傳統(tǒng)發(fā)動機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)動機上，使得發(fā)動機總重量降低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)計的實用產(chǎn)品，該研發(fā)團隊已經(jīng)被塑料工程師協(xié)會提名為2013汽車革新技術(shù)大獎中革新塑料獎項的候選人。
全新的福特Duratec 3.5升和3.7升V型六缸發(fā)動機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樹脂塑料為原材料，而沒有采用以前的銅焊金屬管。當發(fā)動機冷卻液在這種全新的冷卻套管中循環(huán)流動的時候，相關(guān)部件都能夠正常工作，滿足各方面的要求。
把發(fā)動機歧管換成普通尼龍高分子聚合材料的方案是不可行的，因為這種材料無法長時間抵擋化學品以及高溫的腐蝕作用，所以盡管金屬價格昂貴且重量較大，但是現(xiàn)在的發(fā)動機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)動機原有的結(jié)構(gòu)，只是把銅焊金屬管用尼龍元件代替，這種做法也是不可取的，因為把中空管集合成歧管系統(tǒng)的二次成型過程會產(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)計團隊選擇了Zytel HTN PPA合成樹脂，得益于該材料出眾的耐高溫和抗化學腐蝕性(尤其是抗冷卻劑腐蝕性)，它經(jīng)常被用作發(fā)動機冷卻零部件以及加油裝置快速接口原材料。團隊成員面臨的難題轉(zhuǎn)化成如何通過全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，把Zytel材料的冷卻劑套管與發(fā)動機歧管整合在一起。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；RJG公司的鑄?？涨粔毫Ω袦y技術(shù)被用于獲取二次成型過程中施加在空腔內(nèi)壁上的壓力值，所有的數(shù)據(jù)都是為了防止加工過程中套管承受壓力過大造成不必要的損壞。
Duratec 3.5升和3.7升V型六缸發(fā)動機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車型中。這兩款全新發(fā)動機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械設(shè)備也有減少，因為可以省去粉末金屬涂層工藝。
Zytel HTN和Zytel系列其他樹脂材料已經(jīng)在汽車領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其中不乏在發(fā)動機上的應(yīng)用。舉例來說，Zytel LC 7000 和 Zytel RS LC 4000用來加工汽車上使用的低壓軟管和套管，相比于標準尼龍11和12，這些材料全都擁有更長的使用壽命以及低溫下更出色的抗沖擊強度；杜邦公司利用Zytel HTN樹脂材料為梅賽德斯奔馳公司打造了兩款注射成型油底殼，用于大型重載卡車上；Zytel HTN甚至被川崎汽車用作SIM-WIL電動車的車輪電動機繞線管材料。
以前的觀點認為可生物降解塑料很難承受高溫，根據(jù)此觀點塑料將無法作為原材料出現(xiàn)在發(fā)動機中，但是杜邦公司設(shè)計研發(fā)的Zytel HTN已經(jīng)成功應(yīng)用在發(fā)動機上，意味著樹脂材料特性在不斷提升，另外更合理的設(shè)計也能拓寬材料的應(yīng)用范圍。那些對樹脂材料充滿興趣的汽車制造商們，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)的樹脂材料使用難題。
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