进气歧管是发动机关键的部件之一,其核心功能是为发动机各缸提供充足而均匀的混合气,因此它是影响发动机动力性和油耗的关键因素。发动机周边的塑料化普及率高的部件就是进气歧管,尼龙材料是目前国内外众多汽车厂家的优选材料。本文,就为你解答为何尼龙材料会成优选,并且介绍什么是尼龙材料。
塑料进气歧管的优选——增强尼龙材料
增强尼龙材料的优点:
1. 良好的注塑加工性能
2. 良好的振动摩擦焊接性能
3. 优异的焊接气密性
4. 抗爆破性能出色
5. 长期耐老化、耐高温性能好
6. 通过特殊配方处理,耐冷冻液性能好
目前,能同时满足塑料歧管技术条件的,优选材料是尼龙。尼龙的优点是耐高温、化学稳定性好,纯尼龙收缩率比较大,耐乙二醇的性能也不太好,并且吸水性太强,吸水后尼龙的强度会下降近40%。但加入25%-35%GF的增强PA6或PA66,尼龙的收缩率得到明显改善,并且对于内部含冷却水管道的,可采用抗乙二醇的尼龙配方。
增强尼龙材料进气歧管主要的优点是成本较低,质量较轻、综合性能优越。对于尼龙材料而言,其导热性比铝低,燃油喷嘴和进入的空气温度较低,不仅可以改善热启动性能,提高发动机的功率和扭矩,同时冷启动时可以一定程度避免管内热量散失,加快提高气体温度,而且尼龙进气歧管内壁光滑,可减小空气流动阻力,从而改善发动机的性能,并且长期高温条件下,热力学性能稳定。
举例:PA+30%GF在150℃条件下,进行1000小时的热老化试验。
经过1000小时老化,缺口冲击强度仍然能保持/M2;拉伸强度仍可保持在180MPa以上,拉伸模量依然可以保持在8800MPa,对于进气歧管热老化性能的技术要求,PA+30%GF这款材料是完全可以满足的。
除了PA6+GF增强材料合适做进气歧管,PA66+GF增强材料也非常适合做进气歧管,如涡轮增压发动机进气歧管,采用PA66+GF材料性能更加优异。但总的来说,PA+GF增强材料在进气歧管选材上,不管国内还是国外,都还是首要的选择。
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2进气歧管工艺路线
目前国外轿车用汽油机90%都采用塑料进气歧管。我国的汽车进气歧管仍然以传统的铸铁或铸铝材料为主,部分汽车使用的塑料进气歧管也主要依靠进口。因此,发展生产具有自主知识产权的塑料进气歧管及其生产工艺具有重要产业价值和广阔的市场前景
塑料进气歧管的成型工艺路线 :
塑料进气歧管的成型工艺较为复杂,这是因为一般的注射成型技术难以加工如此形状复杂的较大型中空部件。
国外在这方面进行了大量的研究工作.已开发出熔模型芯法、模具滑合注射成型法、模具旋转注射成型法、振动焊接法,以及注射-模塑复合成型法等成型加工方法,但目前主要采用熔模型芯工艺和振动焊接工艺。
1熔模型芯法
熔模型芯法也称熔芯注塑成型技术。该工艺是用低熔点的金属(多用锡铋合金)制作注塑模具的型芯,作为嵌件安放在模腔中,经注射成型、脱模后,再把制品放人特殊的热浴中,使型芯熔化回收再利用。
该技术的优点是较快的整体成型与生产率、较高的成品率,能成型形状非常复杂的中空零件,且产品质量稳定可靠。与振动焊接工艺比较,熔模型芯成型工艺具有操作简单、产品质量稳定可靠等优点,故得到了广泛的应用。
注塑成型要求使用精密注塑机,克重要求为l000~。因注塑克重不足,易使产品产生微孔,当受到振动和回火压力冲击时,易使塑料进气歧管破裂,中国第一汽车集团公司采用了德国Demag公司的Closed LoopControi式注塑机。
2振动焊接工艺
振动焊接工艺基本上是一种简单的摩擦焊,将两种分开的热塑性零件压合后沿同一轴线以一定振频率做相对运动,使接触部分摩擦受热并熔化,振动停止后形成焊缝,将两个零件焊接在一起。
振动焊接工艺投资少、成本低,但由于存在气道部分内壁未焊透等问题,焊缝仍为薄弱点,现阶段仅在柴油机的进气歧管上得到应用。
在焊接成型时,焊接缝上增强材料的玻璃纤维排列发生了变化,起不到增强作用,焊接缝的焊接强度对抗爆破压力影响很大,焊接缝处得不到玻璃纤维增强,其抗爆破压力强度决定于基础材料。在静态压力测试中,尼龙6的焊接强度性能高于尼龙66,这是尼龙6适用于振动摩擦焊接成型方法的原因。
CA4GE发动机塑料进气歧管的成型方法选择了振动摩擦焊成型工艺,确定使用BASF公司的BASF 8233GWHS BK102 尼龙6玻璃纤维增强材料。