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大家知道,塑料用于汽車的主要作用是使汽車輕量化,從而達(dá)到節(jié)油、高速的目的。發(fā)達(dá)國家將汽車用塑料量作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志。德國、美國、日本等汽車大國的塑料用量最大,如德國的汽車用塑料量為260KG/輛,占用材料的15.6%。
改性尼龍工程塑料主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件,主要品種是增強(qiáng)PA6、增強(qiáng)PA66、增強(qiáng)阻燃PA6導(dǎo)熱散熱PA6等產(chǎn)品。
一、在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件上的應(yīng)用
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊的環(huán)境及對塑料的要求,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件大致可以分為進(jìn)排氣系統(tǒng)部件、冷卻系統(tǒng)部件、燃料系統(tǒng)部件和傳動(dòng)系統(tǒng)部件等。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的“心臟”,因而對其周邊部件所用材料的要求十分苛刻,首先由于熱的輻射、傳導(dǎo)、對流,這些部件要經(jīng)受長期熱的環(huán)境,一般要經(jīng)受-40℃~140℃左右的溫度環(huán)境條件;同時(shí)也要經(jīng)受道路上的飛砂石的沖擊;還應(yīng)耐汽車所用的油品,如汽油、柴油、潤滑油等,洗滌劑、長效防凍劑、制動(dòng)液、蓄電池酸液、油中各種添加劑、醇類、高溫水等的侵蝕;要經(jīng)受壓力和振動(dòng)負(fù)荷,由于發(fā)動(dòng)機(jī)外形尺寸的縮小和減少發(fā)動(dòng)機(jī)分隔室,可以降低汽車的體積和質(zhì)量,以達(dá)到降低能耗的目的,但是,隨著分隔室的減小,阻火壁變薄,汽車在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),振動(dòng)噪聲大。針對這些嚴(yán)酷的工作環(huán)境、結(jié)構(gòu)部件本身的要求,對用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件的工程塑料,必須具有下列性能。
①.具有足夠的強(qiáng)度,彈性模量及沖擊強(qiáng)度,特別是低溫沖擊強(qiáng)度。
②.要有良好的減振,耐摩擦磨耗及防噪聲的性能。
③.要具有耐油(如汽油、柴油、潤滑油等)洗滌劑、長效防凍劑、制動(dòng)液、蓄電池酸液、油中各種添加劑、醇類等的性能。
④.用于冷卻系統(tǒng)部件,還要具有較好耐水解性和耐熱變形性。
⑤.要具有優(yōu)良的熔融流動(dòng)性和成型加工性,因?yàn)檫@些部件大多采用注射成型方法成型,有的部件結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,特別是進(jìn)氣岐管,如采用熔芯法制造,是低速壓注射成型,因此,樹脂必須要有較好的熔融流動(dòng)性,否則是難于成型的。
⑥.要求制品要有優(yōu)良的表面性能,特別是進(jìn)氣岐管的表面要光滑。
⑦.要求制品要有足夠的精度,尺寸穩(wěn)定性,長期使用功能不變;要有良好的經(jīng)濟(jì)性。
⑧.要求塑料的廢料和廢舊部件,能回收循環(huán)使用。
由于發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件主要是發(fā)熱和振動(dòng)部件,其部件所用材料大多數(shù)是玻璃纖維增強(qiáng)尼龍。這是因?yàn)槟猃埦哂休^好的綜合性能,用玻璃纖維改性后的尼龍,主要性能得到很大地提高,如強(qiáng)度、制品精度、尺寸穩(wěn)定性等均有很大地提高。(另外,尼龍工程塑料是發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件的理想材料)
二、進(jìn)氣岐管,發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)部件最重要的是進(jìn)氣歧管,它位于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)中央,是一種形狀復(fù)雜的中空部件,進(jìn)氣歧管是發(fā)動(dòng)機(jī)周邊重要部件之一,過去一般用鋁或鑄鐵制造,鋁制進(jìn)氣歧管質(zhì)量為4.5~7.3KG,尼龍制的進(jìn)氣歧管質(zhì)量為2.2~3.4KG。進(jìn)氣歧管的基本功能是將汽油和空氣按一定比例混合成“混合氣”,通過它在汽化器分配到發(fā)動(dòng)機(jī)的各氣缸中。近年來的趨勢是不用汽化器,直接將汽油在進(jìn)氣歧管和進(jìn)氣口用噴射的方式加入,此時(shí)的進(jìn)氣歧管的作用之一是控制空氣進(jìn)入各氣缸,而且,汽油和空氣的混合要迅速進(jìn)行。目前德國的寶馬汽車公司,在發(fā)動(dòng)機(jī)上采用了以35%玻璃纖維增強(qiáng)尼龍為原料制造的進(jìn)氣歧管。美國福特汽車公司與杜邦公司合作,共同用35%玻璃纖維增強(qiáng)PA66制造進(jìn)氣歧管等等。聚酰胺改性進(jìn)氣歧管有下優(yōu)點(diǎn)
①.輕量化,與鋁制歧管相比輕,聚酰胺進(jìn)氣歧管質(zhì)量減少40%~60%,可以節(jié)省能量。
②.進(jìn)氣歧管的成本降低40%~50%,聚酰胺進(jìn)氣歧管的制備方法目前主要采用熔芯法和振動(dòng)焊接法,都是注射成型方法的改進(jìn),成型工序少(幾個(gè)部品一次成型)加工部件少,節(jié)省加工工時(shí),提高了生產(chǎn)性,降低了安裝成本。
③.聚酰胺進(jìn)氣歧管內(nèi)表面光滑,對氣流阻力小,可提高燃油效率。由于聚酰胺的導(dǎo)熱性低于鋁,燃油噴嘴和進(jìn)入空氣的溫度較低,這不僅可以改善熱起動(dòng)性,還可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和扭矩,改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能,減少廢氣排放。
④.降低噪聲,這是因?yàn)榫埘0繁旧砭哂袦p震消音和耐磨耗的性能。
⑤.設(shè)計(jì)自由度較大,特別是熔芯法制歧管時(shí),設(shè)計(jì)自由度大。
三、發(fā)動(dòng)機(jī)周邊冷卻系統(tǒng)部件,發(fā)動(dòng)機(jī)周邊冷卻系統(tǒng)主要有散熱器、散熱器水箱、水泵、風(fēng)扇等。目前大多數(shù)散熱器是鋁制造的,改性尼龍導(dǎo)熱散熱材料,專注散熱器配件,與銅和鋁制散熱器比,減輕了質(zhì)量,降低了成本,導(dǎo)熱效果與金屬一樣,散熱器是由多層尼龍薄板組成,冷卻液流過這些薄板,利用其表面積特別大的尼龍薄板散熱。材料物性以下參考
導(dǎo)熱散熱材料一般物性表
基本項(xiàng)目 | 測試數(shù)值 | 單位 | 標(biāo)準(zhǔn) |
比重 | 1.40 | g/cm3 | GB/T1033.1-2008 |
外觀 | 白色 | ||
電氣性能 | 測試數(shù)值 | 單位 | 標(biāo)準(zhǔn) |
抗漏電(絕緣) | 550 | V | CTI |
抗電壓擊穿AC | 6580 | V | GB1408-2006 |
物理性能 | 測試數(shù)值 | 單位 | 標(biāo)準(zhǔn) |
熱變形溫度 | 238 | °C | ASTM D 648 |
熱傳導(dǎo)系數(shù) | 5.5-.12 | W/(m*K) | GB/T10297-1998 |
散熱系數(shù) | 2080 | W/㎡°C | GB/T10297-1998 |
成型收縮率(水平) | 0.28 | ASTM D 955 | |
成型收縮率(垂直) | 0.24 | ASTM D 955 | |
熔體流動(dòng)速率 | 27.6 | g/10 min | GB/T3682-2000 |
吸水率 ( 23°C/24hrs ) | 0.34 | % | ISO62 |
吸濕性 (23°C / 50% RH) | 0.06 | % | ISO 62 |
力學(xué)性能 | 測試數(shù)值 | 單位 | 標(biāo)準(zhǔn) |
拉伸強(qiáng)度 | 135.2 | MPa | GB/T1040.2-2006 |
斷裂應(yīng)力 | 36.7 | MPa | GB/T1040.2-2006 |
斷裂伸長率 | 30.9 | % | GB/T1040.2-2006 |
彎曲強(qiáng)度 | 112 | MPa | GB/T1040.2-2008 |
彎曲模量 | 5948 | MPa | GB/T1040.2-2008 |
懸臂梁沖擊強(qiáng)度(有缺口) | 15.6 | KJ/㎡ | GB/T1040.2-2008 |
懸臂梁沖擊強(qiáng)度(無缺口) | 52.8 | KJ/㎡ | GB/T1040.2-2008 |
洛氏硬度 | 110 | ||
阻燃性能 | 測試數(shù)值 | 單位 | 標(biāo)準(zhǔn) |
阻燃性 | V0 | 級(jí) | UL 94 |
氧指數(shù) | 42.8 | GB/T2406.2-2009 |
為了減輕質(zhì)量,提高耐熱性,散熱器上下水箱全部用塑料制造,要求塑料能耐熱水和長效防凍液的侵蝕,還要具有一定的抗蠕變性、耐疲勞性和防振動(dòng)性,抗翹曲變形性良好。用玻璃纖維增強(qiáng)PA66的比較理想的材料,如耐水解、耐熱水和長效防凍液的改性PA66汽車水室料
改性PA66加纖30%耐水解材料物性表(供參考)
隨著加工技術(shù)的進(jìn)步,發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件以塑代鋼是汽車發(fā)展的主要方向。
萬瀚塑膠在發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件改性尼龍樹脂化實(shí)例,請參考如下,關(guān)系到材料價(jià)格的機(jī)密,本人就不寫公司材料的編號(hào)了,請多多諒解!!
萬瀚塑膠發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件改性尼龍樹脂化實(shí)例
部位 | 部件名稱 | 所用材料名稱 | 成型方法 | 目的或效果 |
進(jìn)氣系統(tǒng) | 客氣進(jìn)氣歧管 | 增強(qiáng)PA6/PA66 | 注射熔芯法或振動(dòng)焊接法或DSI法或DRI法 | 輕量,提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能,降低噪聲,防銹,降低成本 |
進(jìn)氣組件 | 增強(qiáng)PA66 | - | 輕量,降低成本 | |
客氣濾清器 | 增強(qiáng)PA6/PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
客氣導(dǎo)入諧振器 | 增強(qiáng)PA6或PP0/PA | 吹塑 | 輕量,降低噪聲和成本 | |
穩(wěn)壓器 | 增強(qiáng)PA6 | 注射 | 輕量,降低噪聲和成本 | |
客氣進(jìn)氣管 | PA6/PA11 | 吹塑 | 輕量,降低成本和操作性 | |
調(diào)節(jié)閥體 | 無機(jī)填充PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
廢氣排放過濾器 | 增強(qiáng)PA6 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
廢氣管懸架 | 增強(qiáng)PA6 | 注射 | 輕量 | |
冷卻系統(tǒng) | 散熱器片 | 導(dǎo)熱散熱PA6 | 注射 | 輕量,提高傳熱效率 |
散熱器水箱 | 增強(qiáng)耐水解PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
散熱器水室 | 增強(qiáng)耐水解PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
散熱器支架 | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
散熱器端蓋 | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
冷卻進(jìn)水管 | 增強(qiáng)PA6 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
冷卻出水管 | 增強(qiáng)PA6 | 注射 | 輕量,提高耐如性 | |
水泵葉輪 | 增強(qiáng)PA66 | 注射熔芯法 | 輕量,提高水泵性能 | |
恒溫器蓋 | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
冷卻風(fēng)扇 | 增強(qiáng)PA6/66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
冷卻風(fēng)扇罩 | 增強(qiáng)PA6/66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
恒溫器殼體 | 增強(qiáng)PA6 | 注射 | 輕量,提高耐熱性 | |
調(diào)水閥 | 增強(qiáng)PA6 | 注射 | 提高耐熱性能 | |
燃料系統(tǒng) | 燃料噴射器 | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 |
燃料管(接發(fā)動(dòng)機(jī)頂部) | 增強(qiáng)PA66 | 擠出 | 輕量,耐腐蝕,降低成本 | |
油盤 | PA66 | 擠出 | 輕量,耐油 | |
油過濾網(wǎng) | PA11 | 擠出 | 輕量,耐油 | |
油過濾器蓋 | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
加油器蓋 | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 輕量,降成本,彩色 | |
油面指標(biāo)器 | PA | 注射 | 降低成本,彩色 | |
燃料導(dǎo)軌 | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 輕量,耐腐蝕 | |
各種燃油管 | PA12 PA11 | 擠出 | 輕量,耐油使用方便 | |
傳動(dòng)系統(tǒng) | 皮帶拉緊滑輪 | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 提高性能,輕量 |
鏈輪導(dǎo)軌 | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 輕量,提高性能 | |
控制開關(guān) | 增強(qiáng)PA66 | 注射 | 輕量,降低成本 | |
速度計(jì)數(shù)齒輪 | PA66 | 注射 | 輕量,降低噪音 | |
調(diào)速齒輪 | PA6/66 | 注射 | 輕量,降低噪音 |
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