Autoehituse Materjalid (0)

 
Markus Põder  
 
MATERJALID AUTOEHITUSES 
REFERAAT 
Õppeaines:  TEHNOMATERJALID  
Mehaanikateaduskond 
Õpperühm: MI 21 
Juhendaja :  lektor  Annika Koitmäe  
 
 
 
Tallinn 2014 
SISUKORD 
Sissejuhatus .......................................................................................................................................... 4 
1. 
Mustad metallid ............................................................................................................................ 5 
 
1.1.
Teras ................................................................................................................................... 5 
1.1.1 
Roostevaba  teras ................................................................................................................ 5 
1.1.2 
Terase kasutusalad autoehituses [5] ................................................................................... 5 
 
1.2.
Malm  .................................................................................................................................. 6 
1.2.1 
Hallmalm  ............................................................................................................................ 6 
1.2.2 
Malmi kasutusalad autoehituses [5] ................................................................................... 7 
2. 
Mitte mustmetallid ja nende  sulamid  ........................................................................................... 8 
 
2.1.
Vask ................................................................................................................................... 8 
 
2.2.
Pronks ................................................................................................................................ 8 
 
2.3.
Messing  .............................................................................................................................. 8 
 
2.4.
Alumiinium  ........................................................................................................................ 9 
 
2.5.
Magneesium  ....................................................................................................................... 9 
 
2.6.
Mitte mustmetallide kasutusalad [5;7] ............................................................................... 9 
3. 
Polümeermaterjalid ehk  plastid  .................................................................................................. 11 
 
3.1.
Plastide head omadused [9] ............................................................................................. 11 
 
3.2.
Plastide halvad omadused ................................................................................................ 11 
 
3.3.
Polüuretaan (PUR) ........................................................................................................... 11 
3.3.1 
Polüuretaanisolatsiooni eeliseks  on ................................................................................. 11 
 
3.4.
Polüvinüülkloriid (PVC) .................................................................................................. 12 
 
3.5.
Polüamiid (PA) ................................................................................................................ 12 
 
3.6.
ABS  plastik  ...................................................................................................................... 12 
 
3.7.
Plastid autoehituses .......................................................................................................... 13 
2 
 
Kokkuvõte .......................................................................................................................................... 14 
Viidatud allikad .................................................................................................................................. 15 
 
3 
 
SISSEJUHATUS 
Kirjutan  referaadi  teemal  autoehituse  materjalid.  Kuna  oli  võimalus  lisada  ka  tudengivormeli 
osasid,  siis  referaadi  esitlus  sisaldab  ka   FEST   14  vormelit.  Autoehituses  on  kasutusel  väga  palju 
erinevaid  materjale.  Praegu  on  ühiskonnas  peamine  materjali  liik  autodel  metallid.  Täpsemalt  on 
metalle  autodel 80% ja  plaste 20%. Kuid ühiskond on  liikumas  üha rohkem  selle poole,  et  autod 
sisaldaks üha enam plastikuid, sest need on tunduvalt kergemad.  
Materjali  valikut  aga  piirab  selle  otstarve  eesmärk.  Puhtal  kujul  ei  saa   materjalidest   väga  häid 
tulemusi.  Tulemust  aga  parandab  kui  teha  ainetest  sulamid.  Sulamid  annavad  detailidele  oluliselt 
parema kvaliteedi nende töö ja omaduste näol. 
4 
 
1.  MUSTAD METALLID 
1
 
.1. Teras 
Teras  on  sulam,  mille  põhikomponent  on  raud  ning  mis  muude  elementide  kõrval  sisaldab  kuni 
2,14%  süsinikku,  pärast  seda  protsenti  nimetatakse  sulamit  juba   malmiks .  Malmil  ja   terasel   on 
oluline  erinevus:  terast  on  võimalik  plastselt  deformeerida,  kuid  malmil  jääkdeformatsioone  ei 
esine, kuna malm puruneb.  
Süsinikterased  on  kõige  laiemalt  kasutatavad  sulamid  üldse,  kuid  vastavalt  otstarbele  on  terase 
koostis  erinev.  Kristallstruktuuri  järgi  võib  süsiniku  ja  raua  sulam  olla:  tsementiit,   austeniit , 
martensiit  või   perliit .  Ühes  tükis  terases  on  tavaliselt   esindatud   kõik  kolm.  Süsinikusisaldus  teeb 
raua kõvemaks ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam. [1] 
1.1.1  Roostevaba teras 
Roostevaba teras on õhu, vee ning mitmesuguse agressiivse keskkonna korrodeerivale toimele vastu 
pidav  teras.  Tuntuimad  roostevaba  terase  tüübid  on  roostevaba   kroomteras   ja  kroomnikkelteras. 
Roostevabast terasest on näiteks valmistatud agressiivse keskkonna mõjutatud masinaosi. [2] 
1.1.2  Terase kasutusalad autoehituses [5] 
  Auto  kere  
  Poldid, mutrid  
  Õõtsad 
   Laagrid  
   Võllid  
   Hammasrattad  
  Kardaan 
  Ja paljud muud erinevad detailid 
5 
 
1
 
.2. Malm 
Kui rauasulamis on üle 2,14 % süsinikku, nimetatakse seda malmiks. Süsiniku protsent sulamis ei 
ole  tavaliselt  suurem  kui  4.  Malm  erineb  terasest  selle  poolest,  et  malmi  pole  võimalik 
toatemperatuuril plastselt deformeerida, kuna malm puruneb. Malm on heade valuomadustega ning 
seejuures  ka  odavam  kui  teras,  mistõttu  tihti  on  masinate   korpused   ja  kered  valatud  malmist. 
Malmid ,  kus  kogu   süsinik   või  suurem  osa  sellest  on  vabas  olekus  grafiidina.  Need  malmid  on 
tuntud  grafiitmalmidena (tuntumad neist on hallmalmid). 
Malmil  on  ka  omadus   summutada   lööke.  Samas  on  malmil  halb   keevitatavus .  Malmi 
külmkeevitamisel kasutatakse spetsiaalseid elektroode,  traate , kaitsegaase ja töövõtteid. Vaatamata 
sellele  on  külmkeevitamisel  saadud   liide   kerge  purunema,  kuna  temperatuuride  vahest  tekivad 
malmi kergesti  praod . Seetõttu soovitatakse malmi enne kuumutada kuni 600°C ning alles seejärel 
keevitada. [3] 
1.2.1  Hallmalm 
Selles   malmis   esineb   süsinik   grafiidina  lehe  või   lille   kujuliselt.   Hallmalmi   markeeritakse 
Cy4,Cy20,Cy45 kus arv malmi margis iseloomustab tõmbetugevust.  Hallist  malmist valmistatakse 
detaile  valamise  teel.  Hallmalmi  ei  saa  sepistada.  Keevitada  saab  aga  halvasti.  Lõiketöötlemisel 
tekib  palju  metallitolmu.  Tavaliselt  on  kristalliseerumisel  tekkinud   grafiit   liblejas.  Niisuguse 
grafiidiga malmi tema murdepinna hallist värvusest tulenevalt nimetatakse hallmalmiks. Liblegrafiit 
vähendab  malmi  tõmbetugevust  ning  eriti   plastsust   (katkevenivus  A  on  peaaegu  null,  sõltumata 
metalse   põhimassi  struktuurist).  See-eest  sõltuvad  surve-tugevus  ja   kõvadus   peamiselt  metalse 
põhimassi  struktuurist.  Kuna  hallmalmi  struktuur  kujuneb  malmikristalliseerumisel  ja   valandi  
jahtumisel  vormis,  siis  on  hallmalm  kõige  odavam  ja  seda  kasutatakse  tööstuses  laialdaselt. 
Hallmalmi  metalne  põhimassi struktuur võib olla perliit, perliit+ferriit või ferriit. Vastavalt sellele 
nimetatakse  malmi  perliit-,  ferriitperliit-  või  ferriithallmalmiks.  Suurima  tugevusega  on 
perliithallmalm (nimeta-takse ka kvaliteetmalmiks). [4] 
 
 
6 
 
1.2.2  Malmi kasutusalad autoehituses [5] 
  Mootori plokk  
  Piduri trumlid 
  Torustiku liited  
  Hammasrattad 
  Auto tõste seade 
 
7 
 
2.  MITTE MUSTMETALLID JA NENDE SULAMID 
2
 
.1. Vask 
Vask on punaka värvusega, sepistatav, valtsitav ja traadiks tõmmatav metall. Ta on hea  soojus - ja 
elektrijuht . Kuumutamisel õhus kattub vask musta värvusega vaskdioksiidi  kihiga . Kuivas õhus on 
vask  püsiv.  Niiskes  õhus  tekib  vaskesemete  pinnale  aja  jooksul  korrosiooniprotsessi  tagajärjel 
pruuni  või  roheka  värvusega  paatinakiht.   Rohekas   paatinakiht,  mida  mõnikord  näeme  vanadel 
vaskesemetel, tekib väga aeglaselt. 
Vaske toodetakse vaskpüriidist. Toorvasest eraldatakse vask  leek - või elektrolüütilise rafineerimise 
teel.  Elektrolüütilise rafineerimise teel  saadav vask  on  puhas  (99,99%).  Puhast  vaske tähistatakse 
keemiliselt Cu . Masinaehituses on kasutatakse vase  sulameid . Tähtsamad vase sulamid on pronks 
ja messing. 
Elektrotehnikas on kasutuses aga puhas vask. [6] 
2
 
.2. Pronks 
Pronks  on  vase  sulam  tina,  plii,  alumiiniumi  ja  teiste  elementidega.   Pronksid   jagunevad 
tinapronksideks  ja  tinavabadeks  pronksideks.  Pronksid    töötlemisviisi  järgi  jaotatakse   survega  
töödeldavateks ja valupronksideks. Valupronks sisaldab 77% vaske, 11% alumiiniumi, 6% rauda ja 
6%  niklit . Pronks on vähesel määral levinud autotööstustes. [6] 
2
 
.3. Messing 
Messinguks e valgevaseks nim vase ja tsingi Zn (kuni 45%) sulamit. Messing, mis sisaldab vähem 
kui 10%  tsinki  kannab  nimetust  tombak. Mida suurem on messingis tsingi sisaldus seda hapram ta 
on.  Messingid  jaotatakse  survega  töödeldavaks  ja  valu  messinguks.  Valumessing  sisaldab  näiteks  
66%  vaske,  23%  tsinki,  6%  alumiiniumi,  3%  rauda.  Alumiiniumi,  mangaani,   nikli ,  räni  vähene 
(kuni 1%) lisamine parendab messingite omandusi. [6] 
8 
 
2
 
.4. Alumiinium 
Alumiiniumi  saadakse  boksiidist  elektrilise  rafineerimise  teel.  Alumiiniumit  tähistatakse  A999 
kõige puhtam, A98, A97 jne. Puhas alumiinium on  plastne  ja mitte eriti kõva elektrit ning soojust 
hästi  juhtiv.  Masinaehituses  kasutatakse  peamiselt  alumiiniumisulameid.  Sulamite  saamiseks 
lisatakse  alumiiniumile  kas  vaske,  magneesiumi,  räni,  tsinki,  niklit  võimangaani. 
Alumiiniumisulamid   jagunevad  survega  töödeldavateks  ja  valusulamiteks.  Survega   töödeldavad  
sulamid  jagunevad  kahte  rühma  termiliselt  mittetöödeldavad  ja  termiliselt  töödeldavad.  Esimesse 
rühma  kuuluvad  sulamid  mangaaniga  (1…1,6%)  ja  magneesiumiga  (2…2,8).  Tulevikus  on  aina 
enam autodel detaile alumiiniumist. [7] 
2
 
.5. Magneesium 
Magneesiumi  iseloomustab:  väike  tihedus,  madal  sulamistemperatuur,  väga  hea   soojusjuhtivus , 
väga hea vibratsioonisummutus ja  kalduvus  kalestumisele plastsel deformatsioonil. 
Tugevus  sõltub  puhtusest  ja  mikrostruktuurist.  Alumiiniumiga  võrreldes  on  magneesium 
kolmandiku  võrra  kergem.  Korrosioonikindluse  poolest  jääb  magneesium  alumiiniumile  alla. 
Magneesium  on  hästi  lõiketöödeldav  ja  keevitatav,  kuid  ta  pole  nii  plastne  ja  ka  nii  hästi 
külmsurvetöödeldav kui alumiinium. 
Hind on alumiiniumiga võrreldes kõrgem. 2000.a kasutati Euroopas  sõiduauto  kohta ca 3 kg Mg, 
tulevikus prognoositakse kasvu 100 kg- ni. [8] 
2
 
.6. Mitte mustmetallide kasutusalad [5;7] 
  Õhupuhastajad 
   Elektroonika  
  Mutrid 
  Niplid 
  Plokikaas 
   Kolvid  
   Sisselaskekollektor  
   Radiaator  
  Erinevad korpused 
9 
 
  Veermiku osad 
  Keredetailid 
   Karter  
  Veljed 
10 
 
3.  POLÜMEERMATERJALID EHK PLASTID 
3
 
.1. Plastide head omadused [9] 
  väike tihedus (kerged, 840… 2200 kg/m3) 
  ei vaja  viimistlust  
  odavad 
  lihtsalt töödeldavad 
  enamikel plastidel ka suur hõõrdetegur 
  head dielektrikud, isolaatorid ja heli summutavad omadused 
Plastide osakaal auto massist on ca 15% (mahust palju enam). Lähema 5 aasta jooksul suureneb see 
prognooside järgi 20%- ni. Seega 1000 kg kaaluvast autost moodustavad plastid 200 kg. 
3
 
.2. Plastide halvad omadused 
Negatiivsete omadustena saab nimetada väikest kuumuspüsivust ja madalat tugevust. Plastid  pole 
kraapimiskindlad,  vananevad  ning   vananedes   kaotavad  oma  omadused.  Tänapäevastel 
komposiitmaterjalidel  on  neid  puudusi  vähendatud  klaaskiu  või  süsinikkiu  lisamisega.  Süsiniku 
lisamisega saab tõsta  plasti  elektrijuhtivust nii, et neid saab galvaniseerida. [9] 
3
 
.3. Polüuretaan (PUR) 
Polüuretaanil  on  eriti  head  soojusisolatsiooni  ja  heli-isolatsiooni  omadused.  Soojusjuhtivus  on  on 
0.021 W/mk. [10] 
3.3.1  Polüuretaanisolatsiooni eeliseks on 
  kerge erikaal ja  suurepärane  tugevuse suhtes tihedusega 
  Vuukideta isolatsioon  
  Nakkub enamuse materjalidega nagu metall, puit, betoon jpm 
11 
 
  Talub kuuma bitumenit, lahjasid hapeid ja ka tugevaid lahuseid, õli, rasva, bensiini 
  Võib värvida 
  Isekustuv materjal 
  Ei hallita, ei mädane, ei roosteta ega roisku 
  Niiskuskindel 
Polüuretaanil on eriti head soojusisolatsiooni ja heli-isolatsiooni omadused. Soojusjuhtivus sõltuvalt 
tihedusest on 0.021-0,027 W/mk. [10] 
3
 
.4. Polüvinüülkloriid (PVC) 
Polüvinüülkloriid (PVC) on valge tahke aine. Tal on head  dielektrilised  ja plastilised omadused, aga 
väike temperatuurikindlus (laguneb üle 100 ºC juures). PVC on püsiv vee, hapete, leeliste, soolade 
vesilahuste  ja  naftasüsivesinike  suhtes.   Plastifikaatorite   abil  saab  polüvinüülkloriidist  valmistada 
mitmesuguste  omadustega  materjale.  Antud  materjali  on  kasutatud  juba  üle  30  aasta.  40% 
plastifikaatorit sisaldav materjal on elastne ja külmakindel. Polüvinüülkloriid ei põle. Autotehnikas 
valmistatakse  PVC–st  happeaku  anumaid  ja  separaatoreid.  Vanaaegsetel  autodel  olid  PVC-st 
katuse- ja küljepolstrid jms.. PVC  torusid  ühendatakse lahustuva liimiga, keermete või äärikutega. 
Töötemperatuur on kuni +60oC. [11] 
3
 
.5. Polüamiid (PA) 
Polüamiid  (PA),  millele  on  lisatud  3…5%   grafiiti   kannab  ka  nime  kapron,   nailon ,  niplon  jms. 
Polüamiid on väikese soojusjuhtivusega antifriktsioonne materjal.  Teda saab liimida ja keevitada. 
Detaile  valmistatakse  survevalu  teel.  Polüamiidkiudainest  valmistatakse  rehvikoort,  filtrimaterjali, 
tekstiile. Autotehnikas kasutatakse hammasrataste ja vedrude valmistamiseks. Kevlar on PA eriliik, 
mille   tõmbetugevus   on  võrreldav  terastraadiga  ja  teda  kasutatakse  kuulikindla   vesti   ning  kiivrite 
valmistamiseks, samuti moodsate autorehvide valmistamiseks. [11] 
3
 
.6. ABS plastik 
ABS  plastik  on  laialdaselt  kasutatav  termoplastik,  millest  valmistatakse  kõiksugu  kergeid  ning 
vastupidavaid survevalutooteid. Näiteks elektroonikaseadmete korpuseid, kiivreid,  golfi  kepi päid, 
autode keredetaile, LEGO klotse. [13] 
 
 
12 
 
3
 
.7. Plastid autoehituses 
Tabel 1. Plastid ja auto [13] 
Plasti nimetus  
Lühend  
Omadused  
Kasutamine  
Polüpropüleen  
PP  
Odav, hea tugevus, 
Põrkeraud, kaitsekatted, 
soodne hind  
õhufiltri kere, mahutid  
Polüetüleen   
PE  
Odav, hea tugevus,hea 
Kütusepaak, aknapesupaak  
keemiline püsivus, 
vananemiskindel  
Polüuretaan  
PUR  
Hea helisummutus, hea 
Istmepolster, lagi , 
soojusisolaator, elastne  
armatuurlaud  
Akrüülonitriilbutadieen-
ABS  
Tugev, mõõdutäpne, 
Iluvõred, rattakilbid, 
stürool   
galvaniseeritav  
tulekorpused jm.  
Polüamiid  
PA  
temperatuuristabiilne, 
Mootorikatted, 
püsiv, jäik, vananeb 
sisselaskekollektor, 
aeglaselt  
pistikud   
Polüvinüülkloriid  
PVC  
Odav, põleb raskesti, 
Põhjakaitse, juhtmekate, 
kulumiskindel  
siseviimistluse pealispind  
Polüoksümetüleen  
POM  
Keemiliselt ja termiliselt  Pistikud, kinnitusdetailid, 
stabiilne, 
laagridetailid, uusimad  
kriimustuskindel, vähe 
armatuurlauadetailid  
roomav   
Polükarbonaat  
PC  
Läbipaistev, UV-kindel,  Laternaklaasid, keredetailid  
löögikindel,  
Polüetüleentereftalaat  
PET  
Suur tõmbetugevus, jäik,  Turvavööd, tekstiilid, 
gaase  mitteläbilaskev  
katted   
Polübutüleenftalaat  
PBT  
Jäik, kuumuskindel, 
Põrkeraua- ja keredetailid, 
mõõdutäpne, hea 
pistikud, 
elektriisolaator  
elektroonikaseadmete 
korpused 
13 
 
KOKKUVÕTE 
Tänapäeva ja tuleviku  ideoloogia  autoehituses seisneb ökonoomsuses. See võib  tulla auto  kergest 
kaalus kui auto on sõidus või siis sellest, et auto saab lasta taaskasutusse. Kõigele paneb piiri ette, 
aga turvalisus. 
Suur  rõhk  on  ikka  ja  alati  ka  vastupidavusel.   Insenerid   teevad  uue  auto  mudeli  koostamisel  väga 
palju analüüse arvuti põhjal ja siis proovitakse  vastupidavust  ka praktikas.  
Ühesõnaga võib öelda, et materjalidel ei ole  piire , tuleb lihtsalt koostada parim sulam detailile tema 
tööks. 
 
14 
 
VIIDATUD ALLIKAD 
1.  Allikas:  http://et.wikipedia.org/wiki/Teras, kasutamise kuupäev : 22.04.2014 
2.  Allikas:  http://et.wikipedia.org/wiki/Roostevaba_teras , kasutamise kuupäev: 22.04.2014 
3.  Allikas:  http://et.wikipedia.org/wiki/Mal m, kasutamise kuupäev: 22.04.2014 
4.  Allikas: 
https://sites.google.com/site/terased/2-mustad-metallid-ja-nendesulamid/2-1 -
malmid, kasutamise kuupäev: 22.04.2014 
5.  Allikas: 
http://www.google.ee/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CEMQFjAC
&url=http%3A%2F%2Flearn.hackney.ac.uk%2Fmod%2Fresource%2Fview.php%3Fid%3
D46381%26redirect%3D1&ei=sj9YU4fWLMWs4ASMkICgCg&usg=AFQjCNEbe4kAo9J
dFeET3tym1OpTEBcsVA&sig2=2BDrwV82tnDsJWK7WCHHeg&bvm=bv.65397613,d.b
GE, kasutamis kuupäev: 22.04.2014 
6.  Allikas: 
https://sites.google.com/site/terased/4-mittemustmetallid-ja-nende-sulamid/4-1 -
vask-ja-vase-sulamid, kasutamise kuupäev 22.04.2014 
7.  Allikas: 
https://sites.google.com/site/terased/4-mittemustmetallid-ja-nende-sulamid/4-2 -
alumiinium-ja-alumiiniumi-sulamid, kasutamise kuupäev: 22.04.2014 
8.  Allikas: 
http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2164/Metallid.zip/muud_ 
vrvilised_metallid.html, kasutamise kuupäev: 22.04.2014 
9.  Allikas: 
http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2164/Plast.zip/index.html, 
kasutamise kuupäev: 22.04.2014 
10. Allikas:  http://okk.ee/poluuretaan/ , kasutamise kuupäev: 22.04.2014 
11. Allikas: 
http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2164/Plast.zip/termoplastid 
.html, kasutamise kuupäev 22.04.2014 
12. Allikas: 
http://www.google.ee/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0CDEQFjAB
&url=http%3A%2F%2Fwww.tud.ttu.ee%2F~t094266%2F2. semester %2FKMP-
0250%2FKOMPOSIITMATERJALID%2520TERMOPLASTIDE%2520BAASIL% 2520 %
15 
 
2596%2520ABS%2520PLASTIK.doc&ei=Z1JYU-aRL-
ON4wSq7IGwCQ&usg=AFQjCNGv7uy3eOaYUL0UFPqSLSsoF_6tRg&sig2=tLJpvHj9K
NHQV-PradhKtA , kasutamise kuupäev 22.04.2014 
13. Allikas: 
http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2164/Plast.zip/plastid_ 
ja_auto.html, kasutamise kuupäev 22.04.2014 
 
16