Poliamidas - Durethan em aplicações com exigência de contato com óleo. Robert Cunningham LANXESS Corporation

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1 Poliamidas - Durethan em aplicações com exigência de contato com óleo Robert Cunningham LANXESS Corporation LANXESS Tech Series, 24 de Maio de 2012

2 Todas as aplicações para óleo têm os seguintes pontos em comum 2 Devem conter o fluido - Sem vazamentos - Sem falhas de impacto Devem operar em uma grande variedade de condições C 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

3 BTUs BTUs Por que Poliamidas? Energia aprox. para fundir 1cm 3 de material ,3 1,3 Aluminum Magnesium Nylon Energia aprox. para fundir 1kg de material Aluminum Magnesium Nylon 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 3

4 Por que as Poliamidas da LANXESS? Uma linha abrangente de polímeros 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 especialistas em aplicações que trabalharão 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

5 Easy Flow Durethan : Comprimento do fluxo/pressão de preenchimento do Durethan BKV30 x Durethan BKV30 Easy Flow Filling Pressure [bar] Durethan BKV 30 EF % Durethan BKV 30 XF % Thickness 1 mm 2 mm 3 mm 4 mm BKV30 BKV30 Easy Flow Melt Temperature: 280 C Flow Length [mm] 5

6 Inovações em produtos com alto fluxo sem perda de resistência ou com alta resistência sem perda de fluxo 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 Strength Resistência 6

7 Por que a LANXESS: materiais compatíveis com WIT (injeção á agua) e GIT (injeção à gás) reduzem o peso e o custo PA66GF30 Tubo de transferência de óleo: solução de metal: 7 peças / 250g Durethan DP /30 H2.0 Solução de Durethan: 2 peças / 125 g BKV 30, BKV 30 G. BKV 130 GIT e 2224/30 7

8 resistência resistência Características de alto módulo Propriedades mecânicas Altamente carregado Poliamida de alto módulo Altamente carregado Poliéster de alto módulo unreinforced 30% GF rigidez PPA GF PA 6T/I PPS GF GF LCP GF PA GF & PBT GF PP LGF fundição (alumínio, zinco) rigidez 8

9 Folga média na flange entre fixações [mm] Seleção de materiais para cárteres de óleo do motor Expansão dos gaps, fluência sob a carga das juntas 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 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 h a 150 C - após > h a 23 C 0,2 0,1 AKV 35 H2.0 (PA66 GF35) BKV 35 H2.0 (PA6 GF35) BKV 60 H2.0 EF (PA6 GF60) 0 0h/23 C 500h/150 C 1000h/150 C >1000h/23 C Expansão dos gaps da PA6 + GF35% é comparável à do PA66 + GF35% Alto conteúdo de FV mostrou melhor desempenho que baixo conteúdo de FV 9

10 AKV_35_H20_p 6-8 AKV_35_H20_p 5-9 AKV_35_H20_p 4-10 AKV_35_H20_p 1-3 AKV_35_H20_p 1-8 AKV_35_H20_p 2-7 AKV_35_H20_p 3-6 AKV_35_H20_p AKV_35_H20_p CTE [1E-6] Seleção de materiais para cárteres de óleo do motor Precisão dimensional (II): Expansão térmica (CTE) média entre -35 e 150 C AKV 35 H2.0 (PA66 GF35) BKV 35 H2.0 (PA6 GF35) DP BKV 60 H2.0 EF (PA6 GF60) CTE ALU : 24.5E-6 CTE AÇO : 11.5E-6 perp. ao fluxo par. ao fluxo 10

11 Solução: Integração de funções Consolidação de peças Permite a localização ideal da admissão do filtro do cárter, eliminando a possibilidade de ingestão de ar Parafuso de drenagem Anti-rotação todo em plástico PA 66 GF 30% Junta de vedação Filtro do cárter integral A admissão por sucção está localizada no ponto mais baixo do cárter Material = PA66 GF35% LANXESS Durethan AKV35 H2.0 SR1 Bujão de drenagem Cárter de óleo Ímã 11 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 Melhoria de ruído, vibração e desconforto (NVH) Economia de peso Economia de custo

12 Weight % Costs % Cárter de óleo da transmissão feito de Durethan AKV 35 H2.0 SR1: Economia de peso e custo % % Aluminum Durethan 0 Aluminum Durethan Menor peso = Menor consumo de combustível = Menor exaustão de CO 2 12

13 Solução do módulo de óleo: Integração para redução de peso e custo Peso e Custo 13

14 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 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 14

15 Weight (g) Costs % Módulo do fluido feito de Durethan: Economia de peso e custo g (aprox. 38%) % Aluminum Durethan 0 Aluminum Durethan Menor peso = Menor consumo de combustível = Menor exaustão de CO 2 15

16 Cárter de óleo do motor Daimler 12,8 L HDEP (além de outros) BKV 35 H2.0 EF / AKV 35 H2.0 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 16

17 Otimização e integração, dando rigidez ao sistema de direção = cárteres de óleo estruturais O design inicial é todo em alumínio Define a linha de base para a avaliação de outras soluções possíveis Insertos menores em alumínio para cumprir a função Os resultados são de 101% da linha de base Aplicação viável para uma solução em Durethan 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 17

18 Soluções: Integração de funções, cárteres estruturais Limitadores de compressão Presilhas híbridas para dar rigidez ao compartimento de proteção Conjunto de coleta e filtro de óleo produzidos separadamente e soldados ou via injeção à gás Design especial do bujão de drenagem sem inserto Nervuras para impacto de pedras 18

19 Solution: Integração de funções, continuação 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 19

20 Alumínio x Durethan, Absorção de energia Comparação do teste de queda 20

21 Alumínio x Durethan, Absorção de energia A absorção total de energia do Durethan BKV 35 H2.0 é maior que o da fundição de alumínio Alumínio Plástico 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. 21

22 Suporte da LANXESS em testes para cárteres de óleo: Teste de impacto de pedras A temperatura de teste pode ser entre -40 C e +150 C Braço com dobradiça para ter liberdade no sentido lateral Ângulo e massa controlados com cuidado Equipamento de teste para impacto pesado de pedras Desvio Entrada de energia da mola 22

23 Centros globais de testes de P&D de termoplásticos 23

24 Poliamidas Durethan da LANXESS em aplicações com exigência de contato com óleo 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 agressivos e novas combinações de materiais! Aventure-se na experimentação de produtos e processos inovadores! 24

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