Автомобильная керамика
Керамика — это высокопрочный материал, выкованный путем экстремального нагрева неорганических, неметаллических минералов, горных пород или глины. Керамика, используемая для изготовления керамики и других предметов, также имеет важное значение для автомобильной промышленности. Автомобильная керамика помогает достичь прочности, долговечности и надежной функциональности в автомобильных двигателях и других деталях транспортных средств.
Существуют различные виды автомобильной керамики.
-
Цирконий
-
Глинозем
-
Силикат магния
-
Кордиерит
-
Нитрид кремния
Эти виды керамики предпочтительны в основном потому, что они многократно выдерживают различные условия, такие как высокие температуры внутреннего сгорания и трения, электрические токи, химическую коррозию и структурное напряжение из-за постоянного изгиба и деформации.
Они используются для изготовления различных компонентов, таких как датчики, каталитические нейтрализаторы, тормозные системы и блоки цилиндров, среди многих других элементов. Они обладают высокой термостойкостью и намного легче обычных металлов. В этой статье рассматриваются некоторые из этих керамических компонентов, их применение и преимущества по сравнению с обычными материалами.
Преимущества автомобильной керамики
Преимущества автомобильной керамики
Высокая термостойкость
Это самое важное преимущество керамических автомобильных деталей перед традиционными металлическими автодеталями. Поскольку большинство операций в автомобиле генерируют сильное тепло, эти детали должны быть изготовлены из материала, который может многократно выдерживать экстремальные температуры, не поддаваясь тепловому удару. Большинство упомянутых выше автомобильных керамик обладают надежной термической стабильностью, что делает их идеальным материалом для производства автомобильных компонентов.
Прочный и надежный
Керамика обладает высокой устойчивостью к износу или коррозии и, в первую очередь, невосприимчива к химическому повреждению. Автомобильные детали из керамики служат долго, повышая надежность и снижая расходы на техническое обслуживание. Замена требуется реже по сравнению с некоторыми обычными металлическими компонентами.
Автомобильная керамика легче
Автомобильная керамика легче металлических материалов, таких как железо и сталь. Поэтому она является революционным решением для большинства автопроизводителей, стремящихся оптимизировать снижение веса в своих производствах. Более легкие автомобили достигают лучшей экономии топлива, лучше управляются и выбрасывают меньше токсичных газов в окружающую среду. Это делает керамику выбором номер один для большинства современных автопроизводителей.
Экологически чистый
Керамика является важнейшим компонентом для устройств экологической устойчивости в автомобиле. Поскольку эти устройства расположены в высокотемпературной выхлопной системе для улавливания и смягчения вредных газов и частиц, керамика имеет важное значение для их термостойких возможностей. Таким образом, керамика играет огромную роль в достижении экологической устойчивости в автомобильной промышленности.
Использование автомобильной керамики в проектировании и производстве транспортных средств
Использование автомобильной керамики в машиностроении и производстве
Используется в керамических тормозных дисках и колодках
Керамические тормозные диски являются практичным решением для вождения в условиях высокой производительности и интенсивного стресса. Когда транспортные средства тормозят на высоких скоростях, выделяется много тепла. Интенсивное давление и высокие температуры могут привести к расплавлению и деформации обычных железных тормозных дисков.
Постоянное нагревание и охлаждение могут привести к их износу и образованию трещин с течением времени. Автомобильная керамика, с другой стороны, решает эту проблему, предлагая тормозные диски с высокой устойчивостью к нагреву, трению и давлению. Более легкий вес керамических тормозных дисков также является дополнительным преимуществом для эффективного вождения, поскольку они улучшают управляемость и маневренность и способствуют лучшей экономии топлива.
Техническое обслуживание обычных систем задних барабанных тормозов также может стать головной болью. Это в основном связано с пылью, которая обычно скапливается на тормозной накладке. Если пыль не очищать регулярно, она может снизить эффективность тормозной системы, вызвать царапины на тормозной накладке барабана и привести к раздражающему пронзительному визгу при торможении. Керамические тормозные диски и керамические барабанные накладки решают эту проблему, поскольку они обладают более высокой теплостойкостью и фрикционной стойкостью, а значит, и меньшей пылевой угрозой.
Датчики
Современные автомобили имеют несколько датчиков, которые в цифровом виде передают компьютеризированные показания на приборную панель. Большинство этих датчиков изготовлены с керамическим покрытием, поскольку они расположены в тех частях автомобиля, где постоянно действуют экстремальные температуры и высокое давление. К ним относятся датчики кислорода, датчики давления масла и датчики указателя уровня топлива, среди многих других. Керамика также предпочтительна для этих датчиков, поскольку она биосовместима с различными сортами моторного масла и топлива.
Датчики кислорода в выхлопных системах обычно изготавливаются из керамического материала, например, диоксида циркония, с платиной для расщепления кислорода. Цирконий эффективно проводит ионы кислорода, но также может выдерживать высокие температуры в системе сгорания, эффективно контролируя соотношение воздуха и топлива и передавая точные показания для впрыска топлива.
Ceramics также производит прочные корпуса и линзы для датчиков обнаружения и определения дальности света. Эти датчики являются революционным технологическим изобретением, которое помогло достичь полной автоматизации в автотранспортных средствах, производя беспилотные автомобили. Ceramics обеспечивает долговечность и надежность этих лидарных датчиков. Датчики температуры состоят из керамических переменных резисторов с высокой термостойкостью, которые передают точные показания температуры масла на приборную панель для мониторинга.
Датчики давления изготовлены из керамики, которая выдерживает постоянную деформацию и устойчива к коррозии.
Экологичные выхлопные системы
В то время как мир борется за снижение вредных выбросов, современные дизельные двигатели теперь оснащены различными технологическими устройствами для снижения выбросов вредных углеродных газов в атмосферу. Одним из таких изобретений является каталитический нейтрализатор, который помогает расщеплять и окислять вредные газы, такие как закись азота, окись углерода и углеводороды, посредством химических реакций в менее вредные газы для выбросов.
Сердечник каталитического нейтрализатора в основном изготовлен из кордиерита — керамического материала, синтезированного из магния, алюминия и кремния, способного выдерживать высокие температуры выхлопных газов. Керамическое ядро выполнено в виде сотовой структуры, покрытой редкоземельными металлами, такими как родий, платина и палладий. Они облегчают реакции восстановления и окисления для расщепления вредных выхлопных газов. Эта керамическая подложка обеспечивает термостойкую поверхность для этой реакции.
Дизельные сажевые фильтры также содержат керамический монолит в форме сот с крошечными канавками, которые помогают задерживать сажу и другие твердые токсичные частицы из выхлопных газов. Это обеспечивает более чистую окружающую среду и предотвращает выброс черного дыма, обычно связанного с дизельными двигателями. Задерживающая сетка в DPF изготовлена из керамического материала, который устойчив к высоким температурам выхлопных газов, проходящих через него. Керамика обеспечивает долговечную работу DPF.
Тепловые камеры двигателя и камеры сгорания
Автомобильная керамика, такая как карбид кремния, используется для облицовки внутренних стенок камеры сгорания двигателя. Это связано со способностью материала выдерживать высокие температуры сгорания, достигающие более 1000 градусов по Цельсию, не будучи уязвимым к тепловому удару. Высокое давление, прикладываемое во время сжатия, также легко выдерживает этот материал, обеспечивая надежность и долговечность двигателя.
Роторы турбокомпрессора
Турбокомпрессоры сжимают воздух из выхлопа во впускной коллектор двигателя, чтобы увеличить крутящий момент и производительность двигателя. Из-за постоянного высокоскоростного вращения и горячих выхлопных газов, проходящих через впускной коллектор, роторы должны быть изготовлены из очень прочного материала. Керамический материал, такой как нитрид кремния, идеально подходит для изготовления этого компонента, поскольку он прочный и имеет низкую плотность.
Свечи зажигания
Оксид алюминия — это керамический материал, используемый в производстве свечей зажигания. Этот компонент двигателя транспортного средства создает высоковольтную электрическую искру, которая воспламеняет смесь воздуха и топлива в камере сгорания, запуская процесс сгорания.
Постоянное искрообразование высокого напряжения создает высокие температуры, которые могут быстро разрушить обычные металлы и другие материалы. Поэтому высокие термостойкие свойства керамики являются важнейшим требованием при изготовлении этого компонента для обеспечения надежной работы и долговечности элемента.
Механические уплотнения и подшипники
Механические уплотнения и подшипники в различных частях двигателя и трансмиссии транспортного средства должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать экстремальное давление, напряжение, тепло и постоянное движение без быстрого износа и выхода из строя. Керамика является надежным материалом для изготовления этих важнейших механических компонентов.
Циферблаты, корпус и линзы
Прочность и долговечность керамики делают ее хорошим выбором для изготовления эстетических компонентов интерьера, таких как циферблаты и экраны информационно-развлекательных систем. Поскольку с ними постоянно возятся, они должны быть устойчивы к износу. В то время как традиционные пластиковые и хромированные циферблаты быстро изнашиваются и выцветают, керамика, как правило, держится лучше.
Автомобильная керамика также необходима для изготовления прочного корпуса для компьютерного блока, внутреннего освещения и других датчиков. Фары, видеорегистраторы и парковочные камеры также имеют линзы из керамического стекловолокна, которые более прочны и устойчивы к царапинам, чем обычное стекло.
Электроизоляция
Электромобили широко используют керамику для изоляции аккумуляторов, систем питания, систем зарядки и других электрических компонентов. Керамика является предпочтительным материалом для изготовления изоляционных панелей в этих транспортных средствах из-за ее электрического сопротивления и термической стабильности. Электромобили также используют керамику для изготовления радиаторов и систем охлаждения.
Заключение: Автомобильная керамика
Автомобильная керамика — идеальное решение для устойчивого автомобилестроения. Теперь автопроизводители могут добиться снижения веса, экологической устойчивости, долговечности и надежности с их помощью.
Их устойчивость к нагреву, износу и усталости при растяжении является революционным достижением, которое автомобильная промышленность с тех пор использовала и продолжает использовать, чтобы облегчить жизнь владельцам и производителям транспортных средств. Автомобильная керамика — это будущее автомобильной инженерии.