一文看懂改性尼龙工程料在汽车工业中的应用

2018-01-02 11:40:04·  来源:盖世汽车新材料  浏览:287
   
大家知道,塑料用于汽车的主要作用是使汽车轻量化,从而达到节油、高速的目的。发达国家将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志。德国、美国、日本等汽车大国的塑料用量最大,如德国的汽车用塑料量为260KG/辆,占用材料的15.6%。
大家知道,塑料用于汽车的主要作用是使汽车轻量化,从而达到节油、高速的目的。发达国家将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志。德国、美国、日本等汽车大国的塑料用量最大,如德国的汽车用塑料量为260KG/辆,占用材料的15.6%。



改性尼龙工程塑料主要用于汽车发动机及发动机周边部件,主要品种是增强PA6、增强PA66、增强阻燃PA6导热散热PA6等产品。

一、在汽车发动机周边部件上的应用
汽车发动机周边的环境及对塑料的要求,汽车发动机周边部件大致可以分为进排气系统部件、冷却系统部件、燃料系统部件和传动系统部件等。发动机是汽车的“心脏”,因而对其周边部件所用材料的要求十分苛刻,首先由于热的辐射、传导、对流,这些部件要经受长期热的环境,一般要经受-40℃~140℃左右的温度环境条件;同时也要经受道路上的飞砂石的冲击;还应耐汽车所用的油品,如汽油、柴油、润滑油等,洗涤剂、长效防冻剂、制动液、蓄电池酸液、油中各种添加剂、醇类、高温水等的侵蚀;要经受压力和振动负荷,由于发动机外形尺寸的缩小和减少发动机分隔室,可以降低汽车的体积和质量,以达到降低能耗的目的,但是,随着分隔室的减小,阻火壁变薄,汽车在运转时,振动噪声大。针对这些严酷的工作环境、结构部件本身的要求,对用于汽车发动机周边部件的工程塑料,必须具有下列性能。

①.具有足够的强度,弹性模量及冲击强度,特别是低温冲击强度。
②.要有良好的减振,耐摩擦磨耗及防噪声的性能。
③.要具有耐油(如汽油、柴油、润滑油等)洗涤剂、长效防冻剂、制动液、蓄电池酸液、油中各种添加剂、醇类等的性能。
④.用于冷却系统部件,还要具有较好耐水解性和耐热变形性。
⑤.要具有优良的熔融流动性和成型加工性,因为这些部件大多采用注射成型方法成型,有的部件结构十分复杂,特别是进气岐管,如采用熔芯法制造,是低速压注射成型,因此,树脂必须要有较好的熔融流动性,否则是难于成型的。
⑥.要求制品要有优良的表面性能,特别是进气岐管的表面要光滑。
⑦.要求制品要有足够的精度,尺寸稳定性,长期使用功能不变;要有良好的经济性。
⑧.要求塑料的废料和废旧部件,能回收循环使用。
由于发动机周边部件主要是发热和振动部件,其部件所用材料大多数是玻璃纤维增强尼龙。这是因为尼龙具有较好的综合性能,用玻璃纤维改性后的尼龙,主要性能得到很大地提高,如强度、制品精度、尺寸稳定性等均有很大地提高。(另外,尼龙工程塑料是发动机周边部件的理想材料)



二、进气岐管
发动机的进气系统部件最重要的是进气歧管,它位于汽车发动机室内中央,是一种形状复杂的中空部件,进气歧管是发动机周边重要部件之一,过去一般用铝或铸铁制造,铝制进气歧管质量为4.5~7.3KG,尼龙制的进气歧管质量为2.2~3.4KG。进气歧管的基本功能是将汽油和空气按一定比例混合成“混合气”,通过它在汽化器分配到发动机的各气缸中。近年来的趋势是不用汽化器,直接将汽油在进气歧管和进气口用喷射的方式加入,此时的进气歧管的作用之一是控制空气进入各气缸,而且,汽油和空气的混合要迅速进行。目前德国的宝马汽车公司,在发动机上采用了以35%玻璃纤维增强尼龙为原料制造的进气歧管。美国福特汽车公司与杜邦公司合作,共同用35%玻璃纤维增强PA66制造进气歧管等等。聚酰胺改性进气歧管有下优点

①.轻量化,与铝制歧管相比轻,聚酰胺进气歧管质量减少40%~60%,可以节省能量。

②.进气歧管的成本降低40%~50%,聚酰胺进气歧管的制备方法目前主要采用熔芯法和振动焊接法,都是注射成型方法的改进,成型工序少(几个部品一次成型)加工部件少,节省加工工时,提高了生产性,降低了安装成本。

③.聚酰胺进气歧管内表面光滑,对气流阻力小,可提高燃油效率。由于聚酰胺的导热性低于铝,燃油喷嘴和进入空气的温度较低,这不仅可以改善热起动性,还可提高发动机的效率和扭矩,改善发动机性能,减少废气排放。

④.降低噪声,这是因为聚酰胺本身具有减震消音和耐磨耗的性能。

⑤.设计自由度较大,特别是熔芯法制歧管时,设计自由度大。



三、发动机周边冷却系统部件

发动机周边冷却系统主要有散热器、散热器水箱、水泵、风扇等。目前大多数散热器是铝制造的,改性尼龙导热散热材料,专注散热器配件,与铜和铝制散热器比,减轻了质量,降低了成本,导热效果与金属一样,散热器是由多层尼龙薄板组成,冷却液流过这些薄板,利用其表面积特别大的尼龙薄板散热。材料物性以下参考

导热散热材料一般物性表 ↓




为了减轻质量,提高耐热性,散热器上下水箱全部用塑料制造,要求塑料能耐热水和长效防冻液的侵蚀,还要具有一定的抗蠕变性、耐疲劳性和防振动性,抗翘曲变形性良好。用玻璃纤维增强PA66的比较理想的材料,如耐水解、耐热水和长效防冻液的改性PA66汽车水室料



改性PA66加纤30%耐水解材料物性表(供参考)




随着加工技术的进步,发动机周边部件以塑代钢是汽车发展的主要方向。

万瀚塑胶在发动机周边部件改性尼龙树脂化实例,请参考如下,关系到材料价格的机密,本人就不写公司材料的编号了,请多多谅解!!

万瀚塑胶发动机周边部件改性尼龙树脂化实例