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

16

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

17

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

18

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.

21

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

23

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

24