方法,课题一 橡胶,(1)四轮换位 (2)五轮换位 图6-10 子午线轮胎采用单边换位法,课题二 塑料,塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料，它通常可在加热、加压条件下被塑造或固化成形，得到所需要的固体制品，故称为塑料。塑料的主要成分是有机合成树脂，也可加入各种增强材料、填料、
13、增塑剂、固化剂、稳定剂、着色剂和阻燃剂等。,一、车用塑料的分类、性能特点及应用 1.汽车用塑料的分类 汽车用塑料按照用途可分为内装件用塑料、外装件用塑料和工程塑料。 (1)内装件用塑料 汽车内饰用塑料要求具备吸振性能好、手感好、耐用性好的特点，以满足安全、舒适、美观的要求。内饰用塑料品种主要有聚氨醋(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)和ABS塑料等。 (2)外装件用塑料 汽车的外装件及结构件如传动轴、车架、发动机罩等，要求具备高强度，因而多采用纤维增强塑料复合材料制造。 (3)工程塑料 汽车用工程塑料在汽车上主要用做结构件，要求塑料具有足够强度、抗蠕变特性以及尺寸稳定性。随着现代塑料工
14、业的发展，工程塑料是能够满足这些技术要求的。汽车上常用的工程塑料有聚丙烯(PP),聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS), ABS、聚醋酞胺、聚甲醛、聚碳酸醋、酚醛树脂等。,课题二 塑料,2.车用塑料的性能特点及应用 (1)性能特点 汽车很多零部件使用的材料是塑料，塑料具有质量轻，成形自由，加工成本低，耐腐蚀性、绝缘性、自润滑性好，着色自由、手感柔性，可进行二次加工(着色、光亮处理、涂装、浮雕等)的特点。,(2)应用 塑料在汽车上应用非常广泛，汽车用塑料的名称和使用零件见表6-3。,课题二 塑料,课题二 塑料,二、汽车塑料件的位置、名称和车身塑料产品的鉴别方法 1.汽车塑料件的位置、名称 汽车上塑料
15、件的位置和名称见图6-11，括号中代表该塑料的种类。,课题二 塑料,课题二 塑料,2.车身塑料产品的鉴别方法 1)查看压制在塑料部件上的ISO代号，一般在零件拆下后就能看到所标的符号。 2)燃烧鉴别。切下一小片塑料，用镊子夹住放入火中燃烧，查看其火焰颜色、燃烧情况及闻气味。例如，PVC塑料受热后容易熔化，燃烧时火焰呈绿色或青色，有盐酸味;聚烯烃类塑料在燃烧时的火焰没有明显的烟雾，有蜡的气味;聚醋酸纤维素类塑料经点燃后有醋酸味;ABS塑料燃烧时有明显的烟雾产生。 3)焊接法。塑料焊条能与之焊合的即为此种焊条类型质地的塑料品种.市场上能提供的焊条大致有6种。 4)敲击法。用手敲击塑料制品内侧，PU
16、塑料声音较弱，PP塑料声音较脆。 5)打磨法。PU塑料用砂纸打磨后没有粉末，而PP塑料则有粉末。PU塑料易被划伤即塑料不易被划伤等。,课题二 塑料,三、废旧塑料回收与利用 通常以填埋或焚烧的方式处理废旧塑料，焚烧产生的大量有毒气体会造成二次污染，填埋会占用较大空间，塑料自然降解需要百年以上，且析出的添加剂会污染土壤和地下水等。目前，废塑料处理技术的发展趋势是回收利用，但现在废塑料的回收和再生利用率低，技术水平还不够完善。 废旧塑料的回收方法主要包括以下几种：,1.直接燃烧,2.熔融再生,课题三 玻璃,玻璃是一种非晶态固体，具有许多优良性质，经过特殊处理后，又可得到各种不同的特殊性能，因此玻璃是
17、现代工业不可缺少的材料。 一、车用玻璃的性能、种类及特点用途 1.车用玻璃的性能特点及要求 (1)特点 汽车上的车窗和灯具使用的材料是玻璃，玻璃具有抗拉强度低、抗压强度高、硬度较高、韧性很差、耐热性较差(经过热处理后，可提高其耐热性)的特点;但玻璃有良好的化学稳定性，对酸、碱的腐蚀具有较强的抵抗能力，化学性能稳定，良好的绝缘性能，可用于制造各种绝缘器材和电学仪器。玻璃最突出的特点是具有良好的光学性质，主要是玻璃的透明性和折光性。 (2)要求 玻璃是汽车上具有重要功能的外装件。汽车上使用的玻璃主要是窗玻璃，对玻璃的透明性、耐候性、强度及安全性有很高的要求。在现代汽车中，玻璃不仅仅是一种功能性外装件，而且还兼顾了保证开阔视野、良好的乘坐环境、降低空气阻力和美观等多种功能。玻璃优良的造型设计，可以有利于降低汽车的空气阻力，减少燃料的消耗。现代汽车流行的曲面风窗玻璃使汽车的造型更加美观实用。,
