การใช้งาน PA6 เสริมแรงในฝาครอบเครื่องยนต์ยนตรกรรม
ฝาครอบเครื่องยนต์ยนตรกรรม (Engine Cover หรือ Cylinder Head Cover) เป็นชิ้นส่วนสำคัญด้านรูปลักษณ์และฟังก์ชันในระบบ Powertrain traditionally ส่วนนี้ใช้โลหะผสมอะลูมิเนียมหรือวัสดุ PA66GF30 ส่วนใหญ่ ในปีล่าสุด ด้วยข้อกำหนดการเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนและการลดน้ำหนักที่เร่งด่วนมากขึ้น PA6 เสริมแรง (PA6+GF30) กำลังแทนที่อะลูมิเนียมผสมและ PA66GF30 อย่างรวดเร็วเพื่อเข้าสู่สาขาการใช้งานระดับสูงนี้ โดยพึ่งพาอัตราส่วนต้นทุนประสิทธิภาพที่แข่งขันได้และเทคโนโลยีการดัดแปลงที่成熟 บทความนี้จะอธิบายรายละเอียดข้อกำหนดการเลือกวัสดุและกรณีการใช้งาน typical ของ PA6 เสริมแรงในฝาครอบเครื่องยนต์
ข้อกำหนดสำหรับวัสดุฝาครอบเครื่องยนต์
ฝาครอบเครื่องยนต์ทำงานบนด้านบนของเครื่องยนต์และเผชิญกับสภาพการให้บริการที่เข้มงวด: ข้อกำหนดความต้านทานการเสื่อมสภาพความร้อนระยะยาว (รักษาประสิทธิภาพที่เสถียรในช่วง -40°C ถึง 150°C); ความต้านทานการกัดกร่อนของน้ำมันเครื่องและสื่อเคมี (สัมผัสระยะยาวกับน้ำมันเครื่อง ไอระเหยของน้ำมันเบนซิน สารหล่อเย็น ฯลฯ); ความแข็งแรงต่อความล้าจากการสั่นสะเทือนที่ดี (อยู่ในสภาพแวดล้อมที่สั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์); ความมั่นคงของขนาด (ข้อกำหนดความแม่นยำในการจับคู่กับพื้นผิวการปิดผนึกหัวกระบอกสูบ ไม่อนุญาตให้เสียรูปบิดงอ); ประสิทธิภาพ NVH (ความสามารถในการดูดซับและลดเสียงรบกวนที่ดี); ข้อกำหนดการติดไฟช้าลง (เกรด UL94 HB หรือ V-2)
PA6 เสริมแรง (PA6+GF30) แสดงประสิทธิภาพโดยรวมที่น่าพอใจในข้อกำหนดข้างต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งความมั่นคงทางความร้อนสามารถตอบสนองข้อกำหนดการใช้งานระยะยาวที่ 150°C หลังจากการเติมสารทำให้มั่นคงทางความร้อน (ระบบการทำให้มั่นคงด้วยเกลือทองแดง)
PA6 เสริมแรง vs โลหะผสมอะลูมิเนียม vs PA66GF30
PA6 เสริมแรงมีผลการลดน้ำหนักอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับโลหะผสมอะลูมิเนียม — ความหนาแน่นของโลหะผสมอะลูมิเนียมคือ 2.7 g/cm³ ในขณะที่ความหนาแน่นของ PA6GF30 มีเพียง 1.36 g/cm³ ซึ่งสามารถลดน้ำหนักได้ประมาณ 40%-50% ภายใต้โครงสร้างเดียวกัน เมื่อเทียบกับ PA66GF30 แล้ว PA6 เสริมแรงมีข้อได้เปรียบด้านราคาอย่างเห็นได้ชัด (ต่ำกว่าประมาณ 15%-20%) อย่างไรก็ตาม ความต้านทานความร้อนระยะสั้นของ PA6GF30 ต่ำกว่า PA66GF30 — HDT (1.82MPa) ของ PA6GF30 อยู่ที่ประมาณ 195°C ในขณะที่ PA66GF30 อยู่ที่ประมาณ 250°C ในพื้นที่อุณหภูมิสูงใกล้ท่อไอเสีย แนะนำให้ออกแบบป้ายกันความร้อนบนด้านหลังของฝาครอบหรือใช้ PA66GF30
กรณีการใช้งาน typical: ฝาครอบเครื่องยนต์ 1.5T ของแบรนด์ในประเทศ
ในโครงการเครื่องยนต์เทอร์โบ 1.5T ของบริษัทรถยนต์แบรนด์อิสระในประเทศที่มีชื่อเสียง ฝาครอบ PA66GF30 ในแบบแผนการออกแบบเดิมถูกแทนที่ด้วยวัสดุ PA6GF30 เสริมแรง หลังจากการทดสอบบนเบนช์ที่ครอบคลุมและการตรวจสอบการทดสอบถนนของยานพาหนะทั้งคัน แผน PA6+GF30 ที่มีระบบการทำให้มั่นคงทางความร้อนด้วยเกลือทองแดงจึงได้รับการกำหนดสุดท้าย หลังจากการทดสอบการเสื่อมสภาพความร้อนบนเบนช์ (150°C × 1000h) อัตราการรักษาความต้านทานแรงดึงของวัสดุคือ >80% เกินมาตรฐานการยอมรับ 70% ของ OEM หลังจากการทดสอบการแช่ในน้ำมันเครื่อง (แช่ในน้ำมันเครื่องที่ 125°C เป็นเวลา 500h) แล้ว ไม่มีอาการพอง ละลาย หรือรอยแตกบนลักษณะปรากฏ การที่ยานพาหนะทั้งคันติดตั้งการทดสอบถนนความทนทาน 100,000 กม. แล้ว ประสิทธิภาพการปิดผนึกของฝาครอบดีมาก ไม่มีการรั่วไหลของน้ำมัน
ในแง่ของต้นทุน ต้นทุนวัสดุของฝาครอบชิ้นเดียวลดลงประมาณ 18% เมื่อเทียบกับแผน PA66GF30 และลดลงมากกว่า 40% เมื่อเทียบกับแผนโลหะผสมอะลูมิเนียม น้ำหนักชิ้นเดียวลดลงประมาณ 0.8 กก. เมื่อเทียบกับแผนโลหะผสมอะลูมิเนียม มีส่วน contribite ต่อการลดน้ำหนักของยานพาหนะทั้งคัน
จุดสำคัญในการเลือกวัสดุออกแบบฝาครอบเครื่องยนต์
เมื่อใช้ PA6 เสริมแรงในการออกแบบฝาครอบเครื่องยนต์ ควรให้ความสนใจกับรายละเอียดทางเทคนิคต่อไปนี้: การเลือกระบบการทำให้มั่นคงทางความร้อนมีความสำคัญอย่างยิ่ง แนะนำให้ใช้สารทำให้มั่นคงด้วยเกลือทองแดงแทนสารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลิกง่ายๆ เพื่อรับรองประสิทธิภาพการเสื่อมสภาพความร้อนระยะยาวเหนือ 150°C; ออกแบบโครงสร้างยืดหยุ่นในพื้นที่ผีปากการปิดผนึก เพื่อให้บรรลุการประสานการปิดผนึกที่ดีระหว่างฝาครอบและหัวกระบอกสูบ; ความหนาของฝาครอบอยู่ระหว่าง 2.0-2.5mm โดยทั่วไป และพื้นที่จุดติดตั้งสลักภายในหนาขึ้นในพื้นที่; แนะนำให้รวมโครงสร้างการแยกน้ำมันและก๊าซแบบเขาวงกตเพื่อลดการระบายน้ำมันและก๊าซโดยตรง; วัสดุต้องผ่านการรับรอง VOC และกลิ่นของ OEM; ปริมาณเส้นใยแก้ว 30% เป็นการกำหนดค่าที่พบบ่อย และสามารถนำแผนการเสริมแรงเส้นใยแก้วยาวมาใช้สำหรับการใช้งานบางอย่างที่มีข้อกำหนด NVH ที่สูงกว่า
แนวโน้มตลาดและมุมมอง
ด้วยการแพร่หลายของยานพาหนะพลังงานใหม่ ปริมาณการใช้ฝาครอบเครื่องยนต์สำหรับยานพาหนะเชื้อเพลิง传统กำลังลดลง แต่รุ่นไฮบริด (HEV/PHEV) ยังคงใช้เครื่องยนต์การสันดาปภายในในปริมาณมาก นอกจากนี้ ฝาครอบเครื่องยนต์กำลังพัฒนาในทิศทางของการเป็นโมดูลาร์และการรวมเข้าด้วยกัน — การรวมคอลเลกECTOR ดูดอากาศ ตัวเชื่อมต่อไฟฟ้า ที่จับเซ็นเซอร์ ฯลฯ ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนและสมดุลประสิทธิภาพของ PA6 เสริมแรงในสาขานี้ทำให้ยังคงเป็นหนึ่งในทางเลือกวัสดุหลักสำหรับฝาครอบเครื่องยนต์ในอนาคตที่คาดการณ์ได้
