工程塑料PA46
傳統(tǒng)汽車的金屬外衣裡正在發(fā)生著越來(lái)越多的改變。這其中包括工程塑料的應(yīng)用給汽車帶來(lái)的眾多細(xì)節(jié)上的變化，比如帝斯曼(DSM)的聚酰胺46（PA46）在渦輪增壓器中的應(yīng)用。

聚酰胺46在渦輪增壓器中的應(yīng)用增壓渦輪在保證能量輸出不減少的情況下，使發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸得以縮小。這可以提高燃料的燃燒效率，降低排氣係統(tǒng)中未燃燒的燃料總量。因此，渦輪增壓柴油機(jī)在歐洲客車市場(chǎng)已經(jīng)占有相當(dāng)大的份額，並在全球其他地區(qū)不斷贏得市場(chǎng)。由於渦輪增壓技術(shù)產(chǎn)生的高溫，以及發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)尺寸不斷的縮小，擺在部件和係統(tǒng)設(shè)計(jì)師麵前的是對(duì)材料的新的要求。與此同時(shí)，渦輪增壓技術(shù)不斷進(jìn)步，新的子係統(tǒng)不斷加入，從整個(gè)係統(tǒng)中獲取*大功能和環(huán)境效益的努力一直在繼續(xù)。

聚酰胺46已經(jīng)被廣泛用於中冷器的封罐 ，相比於傳統(tǒng)使用
鋁製封罐的方法能節(jié)省高達(dá)30％的成本。

渦輪增壓中可變渦輪葉片技術(shù)的引進(jìn)，可視為此類發(fā)展。此技術(shù)計(jì)劃通過(guò)控製流量速率，使發(fā)動(dòng)機(jī)在從加速到以*高速度運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中能保持高水平功率。通過(guò)使用位於渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪前的導(dǎo)向葉片，改變?nèi)肓鹘呛蜏u輪機(jī)轉(zhuǎn)輪入口速率，調(diào)節(jié)渦輪輸出，從而達(dá)到上述目的。通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的“開(kāi)/關(guān)”製動(dòng)器可控製葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)，或者更複雜的，可引入一變動(dòng)控製係統(tǒng)，通過(guò)齒輪，直流電機(jī)，引擎控製單元(ECU)及傳感器來(lái)驅(qū)動(dòng)。有可變渦輪葉片的渦輪係統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖3。

渦輪係統(tǒng)，尤其是使用VTG技術(shù)的渦輪係統(tǒng)，為聚酰胺（PA46）這樣的高性能工程塑料提供了令人興奮的應(yīng)用機(jī)會(huì)。聚酰胺擁有**的高溫耐受性，能夠經(jīng)受住超過(guò)200℃的環(huán)境溫度。能夠在如此之高的運(yùn)行溫度下保持硬度，抗疲勞，耐摩擦等機(jī)械特性，使得它們成為渦輪係統(tǒng)中某些應(yīng)用的理想材料，例如可用於進(jìn)氣彎管，VTG齒輪，熱進(jìn)氣管和中冷器端蓋。此外，它們還在加工工藝上具有優(yōu)勢(shì)，這源於其出眾的流動(dòng)性和可塑性。

聚酰胺46已經(jīng)被廣泛用於中冷器的封罐，相比於傳統(tǒng)使用鋁製封罐的方法能節(jié)省高達(dá)30％的成本。與鋁材或者其它的熱塑性塑料相比，使用PA46不僅能降低20－30％的重量，而且具有*高的單位重量強(qiáng)度。端蓋可經(jīng)卷邊固定於封罐上，不僅可節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間，還避免了在采用鋁端蓋時(shí)必需使用的焊接成本。帝斯曼StanylPA46具有傑出的流動(dòng)特性，其可以在低壓情況下，使用單個(gè)澆口來(lái)注滿較長(zhǎng)的中冷器的封罐。這意味著可以減少熱變形，並且擁有更好的表麵，從而可以降低運(yùn)作中發(fā)生滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。注塑過(guò)程使得無(wú)需花大價(jià)錢，就可以把支架集成到端蓋上，從而固定在車體上。在氣體從渦輪壓縮機(jī)傳輸?shù)街欣淦鬟M(jìn)氣管道的過(guò)程中，壓縮空氣可達(dá)到200°C的高溫，3巴的壓力。傳統(tǒng)的渦輪係統(tǒng)使用或?yàn)殍T造成型，或通過(guò)液壓成型的鋁排氣管道，或使用內(nèi)嵌織物的矽橡膠。用這些材料製成的進(jìn)氣管道不僅昂貴而且無(wú)法整合支架或者傳感器。

由聚酰胺46 注塑的傳感器能在150- 160°C (300°-320°F)的恒溫
下持續(xù)長(zhǎng)達(dá)5,000 個(gè)小時(shí)。即使與具有腐蝕性的ATF油相混合，其可
耐受的峰值溫度仍高達(dá)170 -180°C (340 to 355°F)。

用PA46生產(chǎn)的雙模焊接成型進(jìn)氣管道比使用鋁（節(jié)省成本高達(dá)50％）或矽橡膠都要便宜。因?yàn)榫埘０返闹亓勘蠕X輕，所以成品重量也相對(duì)較輕。與矽橡膠製成的管道相比較，用PA46製成的管道擁有如下優(yōu)點(diǎn)：PA46空氣管道的交叉部分可適應(yīng)不同的空間，而矽橡膠管道的交叉部分隻能是圓形的。PA46可循環(huán)利用，而矽橡膠組件不可再利用。

相比於其他的熱塑性塑料，PA46（如 Stanyl）具有傑出的抗疲勞特性，從而使*終產(chǎn)品具有更高的**係數(shù)?，F(xiàn)有兩個(gè)StanylPA46成功應(yīng)用於熱空氣管道點(diǎn)焊的例子。在帝斯曼工程師的幫助下，可在特定的設(shè)計(jì)要求下計(jì)算成本，並可對(duì)不同係統(tǒng)的成本優(yōu)勢(shì)進(jìn)行比較。

彎管將渦輪壓縮機(jī)和空氣管道相連接。使用PA46製成的管道，能提供鋁材彎管不具備的上文所提及的優(yōu)點(diǎn)。組件不僅可以一次模具成型，還可以被直接焊接到渦輪壓縮機(jī)麵上，由此可見(jiàn) PA46具有超強(qiáng)的耐熱性。

渦輪增壓器入氣彎管由聚酰胺46製成，能一次模具成型或者雙片焊接成型，直接熔合到渦輪壓縮機(jī)麵上，由此可見(jiàn) PA46具有超強(qiáng)的耐熱性。

對(duì)於PA 46（尤其是對(duì)於其具有的高耐熱性，高溫下的硬度保持力，以及**的耐磨損和低摩擦性能）而言，可變渦輪增壓係統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)係統(tǒng)是另一個(gè)擁有極大應(yīng)用機(jī)會(huì)的領(lǐng)域。VTG發(fā)動(dòng)機(jī)的端蓋包括尾架和碳刷架，可作為齒輪減速裝置的基座。使用PA46，可一次注塑成型具有這三個(gè)功能的耐高溫集成部件。（因其十分接近渦輪增壓機(jī)的渦輪麵，所以對(duì)耐高溫性能具有極高要求）。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，端蓋碳刷架區(qū)域的溫度在短期內(nèi)可高達(dá)280-290°C。這個(gè)時(shí)期的碳刷架**不能變形或者熔化，因?yàn)檫@樣會(huì)乾擾碳刷，使得發(fā)動(dòng)機(jī)完全停止。PA46（如帝斯曼的Stanyl）的熱變形溫度高達(dá)290°C ，與其他熱塑性塑料相比，其更易承受這個(gè)峰值溫度。

在旋轉(zhuǎn)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)（REA）中的齒輪減速裝置中，通過(guò)齒輪係統(tǒng)將發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，從而改變渦輪葉片的位置。齒輪在高頻率和高溫（高於150°C）環(huán)境下運(yùn)作。PA46 能夠在這樣的高溫下保持硬度，並顯示出**的耐磨性，使得製成的齒輪具有*佳的承受力及使用壽命。

發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入和葉片的運(yùn)動(dòng)都通過(guò)一係列傳感器（監(jiān)控壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速以及葉片位置）在一個(gè)閉合線圈內(nèi)受控於引擎控製單元（ECU）。其對(duì)傳感器的功能性要**，其能在230°C的峰值溫度下保持尺寸穩(wěn)定性，能保證使用期間避免油經(jīng)螺紋發(fā)生滲漏；以及對(duì)自動(dòng)變速的耐受性。傳感器不得在安裝時(shí)發(fā)生損壞。

由PA46製成的傳感器符合所有這些要求，由於其能在峰值溫度下保持硬度，並具有抗蠕變和減輕壓力的能力。此外PA46顯示出**的耐疲勞性，以及在高溫下對(duì)腐蝕性液體的化學(xué)耐受性。其他重要優(yōu)勢(shì)還包括重量減輕（通過(guò)替換金屬），設(shè)計(jì)更靈活（得益於注射成型工藝）以及零件更牢固。

ECU使用了複雜的微處理器技術(shù)，其表麵裝置通過(guò)回流焊接法焊接於PCB上。此方法的峰值溫度高達(dá)265°C，ECU外殼材料必須能夠耐受此溫度。PA46憑借其較高的熱變形溫度（HDT）以及出眾的韌性，成為此應(yīng)用的理想材料，它可以節(jié)約成本，還可以使用扣合這樣的節(jié)省空間的表麵組裝方法。

在與渦輪增壓器相關(guān)的裝置中，帝斯曼工程塑料以及Stanyl使得降低係統(tǒng)成本成為可能。帝斯曼致力於在此領(lǐng)域做進(jìn)一步的發(fā)展：提高各組件的溫度耐受性並減少其對(duì)空間的需求。公司擁有一支全球性的、專注於渦輪部件市場(chǎng)的團(tuán)隊(duì)，他們活躍於主要的汽車製造區(qū)域。並且公司為這項(xiàng)研究成立了專門的基金，此舉將為汽車製造商以及係統(tǒng)提供商帶來(lái)*終利益。