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目前这些工程塑料可以代替金属用于汽车发动机周

发布时间:2021-07-10 23:41:35 阅读: 来源:蔬菜清洗机厂家
目前这些工程塑料可以代替金属用于汽车发动机周

这些工程塑料可以代替金属用于汽车发动机周边

在实现汽车轻量化的过程中,塑料成了一项重要的计划。目前,无论是外装饰件、内装饰件,塑料用量都在不断地增加。

随着工程塑料综合性能的不断提高,发动机周边、塑料车窗、车门、骨架甚至更多的汽车关键部件都开始使用塑料。那么,当前塑料在汽车发动机周边有哪些最新应用呢?本刊汇总了帝斯曼、朗盛、索尔维、TeknorApex、赢创、金发、奥升德等公司的最新应用案例,快来一睹为快吧!

帝斯曼:可媲美PEEK的新型PPA材料

在不影响汽车安全及舒适性能的条件下,缩小发动机尺寸、在有限的空间内灵活设计是当前车辆设计面临的巨大挑战。帝斯曼深信,在助力整车制造企业及其零部件和系统供应商满足二氧化碳排放标准的过程中,ForTiiAce将扮演重要角色。

帝斯曼在2016年K展上正式推出了可在某些领域媲美PEEK的新材料ForTiiAce,ForTii全球业务经理KonraadDullaert曾表示,“ForTiiAce材料的目标应用领域包括动力系统、传动系统、底盘和热管理应用等。同时,受益于ForTiiAce的各项优异性能,许多采用压铸设计的工业应用也可使用ForTiiAce作为金属替代材料。”

ForTii Ace是一种基于4T化学的聚邻苯二甲酰胺(PPA),具有一系列优异的机械、热学及化学性能,适用于高温条件下对长期强度有要求的应用领域。ForTiiAce的玻璃转化温度为160℃,显著高于其他聚邻苯二甲酰胺材料,包括现有的ForTii各等级产品,比PA66至少高出80℃。用户可以参照电子万能实验机ForTiiAce甚至比PEEK更能耐受各种汽车油脂、化学物质等。

先进高份子材料作为目前产值最高的1大领域

目前市场上替代汽车金属压铸件的热塑性塑料,大多数在应用于125℃以上的温度时,机械性能会大幅度的下降。而ForTiiAce不会,凭借较高的玻璃转化温度以及结晶度,ForTiiAce的机械性能和耐热老化性均优于那些基于聚酰胺6T、9T和10T的聚邻苯二甲酰胺竞争产品。可以说,ForTiiAce是唯一一款芳香族化合物重量比超过50%的聚邻苯二甲酰胺产品。

凭借其优异的耐化学性和机械性能,ForTiiAce的某些规格产品在特定应用中甚至可以作为PEEK的高性价比替代品。“我们这款材料的推出是希望能够把现在还未实现以塑代钢的部件,向以塑代钢推进。如,变速箱或有时也采取铸造构造(铸钢,铸铝等)变速箱中的部件,目前可能使用的是铝或其他金属,我们希望能够逐渐用塑料去代替这些部件。另外,包括发动机还有发动机的支架,甚至现在有一些客户也在询问我们底盘的一些部件是否也可以逐步使用塑料去替代金属。不过底盘可能对环境和温度、湿度的要求都比较高,还有高刚性、高强度要求。客户也提到了汽车电子方面的应用,汽车电子的部件比较小,但设计越来越复杂,可能更需要一些小型化设计的汽车连在选择供应商时接器,这些能够通过降低密度、降低重量来实现更多的部件轻量化。”KonraadDullaert说道。

据了解,ForTiiAce家族包含由不同种类的填料及增强剂(包括高达50%的玻璃和碳纤维)构成的不同等级产品,目前在开发的ForTiiAce均为注塑级产品。

朗盛:高性能材料组合打造丰富的高端应用

随着塑料在汽车领域应用的拓展,围绕当今汽车轻量化主题,为打造安全舒适的出行环境,朗盛也推出一系列应用于汽车的高性能材料。

Tepex应用于发动机罩、油箱盖和中央烟道外罩:采用朗盛子公司Bond-LaminatesGmbH打造的Tepex品牌连续纤维增强热塑性复合材料,朗盛推出了一套创新型材料解决方案。这些新材料将使制造商有能力打造坚不可摧的发动机罩、油箱盖和中央烟道外罩,这些部件已用于BentleyBentayga只为拿出最优秀的成果等多个标准模型。产品在高低不平而坚硬的测试路面上进行了试验,结果证明,部件承受住了极其严重的车底磨损和沙粒冲击,几乎没有造成损坏。发动机罩和油箱盖由位于瑞士塞沃伦的ElringKlingerAbschirmtechnikAG公司采用LWRT材料ElroCoustic制成。中央烟道外罩由德国曼海姆的R chlingSE 公司采用自主研发的名为Seeberlite的LWRT材料制成。所有定制部件的镶块均由Tepexdynalite104-RG601制成,该材料包含聚丙烯基体,其中占体积47%的连续玻璃纤维粗纱以单层纤5、控制器:控制器故障维的形式嵌入。

Tepexdynalite全塑料制动踏板:内置朗盛Tepexdynalite材料制成的镶块的全塑料制动踏板曾荣获塑料工程师协会(SPE)汽车奖项。据报道,该制动踏板的重量仅为类似钢结构的一半。最为可观的是,该产品可采用极具成本效益的一步工艺进行大规模批量生产,并凭借其Tepex镶块的多轴纤维层结构满足较高的负荷要求,目前已成功应用于保时捷PanameraNF和宾利ContinentalGT。

PA66应用于发动机舱中空部件(例如进气管路):目前吹塑成型技术已成为制造发动机舱中空部件(例如进气管路)的一项低成本工艺,朗盛也在不断拓展其用于引擎盖下方中空部件的假塑性聚酰胺产品组合。针对涡轮增压发动机的市场增长趋势,朗盛最新推出了聚酰胺PA66DurethanAKV320ZH2.0和聚酰胺PA6DurethanBKV320ZH2.0两种材料。这些改性材料专为进气管路3D吹塑成型而定制,因为能降低汽车的油耗与CO2排放,故其市场份额将会不断扩大。到目前为止,朗盛的吹塑成型产品包含由25%玻璃纤维增强的聚酰胺PA66、两种非增强聚酰胺PA6改性材料以及两种包含15%和25%玻璃纤维的聚酰胺PA6。新推出的两种材料均包含20%的玻璃纤维成分,这两种材料都是为大规模生产而设计,表现出较宽的加工范围,可以确保稳定的生产工艺。此外,这些材料还具有极好的表面质量。

高度增强型聚酰胺66(PA66)材料制成的卡车空气过滤器托架:对两台空气过滤托架的测试证实,含高比例玻璃纤维的增强型聚酰胺也可以用于替代商用车辆上的金属材料。空气过滤器将于明年初开始安装于梅赛德斯奔驰的Actros重卡,它们是第一款用作梅赛德斯奔驰卡车空气过滤系统承重结构件的塑料托架。据了解,这些结构部件由朗盛出品的玻璃纤维——只占原重量一半的聚酰胺66(PA66)材料DurethanAKV50H2.0制成。与原先采用钢材设计的部件相比,这款结构材料能够大幅削减生产成本,但仍能满足对强度的高要求。此外,部件的重量共可减少2.9公斤,相当于减轻了原重量一半以上。为测试聚酰胺托架的动强度与功能性,朗盛在公司的颠簸路况测试车道上对多台汽车的使用寿命进行了测试。由于聚酰胺产品的高硬度与强度,两台结构件均高分通过了测试。此外托架还承受住了高静态负载,例如,当卡车司机在进行车辆维修时将其全部自重施加在空气过滤器上(测试负载:100公斤)。

索尔维:高性能聚合物助力发动机高能效、减排、轻量化

2016年底的“传声创新日——汽车新材料创新发布会”上,特种聚合物供应商索尔维推出了其领先的热管理系统解决方案,着重介绍了包括Amodel PPA、Ryton PPS等高性能聚合物,旨在助力汽车OEM及零部件生产商应对汽车发动机在高温高压强腐蚀等严苛环境下的挑战,推动发动机实现“高能效、减排、轻量化”的目标。

对Amodel PPA、Rayton PPS在140℃的LLC/水(50:50)中浸泡1000小时,在23℃下测试温度,进行测试结果发现,Amodel PPA、Rayton PPS的机械和尺寸稳定性表现出色。特别是40%玻纤增强PPS部件的重量变化为0.4%,长、宽和厚度变化均小于0.1%。PPA的吸水性只有尼龙的一半,PPS只有0.1%。用DexcoolXLC:水(50:50)在120℃下浸泡测试条,在23℃下测试温度,Amodel PPA和Rayton PPS的熔接线强度优异,满足了形状复杂的热管理系统对熔接线强度的要求。

目前,世界首款全塑汽车发动机的油泵、抽水泵、进出水口、节流阀体、燃油轨及凸轮轴链轮等7个主要引擎部件均采用了索尔维高性能聚合物。

TeknorApex:玻璃纤维尼龙化合物满足发动机舱多重要求

TeknorApex公司生产的两种新型玻璃纤维增强型聚酰胺化合物,在注塑汽车发动机舱零配件(如发动机盖)中表现出卓越的阻燃性和优异的热稳定性。

Chemlon GVNH和GVNH是玻璃纤维尼龙化合物,卤素含量低,在厚度仅有0.8毫米(约0.031英寸)的情况下通过了垂直燃烧测试,符合UL-94V-0标准。传统的卤代化合物只有通过添加高度阻燃物和增效剂才能达到这种程度的阻燃性,但这会导致注塑困难、表面光滑度差并且增加产品密度。而相比之下,新型Chemlon化合物可以制作出更光滑的表面,产品密度也比传统产品小15%,并且可以快速注塑成具有长流道或薄壁的零件。

TeknorApex尼龙事业部汽车行业经理JeffSchmidt表示,这种新型化合物在发动机舱中应用时还有一个同样优越的特点,即热稳定性。“ChemlonGVNH是一种极其耐高温的材料,热变形温度高达245℃[473 F],且在高温下依然能达到高度的性能保留,”Schmidt先生说,“事实上,该化合物的实际持续使用温度远远高于规格。”

赢创:聚酰胺为替换传统汽车管路系统提供解决方案

凭借VESTAMID 聚酰胺(PA12,PA612)突出的力学性能、耐化学性以及耐候性,赢创开发了VESTAMID 聚酰胺在热塑型发动机冷却水管和汽车多层燃油管路的应用。

利用特别热稳定改性的聚酰胺材料和耐水解改性的聚丙烯材料的组合,赢创打造了创新热塑型发动机冷却水管的材料方案——MLT8000系列冷却剂管路系统。该系列冷却管路系统有三层结构:内层为聚丙烯材料,中间是粘接层,最外层由高级特种尼龙材料VESTAMID制成,其直径可达30mm,壁厚.5mm。与传统的金属管或橡胶软管相比,由塑料制成的冷却管系统具有更多优势——更轻、更薄且强度更高,并且更容易热塑成型。与金属管路相比,其更具抗腐蚀性,且可以方便快捷地用快速接头连接。与橡胶软管相比,由尼龙制成的管路外层还提供了更好的抗低温冲击、抗石块撞击及耐化学性能。此外,该管路系统可承受的外界温度荷载超过150℃,并具有良好的抗热老化性能以及良好的爆裂强度,即使在高达135℃的温度环境下,聚烯烃内层仍可抵抗用作冷却剂的乙二醇混合水溶液的侵蚀。故该系统为替换传统橡胶管路提供了理想的解决方案。

此外,作为多层燃油管路的开发者,赢创通过VESTAMID PA12和各种阻隔材料的搭配,达到阻隔性能、成本、物理性能及耐化学性的优化,从而满足整车厂的要求。如,使用氟树脂则可对含甲醇的燃料实现很低的渗透数值,而以EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)为阻隔层则可实现高性价比。同时,由于此系列产品具备以下优势:低碳氢化合物渗透;耐油、耐化学性比金属管更佳;具有比单层聚酰胺管更好的尺寸稳定性;可实现静电疏散性能;如配合使用快插接头,能够改善连接可靠性、改进装配效率,而被广泛用于除燃油管之外的真空助力管、液压离合管、冷却管和清洗管等汽车管路中。

金发:长玻纤增强PP材料应用于发动机底护板和蓄电池托架

金发长玻纤增强PP材料凭借其优异的机械性能被广泛用于汽车结构件等。金发PP-LGF30规格长玻纤增强聚丙烯材料于2009年应用于神龙发动机底护板,产品可以防止由于凹凸不平或路面杂物对发动机造成损坏。金发PP-LGF30材料具有优异的强度、刚度和抗冲击性能,完全满足零件飞石冲击实验要求。相对于钣金件/SMC可以减重%,起到良好的轻量化效果,神龙体系多款开发车型采用该款材料。相对于LFT-D方案,注塑成型的发动机底护板具有零件尺寸控制精度高、设备投入低、生产效率高等优势,奔驰新车型底护板已采用金发PP-LGF30材料开发。

蓄电池托架长期承载电池载荷,在汽车行驶过程中由于发动机震动、路面起伏,该零件要求材料具备良好的刚度、强度、耐疲劳和耐蠕变性能。蓄电池托架由于位于发动机周边,对材料的耐热氧老化性能要求也很高。目前材料规格主要有PP-LGF30/40/50长玻纤增强聚丙烯材料,金发长玻纤材料于2012年已应用于沃尔沃蓄电池托架,之后在通用、吉利多款量产车型获得应用,目前上汽、奇瑞和长城等OEM多个车型用到这款产品,可以防止由于凹凸不平或路面杂物对发动机造成损坏。

奥升德:泛达 H系列成为多种汽车应用场合的理想选择

凭借优异的热阻系数与耐水解性能,奥升德的尼龙66树脂与工程塑料产品组合能够帮助原始设备制造商实现产品轻量化。泛达 H系列属于玻璃填充型耐热品级,可以有效避免引擎盖下积攒热量带来损坏,而且具有耐化学品腐蚀性,从而使其成为机油管理、活性碳罐、进气歧管以及汽缸盖等多种汽车应用场合的理想选择。今年的Chinaplas展会上,奥升德展示了面向汽车领域量身打造的多款尼龙66创新产品,其中包括:在汽车冷却系统等苛刻应用环境,泛达 H系列能够提供行业最佳的耐热和耐水解老化性能;应用于对燃油效率要求较高的涡轮增压发动机中,奥升德的泛达 H系列能够有效防止机器在长期热暴露后出现性能退化现象。

除此之外,还有不少的工程塑料厂家都已经开发出发动机相关的应用,比如中广核俊尔、鑫达、聚赛龙等厂家。除了最为常见的各种PA和玻纤增强PP材料,诸如PC、PPO、PBT等工程塑料也并不少见。可以预见的是,随着汽车轻量化和发动机小型化趋势的推进,会有越来越多的工程塑料和特种工程塑料代替金属应用在汽车发动机及周边。

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