Poliamidas - Durethan em aplicações com exigência...
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Poliamidas - Durethan® em aplicações
com exigência de contato com óleo
LANXESS Tech Series, 24 de Maio de 2012
Robert Cunningham
LANXESS Corporation
Devem conter o fluido - Sem vazamentos
- Sem falhas de impacto
Devem operar em uma grande
variedade de condições - - 40° C
- + 150°C
- Vácuo
- Pressão
Não podem permitir a
contaminação do fluido - Pelo material usado em sua
construção
- Por fora do motor
- Por outro local dentro do motor
Devem ser melhores para que a
proposta de valor funcione:
rigidez, temperaturas baixas,
filtragem, ausência de ruído
Todas as aplicações para óleo têm os seguintes pontos em comum
2
7,3
15
1,3
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Aluminum Magnesium Nylon
BT
Us
Por que Poliamidas?
772
3946
5512
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Aluminum Magnesium Nylon
BT
Us
Flexibilidade de design, faces arredondadas, etc.
Maior integração de características possível
Mais leve
Não é necessário operações secundárias
Excelente resistência
Excelente desempenho no impacto
Excelente retenção de propriedades após envelhecimento térmico de longo prazo
Custos de conversão menores
Superfícies internas lisas
Menos substituições de ferramentas
Menos despesas com ferramentas em geral
Possibilidade de combinações de materiais duros e macios
Energia aprox. para fundir 1cm3 de material
Energia aprox. para fundir 1kg de material
3
Por que as Poliamidas da LANXESS?
Uma linha abrangente de políme-ros e copolímeros de PA6 & PA66
- Materiais de alto fluxo
- Materiais de alto módulo
- Materiais de especialidade para aplicações e processos especiais
Uma equipe excepcional de espe-
cialistas em aplicações que traba-
lharão com você até a conclusão
de sua peça
Software de engenharia
especializado para possibilitar a
máxima utilização das
propriedades dos materiais
Presença global em recursos de
fabricação e técnicos
4
Easy Flow Durethan®: Comprimento do fluxo/pressão de preenchimento do Durethan® BKV30 x Durethan® BKV30 Easy Flow
Durethan BKV 30 EF
Durethan BKV 30 XF
145 – 150 %
165 – 180 %
0
200
400
600
800
1000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Flow Length [mm]
Fil
lin
g P
ressu
re [
bar]
Thickness
1 mm 2 mm 3 mm 4 mm
Melt Temperature: 280°C
BKV30
BKV30 Easy Flow
5
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Strength
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1 2 3 4 5
DP BKV 30 XF
BKV 30 EF
BKV 35 EF
BKV 50 EF
DP BKV 60 EF
BKV 30 EF
Comparações: todos materiais pretos termoestabilizados com
espessura de 3mm Resistência
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Inovações em produtos com alto fluxo sem perda de resistência ou com alta resistência sem perda de fluxo
6
Durethan DP 2-2224/30 H2.0
PA66GF30
BKV 30, BKV 30 G. BKV 130 GIT e 2224/30
Por que a LANXESS: materiais compatíveis com WIT (injeção á agua) e GIT (injeção à gás) reduzem o peso e o custo
7
Tubo de transferência de óleo:
solução de metal: 7 peças / 250g
Solução de Durethan:
2 peças / 125 g
Características de alto módulo – Propriedades mecânicas
Altamente carregado
Poliamida de alto módulo
Altamente carregado
Poliéster de alto módulo
rigidez
resis
tência
30% GF
unreinforced
8
fundição
(alumínio,
zinco)
PPA GF
PA GF &
PBT GF
rigidez
resis
tência
PPS GF LCP GF
PP LGF
PA 6T/I
GF
Cárter de óleo montado fixo em uma placa de alumínio
Medida da folga do flange:
- imediatamente a 23 °C
- após 500 h a 150 °C
- após 1.000 h a 150 °C
- após > 1.000 h a 23°C
AKV 35 H2.0 (PA66 GF35)
BKV 35 H2.0 (PA6 GF35)
BKV 60 H2.0 EF (PA6 GF60)
Expansão dos gaps da PA6 + GF35% é comparável à do PA66 + GF35%
Alto conteúdo de FV mostrou melhor desempenho que baixo conteúdo de FV
Seleção de materiais para cárteres de óleo do motor Expansão dos gaps, fluência sob a carga das juntas
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0h/23°C 500h/150°C 1000h/150°C >1000h/23°CFo
lga
mé
dia
na f
lan
ge
en
tre
fix
aç
õe
s [
mm
]
9
Seleção de materiais para cárteres de óleo do motor
Precisão dimensional (II):
Expansão térmica (CTE) média entre -35° e 150°C
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
AK
V_35_H
20_p
6-8
AK
V_35_H
20_p
5-9
AK
V_35_H
20_p
4-1
0
AK
V_35_H
20_p
1-3
AK
V_35_H
20_p
1-8
AK
V_35_H
20_p
2-7
AK
V_35_H
20_p
3-6
AK
V_35_H
20_p
13-1
4
AK
V_35_H
20_p
11-1
2
CT
E [
1E
-6]
6-8 5-9 4-10 1-3 1-8 2-7 3-6 13-14 11-12
perp. ao fluxo par. ao fluxo
AKV 35 H2.0 (PA66 GF35)
BKV 35 H2.0 (PA6 GF35)
DP BKV 60 H2.0 EF (PA6 GF60)
CTEALU : 24.5E-6
CTEAÇO : 11.5E-6
10
Melhoria de ruído,
vibração e desconforto
(NVH)
Economia de peso
Economia de custo
Nervuras de
estacionamento
localizados na
parede lateral do
cárter de óleo
permitem que ele
suporte todo o peso
da transmissão
Nervuras
de impacto
de pedras
adicionais
Parafuso de
drenagem
Anti-rotação
todo em plástico
PA 66 GF 30%
Junta de
vedação
Filtro do
cárter
integral
Cárter
de óleo
Ímã Bujão de
drenagem
Material = PA66 GF35% LANXESS
Durethan® AKV35 H2.0 SR1
A admissão por sucção
está localizada no pon-
to mais baixo do cárter
Consolidação de peças
Permite a localização ideal
da admissão do filtro do
cárter, eliminando a pos-
sibilidade de ingestão de ar
Solução: Integração de funções
11
60
100
0
20
40
60
80
100
120
Aluminum Durethan
Weig
ht
%
- 40%
Menor peso = Menor consumo de combustível = Menor exaustão de CO2
0
30
60
90
120
Aluminum DurethanC
osts
%
- 32 %
Cárter de óleo da transmissão feito de Durethan® AKV 35 H2.0 SR1: Economia de peso e custo
12
Solução do módulo de óleo: Integração para redução de peso e custo
Peso e Custo
13
Componente da tampa superior com válvula de derivação
do filtro
Passagem externa do fluido de arrefecimento
Passagem de marcha lenta
Fluido de arrefecimento na passagem
Entrada de óleo frio
Entrada de óleo quente
Saída de óleo filtrado e resfriado para os mancais
Solução do módulo de óleo: Integração para redução de peso e custo
Durethan® AKV 35 H2.0
Resistência térmica e a produtos químicos
As nervuras tornam o compartimento do filtro mais rígido
contra oscilações
Integração da unidade de resfriamento, economizando
espaço
Tubo de plástico econômico substitui um elastômero,
reduzindo o custo
14
573
926
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Aluminum Durethan
Weig
ht
(g)
-353 g
(aprox. 38%)
0
30
60
90
120
Aluminum Durethan
Co
sts
%
-16 %
Módulo do fluido feito de Durethan: Economia de peso e custo
15
Menor peso = Menor consumo de combustível = Menor exaustão de CO2
Daimler 12,8 L HDEP (além de
outros)
Peso da peça do Motor de
Utilitários Pesados tem 8 kg
Usado para diversas aplicações
nos EUA e na Europa
3 aplicações na estrada
3 construções off-road
Aplicações
O termoplástico em poliamida
representa maior capacidade do
óleo e menos paradas de
manutenção
BKV 35 H2.0 EF / AKV 35 H2.0
Cárter de óleo do motor
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Solução em chapa de metal
Mais leve e com mais espaço
Os resultados são de 97% da linha de base
Possibilita uma integração ainda maior
Insertos menores em alumínio para cumprir a
função
Os resultados são de 101% da linha de base
Aplicação viável para uma solução em Durethan
O design inicial é todo em alumínio
Define a linha de base para a avaliação de
outras soluções possíveis
Otimização e integração, dando rigidez ao sistema de direção = cárteres de óleo estruturais
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Presilhas híbridas para dar rigidez ao compartimento de proteção
Limitadores de
compressão
Nervuras para impacto de
pedras
Conjunto de coleta e filtro de
óleo produzidos
separadamente e soldados ou
via injeção à gás
Design especial do bujão de drenagem “sem inserto”
Soluções: Integração de funções, cárteres estruturais
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Retentor de óleo, bandeja de resistência ao ar
Junta encaixada e totalmente preenchida
Limitadores de compressão do metal (ou
fixadores de ressaltos com cabeçote largo)
Parede do defletor
Guia da vareta de óleo
Montagem do compressor do ar condicionado, possível área para híbridos de plástico metal
Local para o módulo do filtro de óleo integral
Local para enrigecimento da linha de transmissão/condução
Maior capacidade de óleo, menos trocas de óleo
Solution: Integração de funções, continuação
19
Alumínio x Durethan®, Absorção de energia Comparação do teste de queda
20
A absorção total de energia do Durethan® BKV 35 H2.0 é maior que o da fundição de
alumínio
Plástico
Alumínio
Absorção de energia
A rigidez do material plástico Durethan® BKV 35 H2.0 aumenta com taxas
de deformação maiores; ao mesmo tempo, a tensão de falha será melhor.
No caso das propriedades máximas do alumínio, a absorção de energia
dos dois materiais é igual em temperatura ambiente com o estado
condicionado do PA. Deve-se observar a temperatura e o comportamento
de absorção de água plástico.
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Alumínio x Durethan®, Absorção de energia
Desvio
Equipamento de teste para impacto pesado de pedras
Entrada de energia
da mola
Braço com
dobradiça para
ter liberdade no
sentido lateral
Ângulo e massa
controlados com
cuidado
A temperatura de teste pode ser entre -40 °C e +150 °C
Suporte da LANXESS em testes para cárteres de óleo: Teste de impacto de pedras
22
Centros globais de testes de P&D de termoplásticos
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O preço e o peso da peça são decisivos
A integração é fundamental
Os plásticos são uma ótima opção para
aplicações com engenharia inteligente
Amplie os limites com novos designs agres-
sivos e novas combinações de materiais!
Aventure-se na experimentação de produtos
e processos inovadores!
Poliamidas Durethan® da LANXESS em aplicações com exigência de contato com óleo
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