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非金属材料在发动机上的应用
作者:管理员    发布于:2015-10-23 08:29:26    文字:【】【】【

  汽车工艺与材料非金属材料在发动机上的应用朱熠仲国汽车集团公司技术中心,吉林长春130011计还要考虑动力性、振动声、环保性和经济性的要求。因此对发动机用非金属材料要求非常高。对根据不同工作条件选择造合的非金属材料以满足和平衡各方面的性能需求进行了综述。

  汽车发动机工作时内部有很高的温度,多数零部件工作时又浸溃在油和水中。如此苛刻的环境对非金属材料是一个很严峻的考验。除耐久性和可靠性等使用要求外,发动机零部件的设计还要考虑动力性、振动噪声、环保性和经济性的要求,因此对发动机用非金属材料要求非常高。根据不同工作条件选择适合的非金属材料以满足和平衡各方面的性能需求是非常关键和重要的。

  1发动机密封件发动机动密封包拮曲轴前油封、曲轴后油封、凸轮轴油封、气门阀杆油封等。油封是由骨架、紧箍弹簧和弹性体部分组成,唇部的回流线可以在轴旋转时把泄漏的油送回内部。曲轴后油封材料要求有较高的耐油性、耐热性和耐磨性以适应其高速运转的需要。一般采用氟橡胶和氟塑料乘用车发动机较多采用氟橡胶,商用车多数采用聚四氟乙烯材料。聚四氟乙烯材料具有较好的耐高温和自润滑性,若使用得当则寿命较高。但其硬度比较高,如果制造工艺不过关溶易产生磨轴、低温驻车漏油等问题若掌握好工艺则可避免类似问题产生。聚四氟乙烯油封装配比较难,需要专用套和夹具应避免扭曲和划伤。

  过多的机油通过导管会引起机油耗费过高,并增加微粒排放。机油过少会引起磨损基至气门杆咬死。曲轴前油封工况略好一些,但也有很高的耐热性要求,一般采用与曲轴后油封同样的材料。但也有少数生产厂采用硅橡胶和丙烯酸酯橡胶等。

  凸轮轴油封一般采用丙烯酸酯橡胶,也可以采用质量较好的丁腈橡胶制造。

  气门阀杆油封的作用是控制从气门导管上部流到气道内的机油量。理想的状况是在气门导管与气门杆之间保持一层薄油膜,但不渗漏到气道和燃烧室中。多采用氟橡胶制造金属套采用08钢或中碳钢游紧弹簧用细弹簧钢丝绕制。

  1.2发动机静密叟寸垫发动机静密封衬塑包拮气缸盖衬垫、进/排气管衬垫、气门室罩盖密封垫、机油盘垫等等,一般又分为气密封、水密封和油密封几种。

  气缸盖衬垫阔称气缸垫伪高温、高压密封件,工作时承受纵向交变载荷和横向挤压力作用,衬垫容易被撕破。它所密封的燃气、润滑油和冷却水等是压力、温度、粘度特性芫全不同的流体,而且这些介质中含有酸碱成分对衬垫具有腐蚀作用。所以,对朱熠与f金属材料在发动机上的应用气缸垫的材料要求比较高。目前,商用车一般采用金属气缸垫,用3~7层薄不锈钢或镍铬钢板制造,密封处涂覆硅橡胶,在水孔、油孔周围冲出环状密封筋,借助金属的弹性密封。金属气缸垫耐高温、耐介质腐蚀,但压缩回弹性能不好溶易发生间隙渗漏。也有采用无石棉冲刺钢板衬塑作为气缸垫主体材料的,比如道依茨发动机。将矿物纤维、芳论纤维、橡胶和树脂等材料混合而成的无石棉材料压制在不锈钢冲刺钢板上廉I品密封部位涂覆硅橡胶也能达到较好的密封效果,但耐高温性能不如金属材料。也有采用无石棉复合板材、钢板夹层、钢丝编织压无石棉橡胶混合物等材料制造气缸垫的例子。

  进气管密封衬垫可以密封不同材质的金属界面,气缸盖材料为铸铁或钼合金进气管材料为铸造钼合金、钢板或塑料料的热膨胀系数、工作温度不同在工作状态下接合面会产生相对滑移。因此,一般采用密封性能比较好的无石棉材料,利用它优良的压缩回弹性能达到较好的密封效果。以前也有采用钢纸板、浸溃的衬垫纸板或橡胶石棉板,但效果都不太理想且石棉已被禁用。

  排气管温度较高必须采用耐高温、耐腐蚀的密封材料。目前,比较先进的材料是采用金属涂敷材料,但它对密封面的平面度和粗糙度要求比较高。普遍采用的另一种材料是无石棉冲刺板,即将冲刺钢板两面压制无石棉材料,既保证了材料具有一定的压缩回弹性能又能耐高温,比较经济实用。也有将冲刺钢板两面压制石墨其性能不如无石棉材料。还有采用橡胶板衬垫两面包铜皮、夹金属丝无石棉板、石墨夹丝板或2个单面冲刺板中间夹非石棉纤维材料等结构。金属冲刺板采用08钢带或08钼,孔口包边常用不锈钢或耐腐蚀的镍铬钢等钢片。如果孔口具有凸凹功能,一般采用奥氏体弹簧钢制造。

  水密封包拮出水管衬垫、调温器衬垫和水录衬垫等。一般采用无石棉板材冲压成形也可以采用浸溃衬塑纸板、纸垫印刷橡胶或压缩回弹性能良好的纤维橡胶板;还可以将硅橡胶印到钢板纸或金属板上形成密封其效果很好。

  油密封可以采用无石棉衬垫或浸溃衬塑纸板等材料密封,但这2种材料中的橡胶成分必须是耐油的丁腈橡胶。用于油底壳、定时齿轮室盖、气缸盖罩盖等低压油密封具有密封长度长、壳体件刚度相对低、在密封面上紧固力难以均匀、表面精度难以保证等特点,需要密封材料具有一定的强度和良好的压缩回弹性能。所以建议采用芳纶纤维为主要增强纤维的耐油橡胶无石棉板。而发动机主油道调压阀、冷却活塞用机油喷嘴密封垫圈,因其密封面积非常小,可以采用铜、钼密封垫或涂敷钢板等。

  1.3密封圈密封圈是发动机静密封的另一种重要形式。在冷却系统管路中,需要密封的连接部位多使用0型圈。在水冷发动机湿缸套中使用的密封圈,要求既能封油又能封水。以前考虑耐高温性能要求时采用硅橡胶比较多考虑耐油性要求时采用丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醇橡胶。但经过试验发现这些材料都不理想展屡发生泄漏问题导致发动机不能正常工作。后来选择进口氟橡胶使问题得到解决。

  气门室罩盖的密封一般采用橡胶胶条的密封形式。国内一般采用丁腈橡胶或普通丙烯酸酯CVCM)橡胶制造,普遍存在密封不严的问题。国外采用硅橡胶比较多,也有采用改性丙烯酸酯EM舶,性能优良且价格比较昂责。

  为使发动机润滑系管路中的润滑油不外泄及接合面处润滑油不渗到外部,一般采用0型圈密封,如机油冷却器的进、出油口等部位。0型圈材料一般采用耐油且能承受一定温度的丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醇橡胶。

  对于每缸独立进气的进气管密封也采用0型密封圈。一般采用耐高温的硅橡胶也可以采用氟橡胶。

  1.4密封胶密封胶是发动机常用的静密封形式。密封胶流动性好、可以弥补密封面的凹凸缺陷、使零部件之间直接连接、容易保证尺寸精度、避免了使用垫片所带来的疲劳问题、可保持稳定的密封。密封胶一般用于螺纹密封、平面密封等。

  与水腔连接处的螺桂、水温表感应塞等螺纹部位使用密封胶,既能封水又能防止螺纹松脱。油压传感器、水温传感器等的螺纹部位使用密封胶。

  要求严格控制尺寸变动的2个结合面之间的密封,如定时齿轮室垫板与机体端面之间、机体下平面与机座之间、顶置凸轮轴气缸盖顶面与摇臂轴框架底面之间的密封等均采用密封胶。

  2发动机软管2.1水管发动机进、排水胶管散热器进、出水胶管水泵进、出水胶管等组成发动机水管。一般发动机水管采-2-汽车工艺与材料朱熠与f金属材料在发动机上的应用用织物增强胶管,能够承受一定压力和温度。但用于涡轮增压发动机的散热器水管,因其承受较高的工作压力和温度,所以在选材和工艺上要求比较高。

  胶管的内胶层直接与液体接触,承载比较复杂的动态压力必须具备良好的拉伸性能、压缩性能、回弹性及耐老化性等基本性能具有良好致密性、耐磨性和耐介质性肪止液体渗漏和腐蚀。如果需要装配接头还要有良好的力学性能,以满足扣压金属接头的需要。一般采用力学性能较好的三元乙丙(EPDM腺胶,在配方上重点强调耐热性、耐液体性和强度。

  胶管的外胶层与外界环境接触,必须具备优异的抗老化性能和一定的耐寒性、耐磨性、耐撕裂性及耐溶剂性能。一般采用EPDM橡胶,在配方上重点强调耐老化性和耐磨性。

  胶管的中胶层使增强层与内、外胶层紧密结合成为一个牢固的整体。应能充分填满增强层之间的空隙起到缓冲作用,减少管体在动态情况下的摩擦分层。粘合胶浆能有效渗入增强层中,以提高软管附着强度。中胶层与粘合胶浆都应有足够的拉伸强度、扯断伸长率、弹性和定伸应力,并有较好的耐温、耐磨性能。一般采用含胶率较高的EPDM胶装或天然橡胶(NR胺浆重要的是其粘合性能。

  胶管的增强层承担着胶管所承受的大部分应力,因此必须具有足够的强度和优越的耐疲劳性能。

  为防止胶管在承压状态下产生扩张变形,增强层材料的伸长率要小。另外J曾强层材料要具有良好的高温稳定性、耐液体腐蚀性和与橡胶的粘合性。普通水管可以采用聚酯绳或尼龙绳针织成型,也可以采用棉线绳或其他人造纤维绳,如涤纶、锦纶、维纶等编织成型。但涡轮增压的散热器水管必须采用芳纶线绳针织、锁针织、缠绕成型或聚酯线绳编织成型才能满足使用要求。如果在高原或比较特殊的使用环境下,可以考虑采用硅胶或改性EPDM橡胶,采用耐高温、高压的尼龙布、聚酯布、芳纶布多层增强经模压成型制造其成本较高,但使用比较可靠。由于受成本和生产效率等因素制约,国外发动机没有采用这种形式的胶管做为发动机水管的例子。

  2.2涡轮增压胶管和中冷器波纹连接胶管涡轮增压胶管在高温、高压下工作,一般采用硅胶胶管。目前,使用多的仍然是模压胶管。胶管的外胶层应采用强度比较高的硅橡胶,以免划伤和磨损;内胶层则采用耐热性和耐腐蚀性比较好的配方,以满足使用要求。但如果硅胶改进配方仍不能满足要求的话,可以考虑在内部增加一层硅氟胶或氟橡胶涂层。该涂层虽然只有1mm厚,但工艺复杂、材料自身成本较高均导致涂层成本增加。而且,使用氟橡胶涂层必须考虑粘接问题,尤其是高温粘接问题,目前在国内外都是一个难题。

  中间胶层夹在增强层中间,有3~5层,采用粘接性能较好的硅橡胶,保证与增强层牢固地粘合在一起。中间层不宜过厚,以免影响胶管的柔韧性也不宜过薄否则缺胶或成型困难。编织层采用多层耐高温高压的尼龙布、聚酯布、涤纶布、芳纶布等。尼龙布粘接性能较好,但有一定伸长,长期使用后容易产生变形酯布和涤纶布综合性能较好过高温度下容易失效;1往能好的就是芳纶布属有强度高、耐高温、耐动态疲劳性能,但价格昂责,在国内应用受到成本限制,在国外的涡轮增压胶管中被大量使用。

  中冷器波纹连接胶管的使用条件相对较好,一般采用硅胶胶管其增强层数量可以降低il度可以减薄,也可以采用尼龙布和聚酯布等成本比较低的增强材料。

  2.3燃油管发动机燃油管一般根据排放标准的不同采用不同的材料和结构形式。如果排放要求达到欧m标准,则一般采用氟材料制造。内层采用耐热、耐介质性都很优良的氟橡胶;也有采用氯醇橡胶或丙烯酸酯橡胶,内层涂一层氟橡胶涂层其材料成本低,但工艺复杂不容易掌握。外层可以采用氟橡胶,为了降低成本有时也用耐油、耐臭氧性能都比较好的氯醇橡胶和丙烯酸酯CVEC材料。增强层一般采用聚酯绳编织成型,也可以采用芳纶线绳,但必须很好地解决粘接和成本问题。

  燃油管采用氟塑料如聚四氟乙烯、聚三偏氟乙烯等材料制造。目前艮多发动机燃油管采用氟塑料复合软管。氟塑料燃油管内层为聚四氟乙烯材料其耐腐蚀性能好、强度高、内壁光滑、传输效果好。但氟塑料软管存在挠曲性差、接头扣压困难等缺点。外层用不锈钢金属丝编织而成避免摩擦和划伤。

  普通燃油管采用价格比较低廉的编织软管或尼龙管。低价位的燃油管其内胶层采用丙烯酸酯或丁腈橡胶,外胶层采用氯丁橡胶或丁基橡胶等材料J曾强层用聚酯或维论线绳。目前,燃油管大批量使用PA11或PA12其制造工艺简单、材料性能稳定、挤出成型好、属于物美价廉的产品。如果压力较高,可朱熠与f金属材料在发动机上的应用以考虑采用尼龙复合软管,如外层采用PA6,内层采用PA11或PA12,中间用尼龙线绳编织成型的复合软管就是比较典型的应用。近几年还有采用聚烯烃和尼龙共混的材料制造燃油管,使用效果和经济性都比较好。

  燃油管多数是金属接头连接。应正确选用接头的金属材料,并经过的加工和严格的表面防护处理。金属接头外观应光洁圆滑、无尖角和毛刺。接头的外套、芯管和连接件都需进行表面防护处理,以提高接头的使用寿命、避免腐蚀。在装配前必须严格检验接头的尺寸、公差及加工精度等强需注意接头的互换性、匹配性和芯管表面的粗糙度,以便于加工、装配和扣压。接头各部分金属零件应避免和消除锋利尖角、应力集中点,以防止早期损坏和对胶管或塑料管内层造成损伤。

  2.4进、H汽管发动机进、排气管一般采用橡胶增强胶管或纯胶胶管。橡胶增强胶管用于压力比较高的工作环境,一般用EPDM橡胶制造J曾强层可以采用聚酯或丙纶或维纶都可以用针织或缠绕成型。压力较低的工作环境可以采用纯胶胶管屋厚应该在2mm以上,用EPDM橡胶或氯丁橡胶制造。

  如果形状非常复杂,有2个以上三维穹曲或锐角穹曲又有一定工作压力的气管,可以采用短纤维增强胶管。短纤维可以用木质素、尼龙纤维等;I答纤维处理后切断为适当长度,一般径长比为1:100左右,按一定比例混合在橡胶内挤出成型。短纤维增强胶管一般可以承受0.8MPa以下的压力,成型比较容易材质均匀增强避免了胶管穹曲处由于增强线绳稀疏或压造成的损坏。

  2.5润滑系胶管输润滑油的胶管一般采用增强层胶管。其内胶层采用丙烯酸酯或丁腈橡胶,丁腈橡胶应用比较普遍,它具有良好的耐油性能,但耐低温性能不理想夕卜胶层一般采用氯丁橡胶,它具有较高的强度,耐磨性能良好有一定的耐臭氧、耐热性能而且与丁腈橡胶粘接较好1曾强层采用聚酯或维纶线绳。多数用针织成型也有采用编织或缠绕工艺成本相对较高。

  一些轿车采用尼龙管做为输润滑油的胶管。

  3传动带发动机在带动水泵、风扇、燃油泵、发电机、起动机、动力转向泵、空气压缩机时一般采用带传动,带传动分为V带、多楔带、同步带等多种型式。

  V带分包布带、切边带2种。老的车型还有用包布带的,它的结构由包布层、伸长层、缓冲层、强力层和压缩胶层组成。线绳多数采用涤纶或聚酯线绳,也有采用维纶和锦纶线绳的。橡胶采用氯丁橡胶,偶尔也用丁苯橡胶。包布一般用尼龙布或涤纶布制造。

  目前,汽车上应用比较流行的是圆弧齿窄形切边带。圆弧齿有利于散热涛命比较高。切边带生产效率高,是取代包布带的产品。切边带的结构分为上胶布层、伸张胶层、缓冲层、强力层、压缩层和下胶布层组成,也可以不设下胶布层。各部分具体应用如下。a.胶布层采用合成纤维平纹帆布经、纬线密度要均一。b.压缩层是V带的支撑材料,应有良好的耐热和耐疲劳性能,应选择硬度在75HA左右的氯丁橡胶,并在胶料中添加15~30左右的短纤维,出片时必须使短纤维定向排列,垂直于V带的强力层,增大胶带的横向刚性和纵向穹曲疲劳性能。短纤维的材料有涤纶纤维和非再生纤维素纤维等。c.缓冲层胶料需要较好的弹性和牢固的动态粘接性能,一般用氯丁橡胶与天然橡胶混合制成,混合胶的含胶率要高于其他部位橡胶。d.伸张胶层位于上胶布与缓冲层之间,起到校正强力层芯绳位置高低的作用,也采用氯丁橡胶,应有良好的耐热、耐疲劳性能。e.强力层一般采用涤纶、聚酯等材料制成的线绳其强度高、耐疲劳和耐冲击性能较好、尺寸稳定性好、初期伸长比较小,但这2种材料粘合性能不好,需要进行胶粘剂浸溃处理之后方能使用。也有采用人造丝、维纶、锦纶等材料制造线绳的,但由于尺寸稳定性等问题,使用效果不理想,目前已经很少采用。

  3.2同步带汽车同步带传动是用于内燃机凸轮轴、喷射泵及平衡器轮轴等的动力传动。一般采用氯丁橡胶作为胶带背胶有保护抗拉层的作用具有优越的耐水解性和耐热性。带齿由剪切强度高、硬度适当的氯丁胶组成。尼龙布包布层是保护胶带的抗摩擦部分具有优越的耐磨性,由摩擦因数小的尼龙帆布组成,用于大功率的传动。同步带采用玻璃纤维作为抗拉层,其强度高、伸长小、耐腐蚀和耐热性能良好。目前逐渐兴起的圆弧齿同步带扩大了传动带的传动范围,使同步带不仅能适应高速低扭矩的场合,而且能适合低速高扭矩的场合。

  -4-汽车工艺与材料朱熠与f金属材料在发动机上的应用3.3多楔带多楔带兼有普通V带的紧凑、高效率和平带的柔软、强韧等优点其传动功率大、效率高、占空间位置小、带体薄而柔软、适应高速传动。它具有伸长小、承受负荷分布均匀、运转平稳、使用寿命高等优点。

  橡胶多楔带一般采用氯丁橡胶和聚酯线绳制造,但在温度较高、比较紧凑的发动机上建议使用增强层为芳纶线绳的氪化丁腈多楔带。芳论线绳具有很高的强度,且耐热、耐疲劳性能优良,是目前适合制造多楔带线绳的材料缺点是粘接困难、价格昂责。氪化丁腈橡胶不仅具有丁腈橡胶优良的耐油性能,而且克服了丁腈橡胶耐高、低温性能不良的缺点具有良好的、稳定的综合性能廉I造胶带能大大提高带的使用寿命。它的缺点也是价格昂责。

  目前,也有采用EPDM橡胶制造多楔带的,并取得了良好的效果。主体胶料采用短纤维增强的EPDM橡胶」曾强线绳采用聚酯线绳解决了皮带伸长过大、功率损失、带轮滑差大等质量问题。这种多楔带性能优于氯丁多楔带,价格低于氪化丁腈多楔带是一种经济实用的产品。

  4发动机进气系统4.1主进气风道发动机主进气风道一般采用大型塑料件。一种形式是聚乙烯(PE败塑件,它的优点是性能稳定、无接缝、连接方便、耐低温冲击性能优良,在欧美国家中应用比较多。也可以采用聚丙烯(PP塑成型,但工艺有一定难度,而且要注意PP材料低温脆性等问题。另一种是采用PP注塑,需要进行焊接,理想的是采用振动摩擦焊,也有采用热板焊接和激光焊接等工艺,但容易产生开裂等问题。采用螺丝连接的密封性能要充分考虑。在国外也有采用尼龙(PA房工程材料注塑较小的风道,虽然成本较高,但是性能稳定可靠。还有一种采用滚塑工艺制造风道,它是用低密度线性聚乙烯或其他流动性比较好的材料滚塑成型廉I品壁厚比吹塑均匀激果也比较好,生产效率略低一些。

  4.2连谂管风道与滤清器之间连接和几段风道之间连接都需要用胶管。连接胶管是为了缓冲振动有时设计成波纹形状。一般模压或注射成型材料采用具有良好耐老化、耐疲劳和耐热性能的EPDM或氯丁橡胶CRX胶管采用尼龙扎带或卡扣连接。

  4.3密封垫风道之间的密封采用锥形面密封,有时也采用密封垫。密封垫可以用EPDM模压或注射成型,但材料配方必须充分考虑耐热和耐候性能,否则一但发生变形及而影响密封。也有采用硅橡胶制造,但配方必须考虑采用高强度、高撕裂性能的硅橡胶,否则容易发生损坏现象。

  4.4空气滤清器空气滤清器的外壳有金属和塑料2种。塑料外壳一般采用聚丙烯或尼龙材料制造。干式滤芯采用特种纸或无纺布。无纺布一般采用人造纤维,包拮聚酯纤维、涤纶纤维等。无纺布比纸制滤芯有更高的强度和更好的耐介质性能在国外得到广泛应用。

  空气滤清器上采用的密封圈用EPDM橡胶或CR橡胶制成。也可以直接用液体胶粘剂涂敷密封,即用聚氨酯类胶粘剂等。

  5发动机悬置软垫5.1橡置软垫发动机悬置软垫有支撑发动机的作用,要求有一定的强度是比较容易损坏的零件。另一方面,悬置软垫应能减少发动机和整车的振动,必须按整车匹配给出适当的刚度值和阻尼系数等要求。一般悬置都采用天然橡胶为主体的合成橡胶,因为天然橡胶是世界上公认的减振降噪效果好的橡胶,但它耐老化、耐热等性能较差,长期使用容易出现疲劳裂纹或脱落损坏。可以采用丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁二烯橡胶和异戊橡胶等对天然橡胶进行改性,增强它的耐疲劳老化和耐臭氧能力。也可以在制品上涂敷一层老化性能好的橡胶避免气候性老化。另外发动机悬置软垫一般都采用复杂的结构形式,需要粘接硫化铁、钼等金属骨架且需要进行磨砂、磷化、酸洗等处理橡胶配方必须考虑粘接性能深用开姆洛克等粘接强度较高的粘接剂才能满足使用要求。

  5.2液压悬置和其他乘用车采用液压悬置比较多,这种悬置减振性能好,制造工艺复杂,强度相对较低,适合小型发动机。还有气体悬置、塑料悬置等多种结构形式。

  6机油系统6.1机油口盖纹强度,可以添加玻璃纤维等增强。偶尔也有采用玻朱熠与f金属材料在发动机上的应用璃纤维增强聚丙烯(PPGF财料的盖子,长期使用容易出现螺纹损坏和材料老化不宜长期使用。机油口盖内侧端部采用橡胶密封圈密封,可以用丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶制造。

  6.2油底壳密片多数采用无石棉密封衬垫。也有采用橡胶石墨密封垫进行密封激果也不错。以前长期使用浸溃纸板或纸板涂橡胶密封的形式溶易出现渗漏现象。

  6.3机油标尺该总成由橡胶件、塑料件和金属件组合而成。

  橡胶件多数采用丁腈橡胶其耐油性比较好,与金属件可以硫化在一起。手柄等零件为塑料件,一般采用PA6或PA66材料必要时可以添加玻璃纤维增强,经注塑成型与金属件牢固连接在一起。金属尺杆必须进行氧化等防锈蚀处理。机油标尺密封圈则用丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶制造,应有一定耐老化性能。

  6.4机油滤清器如果选择塑料外壳,可以采用PP改性材料或PA材料。滤芯可用人造纤维制造,耐油性能比纸制品好一些。密封圈一般选用丁腈橡胶。

  6.5油管一般分为2段,一段为塑料件,用PP注塑而成;另一段为橡胶软管,一般采用纯胶软管,可以用丁腈橡胶(NBR)或CR挤出成型,壁厚一般不低于2mm,否则容易被吸。

  7工程塑料件7.1风扇风扇一般采用PA6或PA66,且用玻璃纤维增强。用PA6加20玻纤效果较好具有较高的强度和优异的耐高温性能。也可以采用增强聚丙烯材料制造风扇,例如用PPGF20,其强度不如尼龙件,但成本较低。

  风扇护风罩总成一般采用改性PP材料,并添加20左右的玻纤,还可以添加少量滑石粉等矿物粉,以保证其尺寸稳定性。

  7.2气门室罩盖以前,气门室罩盖采用金属铁或钼制造。目前,国外经常采用工程塑料制造。采用PA6或PA66时添加玻纤30~50;也有采用PA4或PA46等新材料制造廉I品尺寸稳定性较好。采用塑料罩盖应注意塑料与金属之间的密封问题,密封垫应适当增加压缩回弹性能,保证不发生渗漏。

  7.3油底壳油底壳采用金属件比较多,但奔驰车有用塑料件的例子。我们研究用不饱和聚酯与玻纤混合物层状膜压成型6MC拍材料制造油底壳的技术已经取得突破性进展艮快就可以得到应用。塑料油底壳质量轻、价格低廉、适用于中型载货车。

  7.4发动机进气歧管以前发动机进气歧管基本采用金属件。目前,已经开发成功塑料制品轻了发动机的质量。可以采用PA6或PA66,添加玻纤35~45.用PA66GF45材料制造的进气岐管已经得到应用。

  7.5中冷器端盖塑料中冷器端盖的应用时间不长,在曰本和韩国比较流行,一般用PA6或PA66,添加玻纤30~50的材料制造。

  7.6活塞冷却喷嘴一般采用增强尼龙材料,添加20~30的玻璃纤维制得,能承受较高的温度在配方时应注意材料的耐高温性能。

  7.7球头销采用自润滑性能比较好的聚甲酲制造,类似的零件在发动机上还有一些,如曲臂轴承套等。如果工作时需要承受较高温度并需要自润滑时则采用聚四氟乙烯(PTFE财料。

  7.8管夹酿欠管愚发动机上的管夹或软管接头应该采用耐高温的PA6或PA66材料,添加20~30的玻璃纤维制成,具有一定强度。

  7.9迷宫等小功能件虽然是小零件,作用却很重要用PA6或PA66注塑成型,一般添加30~40玻璃纤维,以保证耐热性和强度。还可以选择聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBTGF其他工程塑料。类似工作环境的零件都可以采用同样的材料,如尺条回位弹簧座、挡油板、保护套等零件。

  7.10曲轴箱通风阀等曲轴箱通风阀的阀体和底座都需要一定强度,类似零件还有挺杆室盖板等一些盖、座等零件,可以用PA6或PA66注塑成型,适当添加玻璃纤维。以前,采用SMC、不饱和聚酯与玻纤混合物块状膜压成型(PMC热固性材料制造,效果也不错,但回收利用存在问题。

  -6-汽车工艺与材料朱熠与f金属材料在发动机上的应用8塑料燃油箱塑料燃油箱在乘用车和中小型商用车上使用广泛。欧洲有在重型载货车、专用车上采用塑料燃油箱的。塑料燃油箱一般采用聚乙烯为原料,成型分为吹塑和滚塑2种。轿车的小型燃油箱一般采用多层吹塑工艺有5~7层用高密度聚乙烯制造,以满足汽油强渗透性的要求。商用柴油车,可以采用单层燃油箱。吹塑采用高密度聚乙烯注产效率高。滚塑采用低密度线性聚乙烯成型性比较好复杂形状可以一次成型廉I品壁厚比吹塑均匀激果也比较好。

  9降噪隔热材料9.1消声器为提高隔声效果,在钢板中间夹一层非金属材料0.5mm厚左右采用陶瓷纤维。消声器悬挂用橡胶减振块采用EPDM橡胶。

  9.2发动机排气管包覆物在发动机排气管上包覆一层隔热层。该隔热层用耐高温的玻璃纤维或矿物纤维制成,一般做成布一样的形状缠绕成形。

  9.3散挡帘很多中重型载货车的散热器设有挡帘,用涂橡胶的人造纤维布制造。橡胶是用天然橡胶或耐老化性能比较好的EPDM橡胶制成胶浆涂覆;布可以用涤论纤维、尼龙纤维或锦纶纤维等织成。

  9.4发动机挡板挡板一般采用玻璃纤维模压成型,高温模压下玻纤板可以达到一定的强度和硬度。国内也有采用比较疏松的玻璃纤维模压板,上面复合一层PP等材料制成的塑料注塑件,这样工艺复杂、成本比较局。

  如果温度比较低,可以采用无纺毡模压成形,效果也比较好。

  9.5发动机隔热垫因为直接与发动机接触,需要采用耐温度比较高的材料,用玻纤模压板,底层复合无纺布,靠近发动机一侧复合钼箔!

  一种常用的形式。如果发动机上面已经有一层隔热垫,一般用聚氨酯(PUR泼泡或海绵橡胶制造,可以阻挡热量散发,那幺隔热垫就可以采用无纺毡模压板,成本相对比较低。国外也有不同部位采用不同材料的应用,如直接接触发动机的区域用玻纤钼箔其它区域用无纺毡、无纺布,能得到较高的性能价格比。

  9.6排气歧管的隔热板和防护板一般采用陶瓷纤维纸与镀钼钢板的复合结构形式,高温下有良好的使用效果。

  1催化转化器整体蜂窝陶瓷载体采用多孔堇青石烧结,热膨胀系数低具有多孔性孺化钼涂层能牢固粘接在表面。催化器封装蜂窝陶瓷催化剂时要衬以减振垫,一般用陶瓷纤维垫层,分为膨胀垫层和非膨胀垫层。膨胀垫层由硅酸钼纤维、蛭石和有机粘合剂加工而成,它的高温膨胀特性弥补了由于金属外壳热膨胀系数大而载体热膨胀系数小造成的包紧力降低,使载体始终牢固地包裹在壳体之中。

  11油气分离器油气分离器是结构比较复杂的总成,其中很多零部件由非金属材料制造。壳体与底座要求一定的强度,一般选择PA6或PA66添加30~40玻璃纤维注塑成型。膜片采用氯醇橡胶(ECO樘佳选择。密封垫、密封圈等也可以采用ECO模压或注射成型,为了提高耐温度范围,可选用耐温-30~130°C的ACM制造。油气分离器的密封是非常关键的必须充分考虑密封件的耐油性、耐老化性。连接油气分离器的软管可以用纯胶挤出软管,材料为丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶,如果耐老化要求较高,可以考虑采用ECO橡胶。

  12减振器以前发动机减振器一般都采用橡胶件用减振性能比较好的天然橡胶或耐臭氧性能相对好的三元乙丙橡胶模压成型。橡胶密封圈一般也采用三元乙丙橡胶。目前,桂油减振器比较流行其轴承及止推片等塑料小零件一般采用耐高温,且又有自润滑功能的PTFE材料。其他总成也有一些塑料小轴承、小密封圈等零件,因为要承受高温高压,所以选择PTFE材料是比较理想的。

  13膨胀水箱水箱是发动机附件中比较容易出问题的一个零件,因为它承受一定压力和温度,比较容易渗漏。比较小的水箱可以用PE或PP吹塑成型,由于没有焊缝,只要注意壁厚均匀、泄压装置设计合理即可控制朱熠与f金属材料在发动机上的应用产品质量。如果比较大的零件,内部结构复杂时可以用注塑成型。注塑一般都是分为两体,通过焊接连接,应有足够的焊接强度,否则容易出现开裂现象。

  生产膨胀水箱应该选用半透明的、纯净的、强度较高的PE、PP材料不能添加再生料,以保证材料的韧性及提高耐压能力。

  14发动机小总成中的非金属零部件14.1化油器化油器中的皮碗应选用丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶。泡沫管可以用PP或PE发泡制成。如果有玻璃窗,应选用透明的、性能比较好的PC材料注塑成型。有时油窗还有密封圈用丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶模压成型。

  14.2汽油录汽油泵上有密封圈等橡胶件应选用耐油橡胶,如丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶等。膜片可以采用ECO橡胶。小塑料件一般采用尼龙件。涡轮也有采用陶瓷烧结制造。

  14.3汽油或柴油滤清器滤芯采用涤纶、锦纶等人造纤维无纺布,密封圈选择耐油橡胶,如丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶等。垫密片采用无石棉衬塑及耐高温、耐油配方。有些滤清器有可视的透明窗口必须采用PC等耐油、耐高温的透明材料。

  14.4燃油蒸发控制装置在碳罐中充满活性炭,碳罐密封采用耐高温、耐油的硅橡胶垫和氟橡胶密封圈。

  14.5微粒物排放控制装置该装置的过滤器滤芯采用微粒滤芯材料,即用陶瓷纤维、泡沫陶瓷、壁流式蜂窝陶瓷、SiC等材料。14.6电子燃油喷射录主要非金属材料就是连接软管,以前一般采用橡胶软管与燃油管相同。目前采用尼龙管比较多,一般用PA11或PA12屈力比较高时可以用复合软管。喷射泵中的密封垫一般采用金属垫片,也有用氟橡胶密封的例子。

  15其他非金属件对于使用温度较高、不需要运动的零件,如凸轮轴衬套堵盖等,可以采用硅橡胶。如果工作环境不但温度高,而且接触油,又需要一定强度,则必须使用氟橡胶。在温度不超过100°c时对于接触油的橡胶件选用耐油性比较好的氯醇橡胶或ACM橡胶;对不接触油的橡胶件,则选用耐臭氧比较好的CR或EPDM橡胶,如飞轮壳橡胶堵塞等。

  16其他非金属材料发动机使用说明牌多数采用不干胶粘贴的形式以方便操作。选用聚酯薄膜材料有时需要镀钼以达到装饰的效果。

  17结束语随着汽车发动机轻量化的发展趋势,很多以前应用金属的零部件逐渐采用塑料、橡胶等非金属材料代替。为了提高耐腐蚀、耐磨损性能,也有一些金属零件增加了尼龙、聚乙烯等涂层,成为塑钢件。发动机应用非金属的领域逐渐扩大,正确设计和使用非金属材料是设计师和材料工程师必须共同研究的课题。

  任编辑肖文)吉林大学汽车学院车身专此,目前从事汽车非金属零部件的设计、开发、试验及标准制订工作。

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