International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 1 (47) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
65
KOMPOZITSION MATERIALLARNING AVTOMOBILSOZLIK
SANOATIDA ISHLATILISHI
Kengboyev Sirojiddin Abray o‘g‘li
Toshkent kimyo texnologiya instituti Shahrisabz filiali katta o‘qituvchisi
Xonto‘rayev Sirojiddin O‘ngboy o‘g‘li
Toshkent kimyo texnologiya instituti Shahrisabz filiali talabasi
sirojiddinxonturayev@gmail.com
Tursunova Xumora O‘tkir qizi
Toshkent kimyo texnologiya instituti Shahrisabz filiali talabasi
Annotatsiya:
Maqola mazmuni kompozitsion materiallarning ommalashishi
bilan bog‘liq bo‘lib, kompozitsion materiallardan foydalanish kundan kunga kengroq
miqyosda amalga oshirilmoqda. Avtomobilsozlikda kompozit materiallar ko‘p
yillardan beri qo‘llanilib, har yil ularning qo‘llanilish hajmi ortib bormoqda. Oldin
plastik asosli kompozitsion materiallar (PKM) asosan avtomobil salonini bezatishda
va ko‘p yuklarni ko‘tarmaydigan detallarda qo‘llanilardi, hozir esa plastik asosli
kompozitlar katta o‘lchamdagi korpus detallari uchun qo‘llanilmoqda va xorijiy
kompaniyalar, masalan BMW, Ford, Mercedes, Audi kabi kompaniyalar butunlay
kompozitlardan yasalgan korpusga ega avtomobillar ishlab chiqarmoqda.
Kalit so‘zlar:
uglerod plastmassalari, plastik asosli kompozitsion materiallar
(PKM), uglerod tolali kompozitlar, shisha bilan mustahkamlangan aralashmalar,
avtomobil ishlab chiqarish sanoati, avtomobillar.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В
АВТОМОБИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Аннотация:
Содержание
статьи
связано
с
популяризацией
композиционных материалов, использование которых расширяется с каждым
днем. Композитные материалы уже много лет применяются в автомобильной
промышленности, и объем их использования ежегодно растет. Ранее
полимерные композиционные материалы (ПКМ) в основном применялись для
отделки салона автомобилей и деталей, не несущих большие нагрузки. Сейчас
же полимеры используются для крупных кузовных деталей, и зарубежные
компании, такие как BMW, Ford, Mercedes, Audi, выпускают автомобили с
кузовом, полностью изготовленным из композитов.
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 1 (47) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
66
Ключевые слова:
углеродные пластики, полимерные композиционные
материалы (ПКМ), углеродные волокнистые композиты, стекловолокнистые
композиты, автомобильная промышленность, автомобили.
USE OF COMPOSITE MATERIALS IN THE AUTOMOTIVE INDUSTRY
Abstract:
The content of the article is related to the growing popularity of
composite materials, as their use is expanding day by day. Composite materials have
been used in the automotive industry for many years, and their application volume is
increasing every year. Previously, polymer composite materials (PCMs) were
primarily used in car interior decoration and in parts that did not bear heavy loads.
Now, however, polymers are being utilized for large div components, and foreign
companies such as BMW, Ford, Mercedes, and Audi are producing cars with bodies
made entirely of composites.
Keywords:
carbon plastics, polymer composite materials (PCM), carbon fiber
composites, glass fiber composites, automotive industry, automobiles.
Kirish. So‘nggi yillarda plastik asosli kompozit materiallar sanoatning har
qanday sohasidagi funksiyalari biroz o‘zgargan. O‘tgan asrning 60-yillarida,
V.I.A.M. rahbari, SSRIlik Fanlar akademiyasining a’zosi, akademik Aleksey
Tixonovich Tumanovning taklifi bilan Sobiq Ittifoqda kompozit materiallar ishlab
chiqarishni to‘liq tashkil etish boshlangan [1]. Polimerlar tobora murakkab detal va
qismlarda qo‘llanila boshladi. Shunday qilib, ular konstruktsiyaviy jihatdan
murakkab va mas'uliyatli, nisbatan kichik, lekin muhim bo‘lgan mashina va
mexanizmlar qismlarini ishlab chiqarishda qo‘llanilmoqda, shu bilan birga plastik
asosli kompozitlar tobora ko‘proq katta o‘lchamdagi korpus qismlarini ishlab
chiqarishda ishlatilmoqda, bu qismlar sezilarli yuklarni ko‘taradi. Hozirgi kunda
plastik asosli kompozit materiallar (PKM) asosiy konstruktsiyaviy materiallardan biri
bo‘lib qoldi. Bundan tashqari, bir nechta xorijiy kompaniyalar allaqachon butunlay
plastik avtomobillarni ishlab chiqarishni boshlaganliklarini e’lon qilishdi.
Adabiyotlar tahlili. Kompozit materiallarni shubhasiz ravishda nafaqat hozirgi,
balki kelajakdagi sanoat ishlab chiqarishining eng istiqbolli mahsulotlari sifatida
tasniflash mumkin. FGUП "VIAМ"da "Materiallar va ularning qayta ishlash
texnologiyalarining rivojlanishi strategik yo‘nalishlari 2030 yilgacha" deb nomlangan
dastur ishlab chiqilgan bo‘lib, ushbu tahliliy sharh 13-raqamli kompleks ilmiy
yo‘nalishni amalga oshirish doirasida bajarilgan [2].
Kompozit materiallar — bu birinchi navbatda uglerod tolalaridan tayyorlangan
mahsulotlardir, ular, masalan, avtomobil ishlab chiqarishda ko‘p yillardan beri
qo‘llanilib kelinmoqda va har yil bunday materiallarning qo‘llanilishi hajmi ortib
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 1 (47) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
67
bormoqda. Uglerod tolasining eng muhim afzalligi — uning kam zichligi va yuqori
mustahkamligi. Uglerod plastmasasi po‘latdan 5 marta, alyuminiydan esa 1,8 marta
engil. Avtomobilsozlikda kompozitlarni qo‘llash transport vositasining massasini 20-
25% ga kamaytirishga imkon beradi, buning natijasida dvigatelning samaradorligi
sezilarli darajada oshadi va yoqilg‘i sarfi kamayadi.
Uglerod tolalari sintetik va tabiiy tolalardan plastik asosli kompozitlar asosida
ishlab chiqariladi. Ishlash rejimi va dastlabki xom ashyo turiga qarab, turli
tuzilmalarga va turli xususiyatlarga ega materiallar olinadi. Bu kompozit
materiallarning asosiy afzalligi hisoblanadi, chunki ular ma’lum maqsadlar uchun
dastlabki belgilangan xususiyatlarga ega bo‘lib yaratilishi mumkin [3, 4].
Kompozit materiallarni avtomobil ishlab chiqarishda sanoat miqyosida
qo‘llashda taniqli etakchilar sifatida Yaponiya va AQShni tan olish mumkin. Birinchi
bo‘lib, konstrukturlar va ishlab chiquvchilar engil motorli aviatsiyadan o‘zlashtirgan
narsalaridan biri - bu korpus panellarini kompozit materiallardan deyarli har qanday
shakl va o‘lchamda shakllantirish imkoniyatidir. Shuning uchun, shisha plastmassalar
va uglerod plastmassalari darhol "Formula-1" bolidlarini qurishda qo‘llanila
boshlandi. Shisha plastmassadan yoki uglerod plastmassasidan yasalgan korpusni
deyarli qo‘lda shakllantirishga to‘g‘ri kelardi, barcha texnologik jarayonlar doimiy va
uzluksiz nazorat ostida bo‘lishi kerak edi.
Shisha tolasi bilan mustahkamlangan kompozit materiallarning kuchli
elementlarini tahlil qilish va sinovdan o‘tkazish kutilmaganda shuni ko‘rsatdiki, zarba
energiyasini asosiy darajada o‘zlashtiradigan konstruktsiya elementlari sifatida
kompozitlar metallga qaraganda sezilarli darajada zaifroq – kamida ikki barobar.
Shunday qilib, plastiklar va plastmassalarni avtomobil konstruktsiyasiga joriy etish
kutilgan natijalarni bermadi va yuqori sifatli po‘lat va engil qotishmalarga bo‘lgan
asosiy dominatsiyani saqlab qoldi.
Kompozit materiallar konstruktsiyaning massasini deyarli 30% ga kamaytiradi,
shuningdek, kompozit materiallardan tayyorlanadigan qismlar ishlab chiqarish
texnologiyalari ham o‘zgardi. Hozirda ular (metall uzellar kabi) robotizatsiyalashgan
liniyalarda ishlab chiqarilmoqda. Montajni soddalashtirish uchun, qismlarni
shakllantirishda boshqa qismlar bilan ulanadigan joylarda metall elementlar
(mustahkamlash elementlari) preslanadi. Bunday usul, payvandlash, boltli va rivetli
ulanishlarni qo‘llash imkonini beradi [5].
Tadqiqot metodologiyasi. Endi avtomobil sanoatida PKM qo‘llanilishining
rivojlanish prognozini ko‘rib chiqaylik. IHS kompaniyasining mutaxassislari
(Kolorado shtati, AQSh) avtomobil ishlab chiqarishda plastik asosli kompozitlarning
qo‘llanilishi ortib borishini prognoz qilmoqdalar (1-rasm).
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 1 (47) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
68
1-rasm. 2032 yilgacha uglerod kompozitlarini qo‘llash prognozi (Ming ton.
yiliga).
Hozirgi kunda o‘rtacha bir avtomobilda taxminan 200 kg plastik materiallar
mavjud, ammo 2020 yilga kelib, bu ko‘rsatkich 350 kg ga yetadi. Bunday
ma’lumotlarni tahliliy kompaniya IHS taqdim etmoqda. Ammo uglerod asosli
plastmassalar segmentida yanada katta taraqqiyot kutilyapti – ularning qo‘llanilishi
2030 yilga borib 3 baravarga oshadi – 3,4 ming tondan 9,8 ming tonnaga.
IHS kompaniyasining mutaxassislari shuningdek, avtomobil ishlab chiqarish
sanoati tez rivojlanayotgan va kimyo sanoati uchun juda jozibali soha ekanligini
ta’kidlamoqda. Agar 2003 yilda avtomobillar ishlab chiqarish yillik 56,9 million dona
bo‘lsa, 2020 yilga kelib bu ko‘rsatkich 104,1 millionga yetadi. Ko‘plab boshqa
sohalar kabi, ushbu bozorning o‘sishi asosan Xitoy tomonidan ta’minlanadi [6].
Hozirgi kunda avtomobil komponentlari uchun xom ashyoni tarkibida plastik
asosli kompozitlar (avtomobilning o‘rtacha narxidan foiz sifatida) metallarni ortda
qoldirib, uchinchi o‘rinda turadi (2-rasm). Texnik mahsulotlar ishlab chiqarishda
plastik materiallarni qo‘llash quyidagi afzalliklarni ta’minlaydi:
•
Konstruktsiyaning og‘irligini yuqori mustahkamlikni saqlab qolgan holda
kamaytirish;
•
Elektron mustahkamlik, chiziqlarni buzishga chidamlilik va ark (kamon)
chidamlilik bo‘yicha yuqori xavfsizlik darajasi;
•
UV nurlanishiga nisbatan yuqori chidamlilik;
•
Mahsulotlarning ranglarini yaratishda rang beruvchilarni qo‘llash imkoniyati.
2-rasm. Avtomobilsozlik sanoatida ishlatiladigan materiallar.
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 1 (47) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
69
PKMni avtomobilda qo‘llash uning massasini 15-30% ga kamaytirishga imkon
beradi, va massa 100 kg ga kamaytirilganda, har 100 km masofada yoqilg‘i sarfini
0,5 l ga kamaytiradi.
Tahlil va natijalar. Amerikalik avtomobil ishlab chiqaruvchilariga nisbatan,
ularning o‘rtacha yengil avtomobilning umumiy massasida plastik asosli kompozitlar
ulushi 11-13% ni tashkil etadi, Rossiyada ishlab chiqarilgan yengil avtomobillarda bu
raqam faqat 4-9% ni tashkil etadi (3-rasm).
3-rasm. Turli xil avtomobil modellarida plastik asosli kompozitlarning og‘irligi
Ekspertlar fikriga ko‘ra, bu holat ikki asosiy omil bilan izohlanadi. Bir
tomondan, ichki brendlar (Lada Kalina, Lada Priora) shartli zamonaviy modellarda
plastik asosli kompozit komponentlarining past ulushini ushbu modellarning ishlab
chiqilishida nisbatan konservativ yondashuv bilan izohlash mumkin. Yangi ichki
avtomobillarni ishlab chiqishda dizaynerlar va muhandislar mavjud avtomobil
zavodlarining texnik imkoniyatlarini, shuningdek, lokal avtomobil komponentlari
bozorining real holatini hisobga olishga majbur bo‘lishadi: yangi yirik ishlab
chiqarishdagi avtomobil loyihasida bunday qismlar va materiallarni ishlatishni ko‘zda
tutish tavsiya etilmaydi, chunki ular hatto kelajakda ham ishlab chiqarish mumkin
bo‘lmaydi. Ikkinchi tomondan, avtomobil komponentlari ishlab chiqaruvchilari
uchun plastik asosli kompozit qismlarni seriyali ishlab chiqarishga noqulay, agar
bunday qismlar partiyasi iqtisodiy jihatdan asoslangan minimal miqdordan kam
bo‘lsa. Ya’ni, lokal avtomobil komponentlari sanoati rivojlanish uchun zarur bo‘lgan
turtki olmaydi, shu jumladan, ichki avtomobil sanoati yetarlicha ko‘p avtomobillar
ishlab chiqarmasligi sababli ichki avtomobil sanoati ishchilari bilan taqqoslaganda,
xorijlik hamkasblar bu sohada o‘zlarini yanada ishonchli his qilmoqdalar [7].
BMW kompaniyasi i3 elektromobil modelining sanoat ishlab chiqarishini tashkil
qilish uchun 533 mln dollar sarmoya kiritgan. BMW i3 yangi elektromobilining
korpusi asosan uglerod plastmasasidan tayyorlangan bo‘lib, bu elektr batareyasining
massasini 250-350 kg ga oshirishga imkon berdi. Aslida, korpus sintetik materialdan
tayyorlangan bo‘lib, uglerod tolasi bilan mustahkamlangan. Bunday materialdan
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 1 (47) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
70
yasalgan korpus po‘latdan 50% yengil va alyuminiydan 30% yengilroq. Yangi
materialdan tayyorlangan strukturaviy elementlar alyuminiy korpus panellari bilan
osonlik bilan birlashtirilishi yoki metallizatsiyalanishi mumkin (4-rasm) [8].
4-rasm. BMW modeli.
2013 yilda Ford kompaniyasi Fusion yengil avtomobil modelini taqdim etdi, u
o‘zining seriyali oldingi avlodidan 25% yengilroq bo‘lib, bu uglerod tolasi asosidagi
kuchlanishli konstruktsiyalarni, o‘rindiqlar, asboblar paneli va kartorning ishlab
chiqarilishida qo‘llanilishi hisobiga erishildi. Mercedes konserni ham uglerod
tolalarini qo‘llaydi, bu materiallardan ayrim metall komponentlarni almashtirish
uchun foydalaniladi. Ular, masalan, motorlarning korpuslarini va ta’sirchan tizimning
murakkab tuzilishini ishlab chiqarishda ishlatiladi. Yangilangan SL65 Black Series
modelida bu yangiliklar tufayli avtomobil og‘irligi taxminan 170 kg ga kamaydi, bu
esa avtomobilning samaradorligini oshirishga yordam berdi.
Audi avtomobil gigantining mutaxassislari ham o‘z mahsulotlarida plastik asosli
kompozit-kompozit
materiallarni
kengaytirilgan
qo‘llanishiga katta e’tibor
qaratmoqda. Masalan, konsern barcha prujinalarni yuqori mustahkamlikka ega
bo‘lgan shisha tolali plastik asosli kompozitlardan tayyorlashni rejalashtirmoqda.
Faqat ushbu komponentlarning yangi ishlab chiqilishi prujinalar massasini 40% ga,
avtomobillarni esa 5 kg ga kamaytiradi, natijada yoqilg‘i sarfi kamayadi. Shisha
tolasi bilan birga, mahsulotlarda uglerod plastiklari va alyuminiy qotishmalari ham
qo‘llaniladi.
Ilmiy-texnikaviy birlashma "Ural" (Chelyabinsk shahri, Rossiya) "KamAZ"
zavodi uchun uglerod plastikasidan tayyorlangan 20 xil detallarning yetkazib
berilishini amalga oshiradi. Masalan, bunday detallardan biri – gaz yoqilg‘isi bilan
ishlaydigan avtomobillar uchun yuqori bosimli balon. Har bir mashinada bunday
balonlardan olti dona mavjud bo‘lib, ular tormoz tizimida ishlatiladi. Hozirgi kunda
po‘lat namunalarini qo‘llashdagi asosiy muammo shundaki, ular zanglaydi, lekin
kompozit materiallardan tayyorlangan qismlar aslida "abadiy" bo‘ladi [9].
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 1 (47) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
71
5-rasm. Avtomobilsozlik sohasidagi kompozitsion materiallar.
Rossiyada yuqori проxodimlikka ega ko‘p o‘qli g‘ildirakli mashinalar ishlab
chiqarilmoqda, masalan, ZIL-BAZ-135, uning kabinasi, motosektsiyasi va qoplamasi
kompozit materiallardan yasalgan, hamda suzuvchi g‘ildirakli mashina ZIL-1E5P,
uning tasma (ramkasiz) korpusi kompozitlardan ishlab chiqarilgan. Polimer-kompozit
materiallardan (ПКМ) bir nechta detallarning, jumladan, korpuslar, karosalar,
ramkalar, kabinalar, prujinalar, yonilg‘i baklari, g‘ildirak chetlarining yaratish
tajribasi kompozit materiallarning g‘ildirakli mashinalarda keng qo‘llanilish
imkoniyatlarini ko‘rsatmoqda [10].
2015 yilda ishlab chiqarish boshlangan yangi avlod "Ural NEXT" avtomobilida
yuqori mexanik xususiyatlarga ega va ishlab chiqarish texnologiyasini
ta’minlaydigan zamonaviy quyish plastik asosli kompozitlari - poliamid (PA) va
polidi-ciklopentadien (PDCPD) qo‘llanilgan. Ushbu plastiklar asosan Rossiyada
ishlab chiqarilgan. 2016 yil yozida "Ural" zavodida tashkil etilgan test-drayvda,
haqiqiy sharoitlarga yaqin bo‘lgan sharoitda, ishtirokchilar, shu jumladan, yuk
mashinasining plastik asosli kompozit qopqog‘ini sinab ko‘rishdi - og‘ir bolg‘alar
bilan ko‘plab zarbalar berildi, natijada qopqoqda hech qanday deformatsiya izlari
paydo bo‘lmadi.
Rossiya mahalliy avtomobillarida PCM ulushi
FGUP "VIAM" tomonidan teng kuchga ega uglerod to‘qimasi (art. 3692)
asosida ishlab chiqilgan VKU-45/3692 ug‘liplastik va T-25 to‘qimasi va epoksiidli
bog‘lovchi VSE-34 asosidagi VPC-53/T-25 shisha plastik materiallar ishlab
chiqilgan. Ushbu materiallar tezkor quvvatli vertolyotlarning yuk tashuvchi
tizimlarining
konstruktsiyalarida
qo‘llanilishi uchun mo‘ljallangan bo‘lib,
shuningdek, avtomobilning yuk ko‘taruvchi qismlarini (korpus, karosa, ramka,
prujinalar) ishlab chiqarishda foydalanilishi mumkin.
Avtomobil markasi
Avtomobillardagi kompozitlarning ulushi, kg
Lada
94-98
Kirovets K-744P
150-160
Kamaz
40
Ural
40
International scientific journal
“Interpretation and researches”
Volume 1 issue 1 (47) | ISSN: 2181-4163 | Impact Factor: 8.2
72
Xulosa. Yuqori mustahkamlik, plastiklik, issiqlikka chidamlilik, past zichlik
kabi afzalliklar kompozitlarga an'anaviy materiallar - yog‘och, metall, toshlarni
tobora ko‘proq almashtirish imkonini beradi. Birinchidan, detallarni ishlab chiqarish
tsiklini bir necha daqiqaga qisqartirish, bu esa ularni ommaviy ishlab chiqarishni
amalga oshirish va zarur uskunalar sonini kamaytirishga imkon beradi. Ikkinchidan,
ularning qabul qilinadigan bozor narxini ta’minlash, bu birinchi vazifa bilan ham,
asliy materiallar narxini kamaytirish bilan ham bog‘liqdir.
Adabiyotlar:
1. Каблов Е.Н. В истории ВИАМ Петр Дементьев занимает особое место //
Крылья Родины. 2017. №1. С.1-2.
3. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и
технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы
и технологии. 2012. №S. С. 7-17.
4. Каблов Е.Н. Материалы нового поколения - основа инноваций,
технологического лидерства и национальной безопасности России // Интеллект
& Технологии. 2016. №4. С. 41-46.
5. Vicari A. Will Carbon Fiber Find Widespread Use in the Automotive
Industry? // Composites today. 2015. №3. P. 3-10.
6. Мирный М.М. Автомобили будущего будут на 75% из пластика //
Композитный мир. №3. С. 5-10. 2015.
7. Мирный М.М. Автомобилестроение как драйвер спроса на полимерную
продукцию // Информационно-аналитический справочник. 2014. С. 15-18.
8. BMW оригинальным образом оказались впереди по конструкции новой
7-серии. URL: http://www.1gai.ru/techno-cars/514689-bmw-originalnym-obrazom-
okazalis-vperedi-po-konstrukcii-novoy-7-serii.html (дата обращения: 17.04.2017).
9. Кичигин А.С. Пластмассовая эволюция // Нефтехимия РФ. 2016. №2. С.
1-4.
10. Сабитов А.А. Применение в автомобилестроении композиционных
материалов. Иркутск: Иркутский техникум машиностроения, 2016. С. 5-6.
