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玻纤增强尼龙行业内简称为PA+GF。尼龙的主链上有氨基。氨基具有极性,会因氢键的作用而相互吸引。所以尼龙容易结晶,可以制成强度很高的纤维。但由于尼龙本身吸水性大、耐酸性差、干态和低温冲击强度低以及吸水后易变形,影响了制品的尺寸稳定性,使其应用范围受到了一定的限制。
在尼龙中添加玻璃纤维,共混材料的力学性能测试结果表明随玻纤含量的增加(一定范围内),材料的拉伸强度、弯曲强度有大幅度的提高,尼龙的收缩率和吸水率大幅降低。
正是因为上述的优点,PA+GF广泛应用于对力学性能要求较高的汽车零部件中,本文主要聊一聊PA+GF在汽车发动机进气歧管、冷却系统上的应用分析:
一.发动机进气歧管材料解决方案
1.进气歧管使用塑料的优点有哪些?
减重:与铸铁和铝相比,重量减少40% 回收方面:热塑性材料良好的回收加工性能 成本降低:生产效率高、加工时间短、成型后的合格率高,与铸铝材料相比,生产成本降低20-30% ; 集成化设计:可以成型复杂结构部件,设计自由度大;适合成型可变进气歧管部件; 更突出的发动机性能:内壁光滑,有利于提高进气充量; |
2.进气歧管材料的要求及推荐材料
1)长期耐高低温性能,能在-40~150℃长期工作; 2)高结构强度,适应长期震动及有瞬时内压得工作环境; 3)通过极端温度测试,塑料进气歧管必须通过制冷剂接触测试; 4)良好的抗化学性,如发动机机油,变速箱润滑液,润滑脂及其冷却液等; 5)抗各种冲击,如机械工具的撞击等。 |
根据以上要求,可以使用PA+GF材料
推荐原因:PA轻盈、强度高、耐高低温、化学稳定性好且易加工,从而量产成本较低;加玻纤后其收缩率得到了明显改善,吸水率可以明显降低。回复“PA”查看更多
3.塑料进气歧管低温冲击试验
1)将塑料进气歧管置于-40℃的低温箱中保留5h;
2)使一个质量为500g的钢球从1.2m的高处落到进气歧管的稳压箱顶部中央;
3)查看塑料进气歧管表面有无变化,若无裂纹、无变形则实验通过。回复“测试”查看更多
4.PA+GF材质进气歧管举例
1)高表面质量进气歧管(凯美瑞、东风)
2)气密性及耐压性测试
凯美瑞2.0发动机进气歧管测试
序号 |
试验项目 |
试验条件 |
技术要求 |
实测值 |
1 |
气密性试验 |
常温、常压下,通50KPa压力 |
泄漏量≤12.4ml/min |
1.05 |
2 |
爆破试验 |
在5bar气压下无破裂 |
在5bar气压下无破裂 |
5.4bar破裂 |
二.发动机冷却系统结构件材料解决方案
1.玻纤增强尼龙遇到的问题及解决方案
问题 汽车发动机冷却系统结构件一般使用玻纤增强尼龙材料,冷却系统结构件一般会与防冻液(乙二醇)有接触,而乙二醇会在高温下化学攻击PA基体与玻纤。 攻击机理 乙二醇/水吸收进尼龙里面à尼龙分子链被切断 乙二醇/水吸收进尼龙里面à尼龙/玻纤粘接面被损害
1)使用粘接助剂,增强PA/玻纤的粘接能力,减小缝隙; 2)对PA进行抗水解处理; 3)提高PA结晶度。 |
2.应用实例
1)散热器水室
推荐材料:耐水解级玻纤增强PA66
特点:表面无浮纤、高刚性、尺寸稳定、耐水解、耐化学药品性。回复“PA66”查看更多
2)恒温器壳体
推荐材料:PPA+GF复合材料
特点:耐醇解、耐水解、高光表面、力学性能稳定性佳。
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原文始发于微信公众号(艾邦高分子):玻纤增强尼龙为什么能用在汽车发动机进气歧管、冷却系统上?