Prof: prof. univ. dr. ing. Corneliu Munteanu Stud: ing. Nicolae Stefanoaea
Adevaratul stramosi al automobilului este reprezentat de motorul si autovehicolul inventate de Etienne Lenoir: motorul cu gaz brevetat in 1860. Adevaratii pionieri in constructia automobilului sunt considerati Lenoir, Delamare - Deboutterville, Daimler, Benz si Ford. Odata cu ei apar si firmele specializate in constructia automobilului.
Un material "usor" folosit de mult timp si cu tehnologie pusa la punct, este aluminiul. Turnat sub presiune, el este folosit pentru blocuri de motoare si carcase, in care sunt incorporate (prin turnare directa sau prin presare), bucse de ghidare din fonta sau aluminiu (rezistent la frecare, cu continut mare de siliciu)
Un succes mai mare este si acela al solidificarii controlate (prin racire comandata local) ceea ce permite influentarea proprietatilor in asa fel incat distribuirea diferita a masei, si vitezele de racire diferite, sa nu conduca la inomogenitati de structura si rezistenta. O caroserie auto astfel executata are o greutate cu circa 20 % mai mica. Energia consumata in proces este mai mare, dar costurile suplimentare sunt compensate prin ieftinirea reciclarii materialului.
Aluminiul a fost obtinut pentru prima data de H.C. Oersted in 1925 si in anul 1927 de F.Wohler. In descrierea proprietatilor aluminiului, Wohler sustinea ca este unul din metalele cele mai usor corodabile Aluminiul este un metal alb-argintiu si care poseda o mare plasticitate. Cristalizeaza in sistemul cubic cu fete centrate fara a mai avea si alte forme alotropice.
Compusi ai Aluminiului si folosirea lor in industria de automobile Sistemul
Aplicatii
Caracteristici speciale
Al/Sic
Pistoane, discuri frana, cuzineti, arbori cotiti
Rezistenta la rupere si la uzare; rigidizare
Al/Al2O3
Componente pentru motoare(scaune supapa, opritori)
Rezistenta la uzare
Al/TiC
Pistoane, biele
Reizstenta la solicitari mecanica ciclice si la uzare
Al/Grafit
Piese pentru autovehicule
Proprietatea de autolubrifiere
Un alt material usor, in renastere utilizatorica, este magneziul (in special in industria auto: carcasa cutiei de viteze si a blocului de aspiratie, componente de directie, suporti, genti de roti, etc.). El este folosit si pentru masini si aparate manuale, produse ale industriei electro, aparate portative pentru comunicatii (Laptop) capete portscule, etc.. Aliajele de magneziu au o capacitate de turnare exceptionala. In comparatie cu aluminiul unde grosimile minime de pereti sunt de 2.5-3 mm in cazul magneziului ele sunt de 1-2 mm, Cu el se pot realiza piese cu suprafete mari si de forme complexe.
De la inceputul erei industriale, otelul si fonta au constituit "inima" progresului din principalele sectoare industriale. In timp ce in tarile dezvoltate se inregistreaza deja o tendinta pe termen lung de reducere a cererii pentru produsele din industriile material - intensive, precum si un declin al intensitatii materiilor prime utilizate, consumul redus de materiale devine un element esential al tehnologiilor de fabricatie din aceste tari; se manifesta nevoia de materiale mai usoare, mai rezistente si mai durabile. Exista problema ridicata de consumul mare de energie inglobata in aceste materiale, dar si de pretul uneori prea ridicat al acestora.In ultimul timp s-a conturat ideea ca extinderea utilizarii a materialelor compozite in sensul aplicarii lor pentru noi subansamble in industria automobilelor nu este posibila, fara a se apela la plasticele armate de inalta calitate.
Materialele compozite, in viitor vor juca din ce in ce mai mult un rol important in executia organelor importante, de greutate mica, specifica pieselor de motor, dar si de transmisie, transmi sie, suspensie. Pentru unele elemente de structura din constructia autovehiculelor, se vor utliza unele materiale laminate mixte din metal-materiale plastice denumite si tip "sandwich" (simplu sau multistratificat). Aceste laminate se compun dintr-un material plastic cuprins intre doua straturi metalice (otel sau aluminiu) , laminarea realizandu-se realizandu -se la cald, sub presiune. Sunt destinate a inlocui otelul, fiind in competitie cu aluminiul, pentru ca acestea reprezinta o combinatie intre greutatea redusa a materialului plastic (polipropilena sau polietilena) si rezistenta, rigiditatea ale otelului respectiv a aluminiului. Se poate obtine o reducere a greutatii cu 50%, pentru o majorare a grosimii laminatului cu 10%. Poseda bune proprietati anticorozive si de izolare termica, rezistenta la caldura, cal dura, la produsele chimice sau petroliere dar si o reducere a pretului de 23 ori fata de otel.
Caracteristici mecanica pentru materiale compozite, otel si aluminiu
Modul E Material
Rezistenta
Axial
Transversal
Rezistenta
Mat. Epoxidic/HM grafit
220
7
Mat. Epoxidic/UHM grafit
303
Mat. Epoxidic/HM grafit
Tractiune
Densitate Forfecare
Axial
Axial
4.8
1200
34
70
7
6.6
760
28
50
85
55
2.1
1500
28
40
1.38
Mat. Epoxidic/HM grafit
50
14
3.4
1800
40
70
2.00
Otel
210
210
79
415
415
240
7.83
Aliminiu 6061 T6
70
70
26
290
290
270
1.60
1.68
In momentul fata fibrele se obtin prin tragere la viteza inalta (2x10-3 cm/s) si pentru aplicatiile uzuale au diametre cuprinse intre 5 μm si 20 μm cu o valoare medie des folosita de 12 μm. In fabricatie fibrele sunt adesea acoperite cu un start protector de silan, titan sau s au un compus de crom pentru a creste adeziunea cu matricea din polimeri. In prezent este comercializata o gama larga de fibre de stica. Figura 3.1 prezinta o fibra de sticla cu grosimea de cca 50 μm.
Primele fibre de carbon au fost produse de Thomas Edison in 1879 fiind utilizate la primele lampi cu incandescenta. In industria moderna utilizarea lor incepe dupa 1950. Exista mai multe metode de preparare a fibrelor de carbon, pornind de la precursori organici. Astfel primele fibre fabricate industrial au fost fibrele bazate pe poliacrilnitril (PAN).
Fabricarea fibrelor de carbon se face pornind por nind de la diferite materiale solide, lichide sau gazoase, continand intre alte elemente si carbon. Aceste produse, pr oduse, numite carboni, se subdivizeaza in mari clase ca: diamant, grafit, pirocarbon, negru de carbon, fibre de carbon, etc, avand texturi, structuri , proprietati fizice si chimice, precum si utilizari net diferite. In cazul diamantului temperatura de topire este de 3727o 3727 o C iar densitatea de 3.510 kg/m3. Aceste clase de carboni sunt determinate de natura materiei prime si de conditiile de tratament sau restrictiile tehnologice impuse: atmosfera, (oxigen O2, azot N2, sau argon A), durata t, temperatura T si in special temperatura cea mai ridicata la care materia prima a fost adusa, presiunea p, radiatia, etc
