工程塑料PA46
傳統(tǒng)汽車的金屬外衣裡正在發(fā)生著越來越多的改變。這其中包括工程塑料的應用給汽車帶來的眾多細節(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用。

聚酰胺46在渦輪增壓器中的應用增壓渦輪在保證能量輸出不減少的情況下，使發(fā)動機的尺寸得以縮小。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，渦輪增壓柴油機在歐洲客車市場已經(jīng)占有相當大的份額，並在**其他地區(qū)不斷贏得市場。由於渦輪增壓技術(shù)產(chǎn)生的高溫，以及發(fā)動機倉尺寸不斷的縮小，擺在部件和係統(tǒng)設(shè)計師麵前的是對材料的新的要求。與此同時，渦輪增壓技術(shù)不斷進步，新的子係統(tǒng)不斷加入，從整個係統(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30％的成本。

渦輪增壓中可變渦輪葉片技術(shù)的引進，可視為此類發(fā)展。此技術(shù)計劃通過控製流量速率，使發(fā)動機在從加速到以*高速度運轉(zhuǎn)的過程中能保持高水平功率。通過使用位於渦輪機轉(zhuǎn)輪前的導向葉片，改變?nèi)肓鹘呛蜏u輪機轉(zhuǎn)輪入口速率，調(diào)節(jié)渦輪輸出，從而達到上述目的。通過一個簡單的“開/關(guān)”製動器可控製葉片的運轉(zhuǎn)，或者更複雜的，可引入一變動控製係統(tǒng)，通過齒輪，直流電機，引擎控製單元(ECU)及傳感器來驅(qū)動。有可變渦輪葉片的渦輪係統(tǒng)構(gòu)成見圖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用機會。聚酰胺擁有**的高溫耐受性，能夠經(jīng)受住超過200℃的環(huán)境溫度。能夠在如此之高的運行溫度下保持硬度，抗疲勞，耐摩擦等機械特性，使得它們成為渦輪係統(tǒng)中某些應用的理想材料，例如可用於進氣彎管，VTG齒輪，熱進氣管和中冷器端蓋。此外，它們還在加工工藝上具有優(yōu)勢，這源於其出眾的流動性和可塑性。

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*高的單位重量強度。端蓋可經(jīng)卷邊固定於封罐上，不僅可節(jié)省生產(chǎn)時間，還避免了在采用鋁端蓋時必需使用的焊接成本。帝斯曼StanylPA46具有傑出的流動特性，其可以在低壓情況下，使用單個澆口來注滿較長的中冷器的封罐。這意味著可以減少熱變形，並且擁有更好的表麵，從而可以降低運作中發(fā)生滲漏的風險。注塑過程使得無需花大價錢，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傳輸?shù)街欣淦鬟M氣管道的過程中，壓縮空氣可達到200°C的高溫，3巴的壓力。傳統(tǒng)的渦輪係統(tǒng)使用或為鑄造成型，或通過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氣管道不僅昂貴而且無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)長達5,000 個小時。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170 -180°C (340 to 355°F)。

用PA46生產(chǎn)的雙模焊接成型進氣管道比使用鋁（節(jié)省成本高達50％）或矽橡膠都要便宜。因為聚酰胺的重量比鋁輕，所以成品重量也相對較輕。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：PA46空氣管道的交叉部分可適應不同的空間，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StanylPA46成功應用於熱空氣管道點焊的例子。在帝斯曼工程師的幫助下，可在特定的設(shè)計要求下計算成本，並可對不同係統(tǒng)的成本優(yōu)勢進行比較。

彎管將渦輪壓縮機和空氣管道相連接。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。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麵上，由此可見 PA46具有超強的耐熱性。

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麵上，由此可見 PA46具有超強的耐熱性。

對於PA 46（尤其是對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)動係統(tǒng)是另一個擁有極大應用機會的領(lǐng)域。VTG發(fā)動機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功能的耐高溫集成部件。（因其十分接近渦輪增壓機的渦輪麵，所以對耐高溫性能具有極高要求）。

發(fā)動機工作時，端蓋碳刷架區(qū)域的溫度在短期內(nèi)可高達280-290°C。這個時期的碳刷架**不能變形或者熔化，因為這樣會乾擾碳刷，使得發(fā)動機完全停止。PA46（如帝斯曼的Stanyl）的熱變形溫度高達290°C ，與其他熱塑性塑料相比，其更易承受這個峰值溫度。

在旋轉(zhuǎn)電動驅(qū)動（REA）中的齒輪減速裝置中，通過齒輪係統(tǒng)將發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，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)動機的輸入和葉片的運動都通過一係列傳感器（監(jiān)控壓縮機轉(zhuǎn)速以及葉片位置）在一個閉合線圈內(nèi)受控於引擎控製單元（ECU）。其對傳感器的功能性要**，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；以及對自動變速的耐受性。傳感器不得在安裝時發(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，以及在高溫下對腐蝕性液體的化學耐受性。其他重要優(yōu)勢還包括重量減輕（通過替換金屬），設(shè)計更靈活（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)，其表麵裝置通過回流焊接法焊接於PCB上。此方法的峰值溫度高達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)域做進一步的發(fā)展：提高各組件的溫度耐受性並減少其對空間的需求。公司擁有一支**性的、專注於渦輪部件市場的團隊，他們活躍於主要的汽車製造區(qū)域。並且公司為這項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*終利益。