塑料將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域代替金屬材料

　　傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的歧管零部件往往是銅焊的金屬件，而福特公司日前成功利用杜邦公司制造的Zytel HTN PPA(苯丙醇胺)合成樹(shù)脂取代了金屬，制造出歧管系統(tǒng)中的冷卻劑套管，并應(yīng)用在兩款發(fā)動(dòng)機(jī)上，使得發(fā)動(dòng)機(jī)總重量降低1磅，生產(chǎn)制造成本節(jié)省1美金。杜邦公司、福特公司和伊利諾伊工具公司的密切合作，才促成了這款全新設(shè)計(jì)的實(shí)用產(chǎn)品，該研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)被塑料工程師協(xié)會(huì)提名為2013汽車(chē)革新技術(shù)大獎(jiǎng)中革新塑料獎(jiǎng)項(xiàng)的候選人。

　　全新的福特Duratec 3.5升和3.7升V型六缸發(fā)動(dòng)機(jī)將使用注射成型且具有交叉結(jié)構(gòu)的冷卻劑套管，該元件以Zytel HTN PPA樹(shù)脂塑料為原材料，而沒(méi)有采用以前的銅焊金屬管。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液在這種全新的冷卻套管中循環(huán)流動(dòng)的時(shí)候，相關(guān)部件都能夠正常工作，滿足各方面的要求。

　　把發(fā)動(dòng)機(jī)歧管換成普通尼龍高分子聚合材料的方案是不可行的，因?yàn)檫@種材料無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間抵擋化學(xué)品以及高溫的腐蝕作用，所以盡管金屬價(jià)格昂貴且重量較大，但是現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)部件還都是由金屬打造的，以滿足抗腐蝕要求。如果不改變發(fā)動(dòng)機(jī)原有的結(jié)構(gòu)，只是把銅焊金屬管用尼龍?jiān)?，這種做法也是不可取的，因?yàn)榘阎锌展芗铣善绻芟到y(tǒng)的二次成型過(guò)程會(huì)產(chǎn)生非常大的壓力，此壓力可能造成尼龍元件的損毀。

　　最終設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇了Zytel HTN PPA合成樹(shù)脂，得益于該材料出眾的耐高溫和抗化學(xué)腐蝕性(尤其是抗冷卻劑腐蝕性)，它經(jīng)常被用作發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻零部件以及加油裝置快速接口原材料。團(tuán)隊(duì)成員面臨的難題轉(zhuǎn)化成如何通過(guò)全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把Zytel材料的冷卻劑套管與發(fā)動(dòng)機(jī)歧管整合在一起。他們使用Moldflow模型仿真分析軟件優(yōu)化結(jié)構(gòu)工藝，并利用有限元分析優(yōu)化整體設(shè)計(jì)；RJG公司的鑄?？涨粔毫Ω袦y(cè)技術(shù)被用于獲取二次成型過(guò)程中施加在空腔內(nèi)壁上的壓力值，所有的數(shù)據(jù)都是為了防止加工過(guò)程中套管承受壓力過(guò)大造成不必要的損壞。

　　Duratec 3.5升和3.7升V型六缸發(fā)動(dòng)機(jī)將是最早搭載一體式注射成型交叉結(jié)構(gòu)冷卻劑套管的兩款產(chǎn)品，并將率先出現(xiàn)在福特Taurus、Flex、Edge和Explorer車(chē)型中。這兩款全新發(fā)動(dòng)機(jī)除了降低了重量和節(jié)約了成本，生產(chǎn)加工所需的步驟和機(jī)械設(shè)備也有減少，因?yàn)榭梢允∪シ勰?strong>金屬涂層工藝。

　　Zytel HTN和Zytel系列其他樹(shù)脂材料已經(jīng)在汽車(chē)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其中不乏在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。舉例來(lái)說(shuō)，Zytel LC 7000 和 Zytel RS LC 4000用來(lái)加工汽車(chē)上使用的低壓軟管和套管，相比于標(biāo)準(zhǔn)尼龍11和12，這些材料全都擁有更長(zhǎng)的使用壽命以及低溫下更出色的抗沖擊強(qiáng)度；杜邦公司利用Zytel HTN樹(shù)脂材料為梅賽德斯奔馳公司打造了兩款注射成型油底殼，用于大型重載卡車(chē)上；Zytel HTN甚至被川崎汽車(chē)用作SIM-WIL電動(dòng)車(chē)的車(chē)輪電動(dòng)機(jī)繞線管材料。

　　以前的觀點(diǎn)認(rèn)為可生物降解塑料很難承受高溫，根據(jù)此觀點(diǎn)塑料將無(wú)法作為原材料出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)中，但是杜邦公司設(shè)計(jì)研發(fā)的Zytel HTN已經(jīng)成功應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上，意味著樹(shù)脂材料特性在不斷提升，另外更合理的設(shè)計(jì)也能拓寬材料的應(yīng)用范圍。那些對(duì)樹(shù)脂材料充滿興趣的汽車(chē)制造商們，趕緊同杜邦公司的工程師們聯(lián)系吧，看看他們能不能幫助解決與您有關(guān)的樹(shù)脂材料使用難題。