依靠创新塑料技术减少汽车污染

作者:文/本刊编译(原文来自威猛巴顿菲尔) 文章来源:AI《汽车塑化》2014年第2期 点击数:11 发布时间:2014-05-15
在拥有同等或者更高性能的同时减轻重量--这是汽车行业面临的挑战,这一挑战来源于降低汽车排放和燃油消耗的要求.正因如此,使得具有优良品质的,创新而又极耐磨的塑料部件变得日益重要.位于德国阿伦的威克迈动力系统部件公司在早期阶段就已看到了这一趋势,并从那时起就一直采用热固性塑料生产皮带轮.威猛巴顿菲尔为其提供加工设备.

在拥有同等或者更高性能的同时减轻重量——这是汽车行业面临的挑战,这一挑战来源于“降低汽车排放和燃油消耗”的要求。正因如此,使得具有优良品质的,创新而又极耐磨的塑料部件变得日益重要。位于德国阿伦的威克迈动力系统部件公司在早期阶段就已看到了这一趋势,并从那时起就一直采用热固性塑料生产皮带轮。威猛巴顿菲尔为其提供加工设备。

今天,众所周知的威克迈集团于1898年由Heinrich Winkelmann和Caspar Pannhoff创建。这家当时只生产水壶、咖啡壶、洗脸盆、畚箕和奶罐的公司,如今已发展成为一家在全球拥有3000多名员工的集团公司,其中大约700名员工供职于德国阿伦总部,所有这些员工每年为公司创造大约5亿欧元的销售收入。

除位于德国阿伦的工厂外,威克迈集团还在波兰、土耳其和中国拥有工厂。威克迈集团将业务划分为几大部分,包括:加热和水系统、汽车部件及驱动元件,前两块业务构成了该公司销售量的主体。

在汽车部件方面,威克迈集团专注于四大产品线,即传动系统部件、扭转振动阻尼器、燃油分配系统和皮带轮。

起初,该公司采用钣金冷成形的方式生产皮带轮,这是其核心技术之一。1992年,在起初采用钢、之后采用铝制造皮带轮的基础上,又引入了塑料部件的生产。在此背景下,该公司作出了三大基本决策:选用玻璃纤维增强及矿物填充的酚醛树脂作为被加工材料;采用专为此应用而开发的独特的注射-冲压专利工艺来成型该材料,该工艺的注册商标为“WIN:DUR”;巴顿菲尔为此应用提供注塑机

第一批采用热固性塑料制成的皮带轮被交付给了宝马公司。今天,威克迈集团已经注射-冲压成型出了大约5000万个用于水泵液压动力转向泵和凸轮轴驱动的皮带轮。该公司预计未来更大的增长潜力主要来自热固性塑料的皮带轮,因为其重量和成本均低于金属部件。此外,该公司还是提供混合材料皮带轮的几大制造商之一,这些皮带轮由热固性塑料并组合诸如金属、热塑性塑料和弹性体之类的其他材料制成。

成功方案:热固性塑料加工结合注射-冲压技术

在注射-冲压过程中,为防止玻璃纤维粒子的取向,酚醛树脂在低压下被注射到模具中。接着,冲压模芯移至模内,形成必要的型腔压力并在模内成型出部件的最终形状。该型腔压力一直保持到酚醛树脂发生不可逆转的化学交联反应为止。该工艺可确保材料在之后的热应力下具有稳定的尺寸。

因此,采用注射-冲压热固性塑料的方法为生产皮带轮提供了诸多优势。除了已经提到的与金属相比重量和成本的降低外,还包括吸声性能好、表面耐磨损和出色的同质性,因为玻璃纤维没有以任何优选的方向进行取向。同时,该皮带轮对于发动机舱内所有已知的物质均具有很高的抗介质性能。基于这一特殊工艺,该产品的外层只由树脂构成,因而也确保了皮带轮具有较长的使用寿命。

通常,采用玻纤增强热塑性塑料生产皮带轮也是可行的。但是,拥有同等性能属性的热塑性塑料却因其复杂的材料组成从而满足必要的热稳定性要求而过于昂贵,这使其不具备竞争力。因此,威克迈集团从未考虑过将热塑性塑料作为一种替代材料。

热固性塑料的皮带轮目前被用于空调压缩机、水泵和动力转向泵中。首先,归因于与金属相比显著的减重效果,威克迈集团预见到了在凸轮轴驱动系统、曲轴减振器或动力转向皮带驱动系统等方面的未来应用领域,目前这些领域仍处于原型阶段。此外,威克迈集团正在进一步地开发采用钢、热固性塑料和弹性体制造的混合材料部件,这些部件主要在阻尼方面应用广泛。在此,“解耦”皮带轮(该名称源自其特殊的设计和功能)提供了解耦皮带驱动选项以及从内燃机曲轴传动的旋转振动与其连接的集料。

威克迈集团依靠威猛巴顿菲尔的热固性塑料成型设备

威克迈集团位于阿伦的热固性塑料生产工厂目前拥有23台锁模力100~150t的注塑机,这些机器全部来自威猛巴顿菲尔。威克迈集团的工程师、热固性产品经理Dipl.-Ing. Axel Neukirchen评论说:“在1990年代的早期阶段,巴顿菲尔就作为最具竞争力的以及愿意为注射-冲压工艺提供适配机器的设备制造商而脱颖而出,并因此而向我们证明了该公司是正确的合作伙伴。”最初的生产采用的是现今HM系列液压机的早期机型,这些三板机器来自带有中央锁模缸的CDC系列。


 

2013年,第一批来自HM系列的两台设备被交付使用。它们是锁模力150t的HM 150/1000 ServoPower机型,装有节能伺服驱动系统。采用新型R8控制系统的威猛W821机械手用于部件的取出和金属环的嵌入,威猛TEMPRO plus D系列的模温机用于控制料筒温度。此外,该机器还拥有满足热固性塑料加工要求的完整的技术选项包。不仅如此,还安装了特殊的操作序列,以在威克迈的使用过程中满足该工艺的要求,包括相关的监控功能。为确保无应力地实现部件的完美成型,一个额外的注射-冲压汽缸被安装到机器上,以增加型腔压力,从而在注射过程中,该液压缸通过芯模向型腔中施加额外的力来达到这一效果。威克迈集团的所有机器都来自威猛巴顿菲尔威克迈集团热固性产品经理Dipl.-Ing. Axel Neukirchen与威猛巴顿菲尔的销售Kai-Uwe Hilker站在一台用于加工热固性塑料的HM 150机器前用于驱动空调压缩机的带有球轴承的皮带轮(图片来自威克迈动力系统部件公司)该热固性的齿形皮带轮用于带有集成调节机构(调节凸轮轴)的凸轮轴驱动系统(图片来自威克迈动力系统部件公司)采用热固性塑料为凸轮轴驱动系统制造的齿形皮带轮原型(图片来自威克迈动力系统部件公司)注塑冲压模。左:带有冲压芯模的移动半模。右:带有浇口套管和底盘的固定半模(图片来自威克迈动力系统部件公司)

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