采用Torlon? PAI制成的新型凸輪軸鏈輪取代了傳統(tǒng)金屬部件, 幫助Polimotor 2設計師減輕重量,降低噪音和振動,延長正時皮帶壽命
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美國喬治亞州阿爾法利塔市，2015年10月28日—全球高性能聚合物領先供應商索爾維特種聚合物今天宣布，由傳奇式汽車創(chuàng)新者 MattiHoltzberg 領導的Polimotor 2項目，在制造創(chuàng)新型凸輪軸鏈輪設計時選用了Torlon? 聚酰胺-酰亞胺 (PAI)作為金屬替代材料。 索爾維是這個備受期待的技術項目的主要材料贊助商， 該項目旨在為2016年賽車比賽設計和制造新一代全塑料發(fā)動機。
“上世紀八十年代我們開發(fā)的第一款Polimotor發(fā)動機取得了成功，索爾維Torlon? PAI在其中發(fā)揮了至關重要的作用。毫無疑問，此后該公司材料技術豐富的門類、多樣的性能和適用性進一步得到了提升，”位于佛羅里達州西棕櫚灘Composite Castings, LLC（ 復合鑄件有限責任公司）總裁Holtzberg說道，“索爾維持續(xù)的發(fā)展為今天Polimotor 2的更大創(chuàng)新提供了基礎，它的碳纖填充Torlon? PAI使我們得以成功開發(fā)機械強度高、但重量特別輕的軸鏈輪。 這只是采用索爾維先進材料技術取得突破的幾項應用之一，接下來幾個月還有更多創(chuàng)新產(chǎn)品會陸續(xù)發(fā)布。 ”
領先的高性能熱塑性塑料阿勒格尼高性能塑料有限公司（Allegheny Performance Plastics, LLC）完成了發(fā)動機的成型。 主要電力輸送帶生產(chǎn)商、全球主要的流體粉末產(chǎn)品加工商蓋茨公司（Gates Corp）對發(fā)動機進行了最后的機加工，使之帶有直齒，以減少磨損、優(yōu)化鏈輪和皮帶之間的傳輸扭矩。 最終Polimotor 2發(fā)動機將帶有兩只直徑為4英寸(102毫米)的鏈輪， 在其配氣傳動機構(gòu)內(nèi)，還配有一只直徑為2英寸（51mm）的鏈輪。
凸輪軸鏈輪連接到汽車內(nèi)燃機凸輪軸的一端和正時皮帶一起，幫助控制凸輪軸和曲軸之間傳動時間。 盡管持續(xù)受到高扭矩、極端溫度和振動、以及灰塵、汽車工作液和道路鹽的影響，凸輪軸鏈輪必須可靠、精確地控制正時皮帶，保持發(fā)動機的性能處于理想狀態(tài)。如果這些鏈輪過熱、碎裂、變形或不能在負載下可靠工作，那么所有的部件，從曲軸到活塞，都會迅速停止正常工作。
凸輪軸鏈輪通常由燒結(jié)鋼、鋁，有時候也用熱固性酚醛聚合物制成。但Polimotor 2更傾向于選用索爾維的30%碳纖維增強Torlon? 7130 PAI來加工其發(fā)動機的直齒凸輪軸鏈輪，該樹脂是Polimotor在1980年代早期取得成功后很久才推出的超高性能聚合物牌號。
索爾維Torlon? PAI系列樹脂的強度、剛度和抗疲勞性在所有使用溫度高達525°F(275°C)的熱塑性技術中最高。尤其是Torlon? 7130，機械性能在這個系列產(chǎn)品組合中取得了最好的平衡。其比強度為5.4×105 in-lbf /b(1.4 105 J /kg)，比剛度為6 x 107 in-lbf /b (15 106 J /kg)。 與之相比 ，不銹鋼的比強度和比剛度分別為3.1 x 107 in-lbf /b(0.8 106 J /kg )和9.7 x 107 in-lbf /b (24 106 J /kg)。
實際上，與尺寸相當、重量為2.4-lb (1.1 kg)的不銹鋼凸輪軸鏈輪相比，用Torlon? 7130 PAI制成的Polimotor 2凸輪軸鏈輪在具有同等機械性能的情況下，重量可以降低75%。
與金屬不同，Torlon? 7130 PAI不導熱，有助于延長皮帶壽命并消除了鏈輪碎裂的潛在危險。如果采用酚醛材料則會產(chǎn)生問題，因為那種材料更脆弱。 最后，索爾維的高性能PAI在高壓和高速下，具有優(yōu)良的抗疲勞強度和杰出的耐磨損性，因此降低了噪音和和振動，并能夠耐受各種汽車工作液的化學腐蝕。
“用高強度、輕質(zhì)、抗疲勞的Torlon? PAI取代傳統(tǒng)燒結(jié)鋼或鋁質(zhì)材料是一項創(chuàng)新選擇，它對我們能夠為Polimotor 2開發(fā)新型、一流的配氣機構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)至關重要，”蓋茨公司高級工程專家Fraser Lacy表示。
Torlon? PAI和其它索爾維高性能聚合物正越來越多地作為金屬替代材料用于汽車發(fā)動機中， 因為OEM希望縮小發(fā)動機尺寸、降低發(fā)動機的速度。通過降低重量，使OEM能夠滿足日趨嚴格的公司平均燃料經(jīng)濟性（CAFé）條例和二氧化碳排放標準，從而提高能效。公司平均燃料經(jīng)濟性（CAFé）條例和二氧化碳排放標準這兩個問題被汽車行業(yè)視為未來十年最重要的工作。
“作為索爾維車用樹脂產(chǎn)品組合中性能最高的一類聚合物，Torlon? PAI在工業(yè)自動化傳動和雙離合變速器傳動領域取得了成功，這種高壓、高速環(huán)境需要耐高溫、強度、剛度和抗疲勞性能優(yōu)異的材料，” 索爾維特種聚合物全球汽車業(yè)務經(jīng)理Brian Baleno說道，“一個很明顯的領域是滾針軸承的金屬替代，Torlon? PAI既可以減輕重量、節(jié)省空間，使得傳動系統(tǒng)比鋁鑄件小，從而降低了二氧化碳排放和降低成本?！?/p>
Polimotor 2項目旨在開發(fā)重量介于138磅至148磅(63 公斤至 67公斤)，或比今天的標準發(fā)動機低90磅(41公斤)的全塑料制成的四缸、雙頂凸輪發(fā)動機。 除了用于當前的凸輪軸鏈輪外，Holtzberg的開創(chuàng)性項目還將充分發(fā)揮索爾維先進聚合物技術的優(yōu)勢，開發(fā)出最10種發(fā)動機部件，包括水泵、油泵、進水口/出水口、節(jié)氣門體、燃油分配管和其它高性能部件。擬議中的索爾維材料包括Amodel? 聚肽酰胺樹脂(PPA)、KetaSpire? 聚醚醚酮(PEEK)、AvaSpire? 聚芳醚酮(PAEK)、Radel? 聚亞苯基砜(PPSU)、Ryton? 聚苯硫醚(PPS)和Tecnoflon? VPL氟橡膠。
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索爾維特種聚合物簡介
索爾維特種聚合物是世界上產(chǎn)品系列最豐富、性能最多樣的聚合物生產(chǎn)企業(yè)，可向市場提供35種品牌、1500多種高性能聚合物產(chǎn)品，涵蓋氟聚合物、氟橡膠、氟流體、半芳香族聚合物、砜類聚合物、芳香族超聚合物、高阻隔性聚合物和可交聯(lián)型高性能化合物，廣泛用于航空、替代能源、汽車、醫(yī)療、膜、石油及天然氣、包裝、管道、半導體、電線電纜及其它市場。