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[其他] 满足引擎盖下的各种应用需求

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发表于 2016-3-27 22:33:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
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满足引擎盖下的各种应用需求

满足引擎盖下的各种应用需求

        图1 用于大众新型TSI 1.4L汽油发动机的恒温器外壳的上半部分。该部件采用了巴斯夫抗水解级别的Ultramid A3WG6 HRX材料制成,不仅可耐受130℃的热水,而且可承受高压。这种更小的恒温器外壳也可由硬度更高的Ultramid A3WG7 HRX材料模塑成型,因为该材料能够承受更高的压力

        无论是针对抗水解、高强度的应用,还是为实现抗化学性优良的汽车管道的水辅注射成型,或者是为了在更高的使用温度下提供更高的刚性,巴斯夫各种级别的Ultramid聚酰胺总能够满足汽车引擎盖下的各种应用需求。
        在冷却系统中的金属替代
        自2012年2月以来,由Ultramid A3WG6 HRX制成的发动机冷却系统恒温器外壳已为大众汽车公司所采用。巴斯夫这一新的聚酰胺特殊材料目前已在全球市场销售,它是为满足“高抗水解性及高强度”要求而专门开发的材料。该部件由总部位于德国Gelnhausen的Veritas公司生产,主要为大众位于德国Salzgitter的发动机工厂提供配套。
        采用该新型材料模塑成型的冷却控制模块外壳,必须能够承受130℃的高温和几bar的压力,而且要在这一严苛的使用环境下拥有极小的变形量,以避免冷却控制模块效率的降低。
        与之前的全铝部件相比,采用该聚酰胺特殊材料模塑成型的外壳部件同时具备重量和成本两方面的优势:与原来的金属部件相比,该模塑成型的部件无需精细加工即可获得理想的尺寸精度,尤其是其密封表面可轻易实现。支架、阀座和其他功能件等均可毫不费力地被集成到该成型部件中。此外,塑料所提供的高表面质量也非常重要,以抵抗冷却液带来的磨损。
        与采用Ultramid材料成型的其他具有挑战性的塑料部件一样,巴斯夫的CAE专家们在客户设计阶段为其提供了技术支持,其中最重要的是优化浇口位置,以将不可避免的熔接线(熔接线处的强度通常会降低)转移到外壳承受低载荷的部位。此外,确保部件在密封和恒温载荷,以及内部冷却液压力的作用下长期保持紧密性,也是Veritas公司面临的一大挑战。在巴斯夫通用模拟工具ULTRASIM的帮助下,使得对部件的蠕变倾向进行预测分析从而优化设计成为可能。
       

满足引擎盖下的各种应用需求

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        图2 Teklas公司采用巴斯夫特殊的Ultramid A3HG6 WIT (PA 66)材料,利用水辅注射成型技术,大批量地生产出了能够适应发动机舱苛刻的安装空间和特殊形状需求的流体输送管道

        水辅注射成型的汽车管道
        土耳其汽车零部件供应商Teklas公司通过制造中空塑料部件而推动了水辅注射成型技术(以下简称“WIT”)的发展。该公司采用巴斯夫特殊的Ultramid A3HG6 WIT材料,大批量地生产出了用于汽车行业的流体输送管。这一玻璃纤维增强的聚酰胺66(PA66)是专为WIT工艺而开发的材料,可为产品带来优良的内、外表面质量以及所需要的高抗化学性。目前由Teklas制造的这些新型塑料管几乎满足了欧洲所有大型汽车制造商的需求,可在发动机舱内分别用于冷却水、空气和油的输送。
        除了要耐受输送流体的化学性外,较小的压力降也是发动机舱内流体输送管必须满足的主要要求之一。因此,要求管道内表面必须非常光滑。而为了降低部件成本,必须确保壁厚的均匀一致且要尽可能得薄。正如车型的数量在不断地增加一样,发动机舱内的空间和形状等约束条件也越来越多,因此,当需要开发非常特殊的综合性解决方案时,为制造工艺提供最大的设计自由度和灵活性就显得非常必要。在注射成型中通过使用最新技术,Teklas生产出了形状各异、壁厚各不相同的复杂管道。用塑料管取代较重的金属管,不仅可减轻重量,而且避免了对昂贵的金属加工设备的需求。
       

满足引擎盖下的各种应用需求

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        图3 经过3个月(约2200h)的耐热老化试验,Ultramid Endure D3G10的刚性在大约17000MPa的高压下仍保持稳定。此图显示了在23℃下按ISO 527-2 (1993)标准测得的拉伸系数。老化试验前的材料在220℃、4000MPa条件下的弹性模量,比刚性相对低的D3G7牌号高出了30%

        针对成型管道的后续处理,Teklas公司在其位于保加利亚的工厂中采用了高度自动化的生产技术:在管道制造流程中许多必要的后续工步,如切割和喷砂处理,以及组装金属环或弹性体(TPE)密封件等,都由机器人来完成,由此而降低了废品率。凭借这一创新的WIT工艺和广泛的生产选项,Teklas目前已大获成功——提供并开发出了各种不同的管道,该公司还将进一步扩大产能。
        刚性比以前更大
        在Fakuma 2011展会中,巴斯夫介绍了全新的Ultramid Endure塑料产品线中的新成员——Ultramid Endure D3G10。凭借50%的玻纤含量,该材料能够在更高的温度下提供更大的刚性。
        作为全新的耐高温老化性聚酰胺系列中的第一款产品,Ultramid Endure D3G7拥有35%的玻纤含量,自2010年在德国K展中被推出后,该材料已引起了极大的关注,不久将在一些加工商的批量化生产中得到应用。而巴斯夫目前正在提供的50%玻纤含量的材料,尤其可满足中冷器端盖的应用需求。由于老化后仍可拥有超过17 000 MPa的拉伸系数(根据ISO 527-2/1993标准测定),因此该新材料的刚性几乎比原来的Ultramid Endure D3G7高50%。
        Ultramid Endure D3G10的耐热老化温度高达220℃,因而适用于进气系统的部件,这就意味着发动机舱内更多的金属部件可被该材料取代。与价格昂贵的特殊级别聚酰胺相比,使用Ultramid Endure可带来系统成本的显著降低。
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