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索尔维高性能塑料,发动机的瘦身之路
Bert 2021-02-06

隔三岔五叫嚷着要减肥的除了女人之外,莫过于车。汽车的“瘦身”潮可谓由来已久,从最初的铁到钢、到铝合金、镁合金,再到现在的碳纤维增强和塑料发动机,什么什么,塑料发动机还没听说过? 

小编这就带你走进塑料发动机的奇妙世界,好好认识下让你大跌眼镜的“神奇塑料”。

无处不在的塑料

首先,让我们先来为塑料正个名!若你对塑料的认知还仅停留在透明保鲜膜、保鲜盒,电器外壳等传统意义上的便宜货,未免有够out。塑料其实是个大家族,涵盖了许多高颜值、高内涵的材料,都是有固态可塑性的有机物,也就是所谓的以碳为基础的聚合物,比如:台球、黑胶唱片,时装界的宠儿--尼龙和莱卡,甚至整形外科用的硅胶(弹性体)其实可以算是塑料大宗谱中的一个旁系。

不同的塑料因其内部分子组合排列结构的不同,对外呈现的强度、硬度、韧性、耐高温性和耐化学性也各有不同。比起传统的金属材料,塑料最大的优势是重量轻,且加入不同的着色剂后,可以变幻出各种令人赏心悦目的颜色,是个不折不扣的颜值户。

世界上第一台塑料发动机

世界上总有这么群与众不同的狂人,他们独来独往、看似憨拙木讷、却凭借一个个奇思,促成了人类史上一次次伟大的创新,来自美国新泽西州的工程师Matti Holtzberg也是这么个塑料狂人。

(图片来自纽约时报)

1969年,他在新泽西的一家公立图书馆翻阅杂志时,读到篇介绍一种新型塑料的文章,说这种材料足够强韧,可以耐得住发动机中严苛的工作环境。Matti Holtzberg顿时感觉像是被牛顿的苹果砸中了脑袋,他随即找来了这种塑料,制作了一个活塞安装在朋友Austin Mini(Mini Cooper的前身)的发动机中,可遗憾的是,这款活塞仅工作了20分钟…

但狂人向来是越挫越勇的,没过几年,Matti 成立了Polimotor公司,志在研发一款可以代替金属的全塑发动机。自此,发动机走上全塑的轻量化之路。30多年来,随着塑料研发的突飞猛进,越来越多的高性能材料投入到Polimotor的设计中,其发动机从最初第一代的250公斤成功瘦身至二代的65公斤。较之普通商用型四汽缸发动机106公斤的体重,Polimotor 2足足轻了41公斤。

瘦身后的发动机,不仅体态轻盈,且耗油少,成本低。据美国权威统计数据,汽车每减轻125kg,1L汽油可以多跑1KM。2016年Polimotor 2团队将通过在赛车比赛中与传统发动机进行角逐来验证热塑性塑料技术的可靠性。

Polimotor背后的塑料英雄

在这项发动机革新中,已有多达10种部件采用了索尔维(苏威)的先进材料高性能塑料,包括:

Torlon® 聚酰胺-酰亚胺 (PAI): 凸轮轴链轮:

链轮一般用烧结钢、铝,Polimotor 2链轮的材质则为30%碳纤增强Torlon® 7130聚酰胺-酰亚胺(PAI)。与相同尺寸、重1.5kg的不锈钢凸轮轴链轮相比,每只链轮减轻了75%的重量。

KetaSpire®聚醚醚酮(PEEK): 回油管和进气歧管

Amodel®聚肽酰胺树脂(PPA): 出水口

与聚酰胺66相比,索尔维的高性能增强等级PPA对汽车冷却液具有更好的耐高温特性,为汽车冷却系统零部件设计提供了更多选择,有利于汽车生产商应对发动机箱温度不断升高带来的挑战。

Tecnoflon® 含氟聚合物(FKM):喷油器O型圈

该材料的低温柔韧性有助于确保Polimotor 2发动机中的O型圈即使在高压下也能在设计范围内提供可靠的性能。

Ryton®聚苯硫醚(PPS):油轨

用Ryton® XK-2340 PPS替代钢质材料不仅能整体注塑加工燃油导轨,还能使组件重量减少25-30%。作为40%玻纤增强特种聚合物配混料,Ryton® PPS在高温高压下对乙醇类燃油具有出色的耐化学性。

AvaSpire®聚芳醚酮(PAEK):油泵壳体

这种30%碳纤增强型配混料,强度、刚度和抗疲劳性实现了最佳平衡。可承受接近140°C(284°F)的油温及在2.8至5.5巴的内部循环压力。该材料的低温柔韧性有助于确保Polimotor 2发动机中的O型圈即使在高压下也能在设计范围内提供可靠的性能。

Sinterline® Technyl®聚酰胺6 (PA6)粉末:3D-打印发动机进气歧管

通过激光烧结(SLS)方式,将含40%玻璃珠增强的索尔维Sinterline®Technyl®聚酰胺 6 (PA6)粉末等级加工成3D打印的发动机进气歧管。3D打印技术通过快速地将数字化设计转化为功能部件的方式,提高了生产率,省去了首先制造模具或原型所花费的时间和成本。这样可以显著缩短OEM或一线供应商产品的上市时间。


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