最火用塑料制造发动机油底壳

用塑料制造发动机油底壳

从2009年起，最后一种金属油底壳将完耐破强度的实验方法:成其历史使命，届时，曼-胡默尔公司计划将第一种轿车用塑料油底壳投放市场。人们普遍认为：工作环境的温度过高是在发动机中使用塑料零部件的一大障碍，而这种看法将会因塑料油底壳的问世而发生改变。

“当塑料零部件大批量投放市场之后，随后的一切都水到渠成了。”德国曼-胡默尔公司负责创新技术的Thomas Jessberger先生说道。这种成功首先体现在1968年的塑料空气滤清器上，第一个塑料进气管诞生于1989年，曼-胡默尔公司计划从2009年开始在轿车发动机的生产中大批量采用塑料油底壳（Polyamid 6）。与铝合金压铸油底壳相比，塑料油底壳的重量会减轻60%。Jessberger先生指出，到那时，曼-胡默尔公司每年要生产10万个塑料油底壳，但他并没有透露究竟是哪个OEM厂家采用这一产品。

据Jessberger先生介绍，2006年曼-胡莫尔公司就接到了某OEM厂商的塑料油底壳的订单，但由于完成这份订单需要具有大批量生产的能力，而当时该公司还不具备批量供货的能力，因此未能供货。

图1 从2009年起，重量只有900g的塑料油底壳将取代重量为2.2kg的铝合金压铸油底壳

宝马公司也许是塑料油底壳的用户？

据了解，宝马公司的X5轿车的翼子板使用了塑料材料，在BMW 6系列轿车中使用了复合材料（SMC片状模压料），在BMW 5系列、7系列和Land Rover轿车中靠近发动机的聚酯变速器油底壳是在轿车中使用塑料件的先驱。

宝马公司动载荷和材料研发部门的领导人Rudolf Stauber教授认为，未来汽车生产领域中塑料零部件的利用率将会从占轿车重量的16%左右（不含塑性塑料）提高到20%。在现代化的汽车制造业中，聚合物材料将扮演重要的角色，为更加经济地制造那些形状复杂、技术要求更高的产品提供了新的可能。也就是说，塑料零部件不仅重量轻，而且还具有价格低的优势。

油底壳也是如此。塑料油底壳不仅可以减少模具制造的费用，而且也省略了铝合金油底壳压铸后的机械加工工序，其生产成本应比铝合金油底壳低30%～40%。另外，塑料油底壳还因为集成了油道、吸油管、机油过滤器、单独的备用油口和防溅板等，进一步减少了空间占用、生产制造费用和装配费用。Jessberger先生认为，在塑料材料的应用方面，几乎挖掘了轻结构设计的全部潜力，但是还没有完全实现其功能集成。

图2 靠发动机比较近的部位已经有使用塑料材料制成的零部件，如缸盖罩壳、发动机罩、吸气管系统、风扇框架、中冷器冷却水管、空气滤清器、管道和现在的油底壳

更加广泛的用途

据杜邦工程塑料公司欧洲汽车研发中心的领导人Klaus Bender先生介绍，利用他们的塑料材料除了可以完成吸气管、阀盖或者油底壳的生产制造之外，还有着更加广泛的用途。

图3 1980～2008年汽车制造工业中材料科学的研发演变：随着材料科技的进步，塑料材料近几年的应用得到长足发展

汽车工业领域中塑料材料的使用自然也受到了一定的限制，主要是其持久使用时的最高温度。目前，塑料零部件允许的工作温度随环境条件不同而有所不同，一般在170～200℃之间（如用作水箱和油箱时）。也就是说，发动机燃烧室的工作温度高达1 000℃时，集中承载的结构件采用塑料材料是不合适的。

安装在汽车发动机附近使用最多的塑料材料是聚酰胺材料，约占发动机重量的4%～6%，其他的有一小部分是PP（聚丙烯）材料、PBT（聚丁烯）材料和BMC（不饱和聚酯团状模塑料）材料。在20多年前，人们曾考虑利用碳纤维增强的塑料材料来完成这些任务，然而这一切都成了幻想。

塑料―金属复合材料

塑料―金属复合材料是一种将塑料和金属的优点结合在一起的新型材料。这种复合材料已经不是什么新的理念了。金属框架或者金属格栅喷涂塑料的零部件早在多年前就已经问世了，而杜邦公司则直接将塑料喷涂到金属表面，因为按照机械原理，金属表面有着最大的强度。

还有就是带有金属纳米涂层的塑料材料。杜试验机材料硬度试验邦公司于2007年10月份在 杜塞尔多夫市举办的“K-2007”塑料技术博览会上已经首次展出了这种有着金属纳米涂层的塑料材料。杜邦公司的目标是计划用这种材料百分之百地代替铝。

图4 塑料缸盖罩属于汽车发动机舱中的聚酰胺材料零部件

使用塑料材料的动力

使用塑料材料的动力是汽车塑料零部件的功能性。功能性好的塑料零部件能够提高生产能力，同时也能降低生产成本。仅塑料模具一项可以节约的费用8、电气控制柜要留意防水就相当可观：塑料模具的使用寿命是铝合金模具使用寿命的10倍。越来越严格的汽车尾气排放标准也要求汽车的重量越来越轻，越来越多地用塑料零部件来替代金属零部件。SCR选择性催化器系统就是一个很好的例子，它需要非常耐用的材料，以便尿素的再生。

另外按GBT228标准规定的速度让实验机对金属拉力试样进行拉伸、抗拉强度、屈服强度、延伸率，日本广阔的市场也是汽车塑料零部件发展的动力，丰田公司的汽车中使用的塑料零部件比欧洲汽车生产厂使用的塑料要少4%～5%，例如在丰田Aygo轿车中，塑料零部件的重量占总重的11%。Bender先生认为，日本人比较保守，他们在观望，看是否会出现其他的新材料。Jessberger先生则认为，到目前为止还没有看到“由塑料材料制造的汽车零部件又重新使用了金属材料”。(end)