Materjalid Autoehituses (0)

Sissejuhatus
Autotootjad ning autodisainerid püüavad alatasa vähendada autode mõju keskkonnale. Üks
võimalus on muuta autosid järjest kütusesäästlikemaks, sest kütusetarbimise vähenemisega
muutub ka CO2 emissioon väiksemaks.
Autoehituses on kasutuses mitmesuguseid metalle. Erinevate osade tootmiseks on välja
kujunenud kindlad metallid. Materjali õigest valikust oleneb suurel määral nii detaili kui ka
kogu masina kui service kvaliteet. Metall valitakse lähtudes masina otstarbest, detaili
ülesandest, selle valmistamise viisist ning mitmest muust asjaolust.
Paljud autotootjad üritavad muuta oma autosid keskkonnasõbralikemaks töötades välja
väiksemaid ja kergemaid autosid või viies sisse mootorite kõrgtehnoloogilisi uuendusi.
Autosid on võimalik kergemaks teha kasutades mootori ning kere ehitamisel kaasaegseid
materjale, mis on kerged, tugevad ja vastupidavad.
Kaasaegsed materjalid, nagu näiteks plastmassid, annavad autodisaineritele ka vabaduse luua
aerodünaamilisemaid sõidukeid, mis on jällegi üks mooduseid kütuse säästmiseks.
On veel mitmeid võimalusi, kuidas autod saavad olla keskkonnasõbralikumad. Üheks näiteks
on hübriidautod, mis ühendavad traditsionaalse bensiinimootori elektriliakuga. Saksa
autotootja BMW on välja töötanud auto, mis tarbib kütusena vesinikku ning eraldab õhku
sisuliselt vaid veeauru.
Autotootjad on ühtlasi võtnud tarvitusele meetmeid, et muuta autode ehitamise protsess
võimalikult keskkonnasõbralikuks.
Sõiduauto ja veelgi enam, tuleviku auto, peab vastama väga kõrgetele nõudmistele. Peale selle
suure jõudlusega sõiduk, mis tagab sõidu lihtsuse, turvalisuse ja mugavuse, peab ta vastama
rangetele ja vajalikele keskkonnanõudmistele.
Detaili materjali valikul arvestatakse:
1 Vajadust tagada minimaalse massi juures nõutav tugevus ja jäikus.
2 Vastavust kasutustingimustele (näiteks antifriktsioonilisi omadusi, soojuskindlust,
kulumiskindlust);
3 Maksumust;
4 Tehnoloogiliste omaduste vastavust detaili projekteeritud valmistamisviisile
(stantsitavus, keevitatavus, valatavus, lõiketöödeldavus jne).
5 Masinaehituses kasutatavad metallid jagunevad mustadeks ja värvilisteks
metallideks.
Mustad metallid
Musti metalle kasutatakse nende suure tugevuse ja jäikuse ning suhteliselt madala hinna tõttu
väga laialdaselt. Mustad metallid jagunevad omakorda malmideks ja terasteks.
Malm
Malm on rauasulam, kus on vähemalt 2,14% süsinikku. Malm on heade valuomadustega ning
seejuures ka odavam kui teras, mistõttu tihti on masinate korpused ja kered valatud malmist.
Malmil on ka omadus summutada lööke.
Teras
Uutel autodel, enamik massist on pärit terasest. Aastal 2007 näiteks keskmine auto sisaldas
(1090 kilogrammi) terast ja keskmine maastur ligi 1360 kilogrammi. Enamik autosid nüüd
kaaluvad umbes 1300 kg ja enamus maastureid kaaluvad umbes (1810 kg) - see on palju
terast!
Autodes kasutatakse terast, et luua alus või puuri kere, mis moodustab sõiduki skeletti ja
kaitseb teid avarii toimumisel. Ustes, katused ja isegi kerepaneelide käigus loodud auto
tootmine on valmistatud terasest enamikul autodel täna. Terast kasutatakse ka erinevates
valdkondades üle kogu kere, et mahutada mootor või teised osad. Väljalasketoru
valmistatakse sageli roostevabast terasest.
Terase tootmine on arenenud suuresti, nii et autotootjad saavad teha erinevat tüüpi terasest
erinevaid sõiduki osi, mis on jäik ja mis võib kortsutama taluda erinevaid mõjusid. Need
uuendused autotööstuses aitavad auto teha turvalisemaks
Plastik
Tänapäeva autodes kasutatakse meeletutes kogustes plastikut auto tootmises. Nad
moodustavad umbes 50 protsenti auto ehitusest. See ei ole üllatav, sest plastidel on hea
vastupidavus, odav teha ning võib muutuda peaaegu ükskõik milleks.
Teie armatuurlaud, gabariidid, lülitid, konditsioneer tuulutusavad, ukselingid, põrandamatid,
turvavööd, turvapadjad ning mitmel pool mujal on kõik valmistatud eri tüüpi plastidest.
Lisaks armatuurlaua osadele, on palju pisikesi osi mootoris, näiteks käepide õlimõõtevardal,
on samuti valmistatud plastikust. Kuna nende kergele iseloomule, plaste kasutatakse üha
enam ka kerestruktuurides ja mootorites autotööstuses.
Pikendamine eluiga oma autol. Plastist komponendid on sageli vastupidavamad kui need on
toodetud tavalisest materjalist. Lisaks plastist kattele auto aluspõhjas et kaitsta seda
korrosiooni eest ja aitab oluliselt laiendada auto eluiga.
Plastid on andnud olulisi panuse autoohutusse. Mõned plastist põhinevad uuenduste hulka
kuuluvad tugevdatud pool puitpaneelid, turvapadjad ning turvavööd. Tänu turvavööle on
ainuüksi Ühendkuningriigis kuni 7 830 elu päästetud ja 133 950 rasket õnnetust saanud ära
hoida.
Alumiinium
Maailma auto tootmises, alumiinium on selline uus poiss. Seda kasutatakse üha enam ka auto
maailmas oma kerguse, kuid raske iseloomuga. Aastal 2009, koosnes alumiiniumist umbes 9
protsenti kaalust sõidukitel, võrreldes aastal 1990 kus oli kasutusel ainult 5 ja 2 protsenti
aastal 1970. Alumiiniumit saab kasutada autotööstuses luua kerepaneele kergemaks.
Alustades Acura NSX 1990ndate alguses paljud superautod ehitatud läbi alumiiniumi,
sealhulgas hõõguv Audi R8. Rattad on ka sageli valmistatud alumiiniumist.
Alumiiniumi saab kasutada erinevate auto osades:
 Kere-paneelid (40% kergem auto kere kui terasest)
 Soojusvahetid
 mootoriplokk
 amortisaatorid
 Rattad (kuni 35% kergemad kui teras veljed)
 Vedrustus osad (30-35% kergemad kui teras eelkäijad)
 Sisekujundus & dekoratsioon
Klaas
Mis kasu on autost, kui sa ei näe välja? Nagu ka kumm, on klaas üks Unustatud kangelane
autotööstuses. Samuti on see tugevalt seotud autotööstusega - kui äri langeb oluliselt
autotööstuses, siis klaasi tootjad saavad ka kogeda töökohtade kaotusi.
Klaas on kasutusel paljudes kohtades autos. Ilmselt selle peamine kasutus on luua esiklaasid
et näeksite korralikult jäädes turvaliseks lendavate objektide suhtes. Samuti kasutatakse, et
luua taga ja küljepeegleid, et suurendada oma vaatevälja, mis ümberringi toimub sõidu ajal.
Lisaks tema nõbu klaaskiud on ka tavaliselt kasutuses auto tootmises isolatsioonimaterjalina
autodele. Kuid kui tehnoloogia areneb, kasutatkse klaasi, et luua rohkem uuenduslikke osasi
autodesse. Näiteks saab seda kasutada, et luua navigeerimisvaadet ja läätsed tahavaate
kaameratele et võimaldada juhtidele parem ülevaade sellest, mis on nende taga.
Kumm
Mis on üks asi, kõikidel autod ühist? Nad kõik vajavad rehve. Rehvid on üks neist osadest
mida inimesed peavad enesestmõistetavaks, kuid nad üks oluline osa sõidukil. See on koht,
kus kumm tuleb mängu auto tootmisesse.
Autotööstus on edasiviiv jõud kummitööstuses, sest umbes 75 protsenti maailma loodusliku
kautšuki tootmist läheb kummide tootmiseks. Kummist rehv kaitseb ülejäänud ratast ja selle
sisemisi osasi, mis võib olla hea kütuse kilometraaži ja liiklusohutuse jaoks.
Nahk
Kõige levinum “nahksisu loom” on lehm. Nahksisu ise on üks luksusliku auto põhitunnuseid.
Odavama klassi tootjad proovivad lehma kehakatet asendada kunstnahaga, aga tulemus ei ole
alati kõige parem.
 Lisaks nahale valmistatakse istmekatteid ka veluurist, sametist ning muust materjalist.
Pulbermaterjalid
Pulbermaterjalide olulisema osa (massi järgi) moodustavad konstruktsioonmaterjalid,
laagrimaterjalid e. antifriktsioonmaterjalid, hõõrdmaterjalid e. friktsioonmaterjalid,
elektrikontaktmaterjalid, magnetmaterjalid, poorsed materjalid, kermised, rasksulavad
materjalid. Pulbermaterjalide suurim tarbija on autotööstus ca 2/3.
Pulbermaterjalidest detaile on hulgaliselt olmetehnikas, arvutus- ja paljundusseadmetes.
Pulbermaterjalidest on valmistatud suur osa lõikeriistadest ja kaevandustööriistadest.
Pulberkonstruktsioonmaterjalidel on tavaliste, valatud materjalidega võrreldes struktuurseks
iseärasuseks poorsus. Poorsus (ei tohi ületada 25%) määrab selliste materjalide omadused ja
kasutusala. Materjale poorsusega 16...25% kasutatakse väikestel, poorsusega 10...15%
kergetel, poorsusega 2...9% keskmistel ning poorsusega Enimkasutatavad on raua baasil pulbermaterjalid – pulberterased.
Pulberlaagrimaterjalid e. pulberantifriktsioonmaterjalid on väikese hõõrdeteguriga
poorsed materjalid. Poorid on täidetud vedelate (õlid) või tahkete (grafiit, molübdeensulfiid
MoS2 jms.) määretega. Tuntuimad selle grupi materjalid on raud-grafiit, raud-vask, raud-
vask-grafiit jt.
Pulberhõõrdmaterjalid e. pulberfriktsioonmaterjalid on suure hõõrdeteguriga materjalid
kasutamiseks pidurdus- ja sidurdusseadmetes. Sellised, keerulise koostisega komposiidid
sisaldavad lisaks metalsele tugevust tagavale põhimaterjalile (Cu, Fe, Ni) tahkeid
määrdeid (grafiit, Pb, Sn jt.) ning suurt hõõrdetegurit tagavaid komponente (Al 2O3, SiC,
SiO2 jt.).
Poorseid pulbermaterjale kasutatakse filtrite, soojusisolatsiooni, pneumolaagrite,
poorsete elektroodide jt. toodete tootmisel. On võimalik saada poorseid materjale
poorsusega kuni 90%.
Elektrikontaktmaterjalid on pulberkomposiidid, mis peavad samaaegselt omama väikest
elektritakistust, suurt soojusjuhtivust, elektroerosioonikindlust (kontaktide
lagunemiskindlust sädelahenduste toimel), keevitumiskindlust, samuti keemilist ja
mehaanilist vastupidavust. Ükski metall ega keemiline ühend ei täida kõiki eelnimetatud
nõudeid. Kõiki nõudeid on võimalik täita komposiitmaterjale, näiteks Ag-Mo, Ag-C, Cu-C
jt., kasutades. Avatavate ja liugkontaktide valmistamiseks kasutatakse erinevaid materjale.
Pulbermaterjalide kasutusvaldkonnad
Magnetmaterjalid liigitatakse pehme- ja kõva-magnetmaterjalideks. Toodetakse nii
traditsioonilise koostisega pulbermagnetmaterjale, mida saab toota tavatehnoloogiaid
kasutades (valu, survega töötlemine), kui ka ainuüksi pulbermetallurgiale iseloomulikke
pulbermagnetmaterjale. Viimaste hulka kuuluvad näiteks ferriidid MeO⋅Fe2O3, kus MeO
tähistab eri metallide oksiide (NiO, MgO, BaO, ZnO jt.).
Rasksulavate materjalide all mõistetakse rasksulavaid metalle (W,Mo, Nb, Ta, V, Hf, Zr)
ning rasksulavaid ühendeid: karbiidid (WC, TiC, TaC jt.), nitriidid (TiN, ZnN, TaN jt.),
boriidid, silitsiidid. Sellistest materjalidest tooteid kasutatakse peamiselt kõrgetel
töötemperatuuridel ja neid saab valmistada vaid pulbertehnoloogiat rakendades.
Kermised on keraamilis-metalsed komposiidid, kus keraamilise komponendina kasutatakse
oksiide, karbiide, boriide, nitriide. Kermiseid saab toota vaid pulbermetallurgia meetoditega.
Tuntuimad ja enimkasutatavad on karbiidkermised, eelkõige volframkarbiidi (WC) baasil
karbiidkermised, mida tuntakse ka kõvasulamitena. Kõvasulameid WC-Co, WC-TiC-Co, WC-
TiC-TaC-Co jt. kasutatakse tööriistade, kulumiskindlate ja kuumustugevate detailide
valmistamisel.
Konstruktsioonikeraamika autotööstuses
Konstruktsioonikeraamika suurimaks tarbijaks on autotööstus, eelkõige süüteküünalde näol.
Perspektiivis on auto diiselmootori detailide (kolvid, klapid, silindrihülsid, kepsud jt) osaline
valmistamine keraamikast. Selline mootor ei vaja jahutussüsteemi, on 15% kergem ja
30...40% ökonoomsem. Samuti võib bensiini asemel kasutada madalasordilisi kütuseid nagu
põlevkiviõli, masuut jne. Tänu keraamika väiksemale tihedusele väheneb pöörlevate osade
mass ja inerts.
Enamik metallurgiatehastes toodetavatest terastest töödeldakse pooltoodeteks, valtsmetalliks
– sorditeras, lehtteras (plekk), torud, spetsiaalsed valtstooted. Sorditerase all mõistetakse
selliseid terasprofiile nagu ümarteras, nelikantteras, I-tala, U-tala, rööbas jms. Toodetakse
õmbluseta torusid ja keevistorusid (õmblusega torusid). Spetsiaalse valtsterase hulka
kuuluvad kuulid, tervikrattad, eriprofiilid autoehituse tarvis jms.
Kokkuvõte
Seni valmistatakse sõiduautosid põhiliselt metallist, täpsemalt rauast. Aja jooksul on nimkond
õppinud rauda väga hästi töötlema ja selle sulamitest suudetakse teha täiesti uskumatuid
detaile. Kuid raual leidub ka palju puudusi.
 Ta on raske
 Roostetab
 Terase hind tõuseb , sest teda vajatakse ka mujal.
Plastmassid on rauast kergemad, palju lihtsamalt vormitavad, valmistada saab neid paljudest
toorainetest. Kergem auto võtab vähem kütust.
 Korrosioon aga, nii üllatav kui see ei tundu, esineb ka plastmaterjalidel.
Kasutatud kirjandus
1. http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/13343.pdf
2. http://auto.howstuffworks.com/under-the-hood/auto-manufacturing/5-materials-used-
in-auto-manufacturing.htm#page=1
3. http://www.global-automotive-lightweight-materials-detroit-2014.com/
4. https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00251709/document
5. http://www.resol.com.br/textos/Plastics,%20a%20material%20of%20choice%20for
%20the%20automotive%20industry.pdf
6. https://annaabi.ee/auto-materjalid-o.html
7. https://annaabi.ee/Autot%C3%B6%C3%B6stus-m20140.html