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這些高性能塑料可以代替金屬用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周
在汽車輕量化的過(guò)程中，使用塑料來(lái)減輕汽車重量仍然是制造商的一項(xiàng)重要計(jì)劃。一般塑料的比重為0.9~1.5，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料比重也不會(huì)超過(guò)2，而金屬材料中，A3鋼的比重為7.6、黃銅為8.4、鋁為2.7，這使得塑料成為現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)汽車減重的主要手段之一。目前，無(wú)論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件，塑料用量都在不斷地增加。并且隨著工程塑料綜合性能的不斷提高，發(fā)動(dòng)機(jī)周邊、塑料車窗、車門、骨架甚至更多的汽車關(guān)鍵部件都開始使用塑料。那么，當(dāng)前塑料在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊有哪些最新應(yīng)用呢?小編匯總了一些相關(guān)的資訊，讓我們來(lái)一睹為快吧!
帝斯曼：可媲美PEEK 的新型PPA材料
在不影響安全及舒適性能的條件下，縮小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸、在有限的空間內(nèi)靈活設(shè)計(jì)是當(dāng)前車輛設(shè)計(jì)中面臨的巨大挑戰(zhàn)。帝斯曼深信，在助力整車制造企業(yè)及其零部件和系統(tǒng)供應(yīng)商滿足二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中，F(xiàn)orTii Ace將扮演重要角色。
帝斯曼在2016年K展上正式推出了這款可在某些領(lǐng)域媲美PEEK 的新材料，F(xiàn)orTii全球業(yè)務(wù)經(jīng)理Konraad Dullaert曾表示，“ForTii Ace材料的目標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域包括動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、底盤和熱管理應(yīng)用等。同時(shí)，受益于ForTii Ace的各項(xiàng)優(yōu)異性能，許多采用壓鑄設(shè)計(jì)的工業(yè)應(yīng)用也可使用ForTii Ace作為金屬替代材料。”
ForTii® Ace是一種基于4T化學(xué)的聚鄰苯二甲酰胺(PPA)，具有一系列優(yōu)異的機(jī)械、熱學(xué)及化學(xué)性能，適用于高溫條件下對(duì)長(zhǎng)期強(qiáng)度有要求的應(yīng)用領(lǐng)域。ForTii Ace的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為160℃，顯著高于其他聚鄰苯二甲酰胺材料，包括現(xiàn)有的ForTii各等級(jí)產(chǎn)品，比PA66至少高出80℃。ForTii Ace甚至比PEEK更能耐受各種汽車油脂、化學(xué)物質(zhì)等。
目前市場(chǎng)上替代汽車金屬壓鑄件的熱塑性塑料，大多數(shù)在應(yīng)用于125℃以上的溫度時(shí)，機(jī)械性能會(huì)大幅度的下降。而ForTii Ace不會(huì)，憑借較高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度以及結(jié)晶度,ForTii Ace的機(jī)械性能和耐熱老化性均優(yōu)于那些基于聚酰胺6T、9T和10T的聚鄰苯二甲酰胺競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品?？梢哉f(shuō)，F(xiàn)orTii Ace是唯一一款芳香族化合物重量比超過(guò)50%的聚鄰苯二甲酰胺產(chǎn)品 。
憑借其優(yōu)異的耐化學(xué)性和機(jī)械性能，F(xiàn)orTii Ace的某些規(guī)格產(chǎn)品在特定應(yīng)用中甚至可以作為PEEK的高性價(jià)比替代品。“我們這款材料的推出是希望能夠把現(xiàn)在還未實(shí)現(xiàn)以塑代鋼的部件，能夠向以塑代鋼推進(jìn)。如，變速箱或變速箱中的部件，目前可能使用的是鋁或其他金屬，我們希望能夠逐漸用塑料去代替這些部件。另外，包括發(fā)動(dòng)機(jī)還有發(fā)動(dòng)機(jī)的支架，甚至現(xiàn)在有一些客戶也在詢問(wèn)我們底盤的一些部件是否也可以逐步使用塑料去替代金屬。不過(guò)底盤可能對(duì)環(huán)境的要求和溫度、濕度的要求都比較高，還有高剛性、高強(qiáng)度要求。客戶也提到了汽車電子方面的應(yīng)用，汽車電子的部件比較小，但設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，可能更需要一些小型化設(shè)計(jì)的汽車連接器，這些能夠通過(guò)降低密度、降低重量來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的部件輕量化。”Konraad Dullaert說(shuō)道。
ForTii Ace家族包含由不同種類的填料及增強(qiáng)劑(包括高達(dá)50%的玻璃和碳纖維)構(gòu)成的不同等級(jí)產(chǎn)品，目前在開發(fā)的ForTii Ace均為注塑級(jí)產(chǎn)品。
索爾維：高性能聚合物助力高能效、減排、輕量化
2016“傳聲創(chuàng)新日——汽車新材料創(chuàng)新發(fā)布會(huì)”上，特種聚合物供應(yīng)商索爾維推出了其領(lǐng)先的熱管理系統(tǒng)解決方案，著重介紹了包括Amodel®PPA、Ryton®PPS等高性能聚合物，旨在助力汽車OEM及零部件生產(chǎn)商應(yīng)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫高壓強(qiáng)腐蝕等嚴(yán)苛環(huán)境下的挑戰(zhàn)，推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)“高能效、減排、輕量化”的目標(biāo)。
對(duì)Amodel®PPA、Rayton®PPS在140℃的LLC/水(50：50)中浸泡1000小時(shí)，在23℃下測(cè)試溫度，進(jìn)行測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Amodel®PPA、Rayton®PPS的機(jī)械和尺寸穩(wěn)定性表現(xiàn)出色。特別是40%玻纖增強(qiáng)PPS部件的重量變化為0.4%，長(zhǎng)、寬和厚度變化均小于0.1%。 PPA的吸水性只有尼龍的一半，PPS只有0.1%。用Dexcool XLC:水(50：50)在120℃下浸泡測(cè)試條，在23℃下測(cè)試溫度，Amodel®PPA和Rayton®PPS的熔接線強(qiáng)度優(yōu)異，滿足了形狀復(fù)雜的熱管理系統(tǒng)對(duì)熔接線強(qiáng)度的要求。
目前，世界首款全塑汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的油泵、抽水泵、進(jìn)出水口、節(jié)流閥體、燃油軌及凸輪軸鏈輪等7個(gè)主要引擎部件均采用了索爾維高性能聚合物。
Teknor Apex：玻璃纖維尼龍化合物滿足發(fā)動(dòng)機(jī)艙多重要求
新型Chemlon® 化合物在未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋上的典型應(yīng)用照片
Teknor Apex公司生產(chǎn)的兩種新型玻璃纖維增強(qiáng)型聚酰胺化合物，在注塑汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙零配件(如發(fā)動(dòng)機(jī)蓋)中表現(xiàn)出卓越的阻燃性和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。
Chemlon® 904-13 GVNH和204-13 GVNH 是玻璃纖維尼龍化合物，鹵素含量低，在厚度僅有0.8 毫米(約 0.031 英寸)的情況下通過(guò)了垂直燃燒測(cè)試，符合UL-94 V-0標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的鹵代化合物只有通過(guò)添加高度阻燃物和增效劑才能達(dá)到這種程度的阻燃性，而這會(huì)導(dǎo)致注塑困難、表面光滑度差并且增加產(chǎn)品密度。而相比之下，新型Chemlon化合物可以制作出更光滑的表面，產(chǎn)品密度也比傳統(tǒng)產(chǎn)品小15%，并且可以快速注塑成具有長(zhǎng)流道或薄壁的零件。
Teknor Apex尼龍事業(yè)部汽車行業(yè)經(jīng)理Jeff Schmidt表示，這種新型化合物在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中應(yīng)用時(shí)還有一個(gè)同樣優(yōu)越的特點(diǎn)，即熱穩(wěn)定性。“Chemlon 904-13GVNH是一種極其耐高溫的材料，熱變形溫度高達(dá)245°C [473°F]，且在高溫下依然能達(dá)到高度的性能保留，”Schmidt先生說(shuō)，“事實(shí)上，該化合物的實(shí)際持續(xù)使用溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)格。”
奧升德：泛達(dá)®H系列成為多種汽車應(yīng)用場(chǎng)合的理想選擇
憑借優(yōu)異的熱阻系數(shù)與耐水解性能，奧升德的尼龍66樹脂與工程塑料產(chǎn)品組合能夠幫助原始設(shè)備制造商實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化。泛達(dá)®H系列屬于玻璃填充型耐熱品級(jí)，可以有效避免引擎蓋下積攢熱量帶來(lái)?yè)p壞，而且具有耐化學(xué)品腐蝕性，從而使其成為機(jī)油管理、活性碳罐、進(jìn)氣歧管以及汽缸蓋等多種汽車應(yīng)用場(chǎng)合的理想選擇。今年的Chinaplas展會(huì)上，奧升德展示了面向汽車領(lǐng)域量身打造的多款尼龍66創(chuàng)新產(chǎn)品，其中包括：在汽車?yán)鋮s系統(tǒng)等苛刻應(yīng)用環(huán)境，泛達(dá)®HR系列能夠提供行業(yè)最佳的耐熱和耐水解老化性能;應(yīng)用于對(duì)燃油效率要求較高的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，奧升德的泛達(dá)®HT系列能夠有效防止機(jī)器在長(zhǎng)期熱暴露后出現(xiàn)性能退化現(xiàn)象。
