โครงการ OEM ต้องการความทนทาน ใบถังเก็บของผสมเย็นต้องทนทานกับความร้อน ความดัน และการสัมผัสกับสารเคมี การเลือกวัสดุส่งผลโดยตรงต่ออัตราการล้มเหลว ค่าใช้จ่ายประกัน และความพึงพอใจของลูกค้า คู่มือนี้เปรียบเทียบโพลีพรอพไพลีน (PP) โพลีอะไมด์ (PA) และอลูมิเนียม นอกจากนี้ยังรวมการศึกษาเคสจาก Carstar วิศวกรจะพบข้อมูลเฉพาะเกี่ยวกับขีด จำกัดทางความร้อน ความต้านทานสารเคมี และโครงสร้างค่าใช้จ่าย

ทำไมการเลือกวัสดุจึงกำหนดอายุการใช้งานของใบถังเก็บ

ใบถังเก็บของผสมเย็นเผชิญกับความเค้นสามอย่างพร้อมกัน

ความเค้นทางความร้อน อุณหภูมิในห้องเครื่องยนต์มีช่วงตั้งแต่ 90°C ถึง 150°C ขึ้นอยู่กับประเภทเครื่องยนต์ การใช้ไทม์โบชาร์จ และสภาพแวดล้อมของอากาศของผสมเย็นเองจะวนรอบระหว่างอุณหภูมิห้องและ 120°C แต่ละรอบความร้อนทำให้วัสดุใบถังเก็บขยายและหดตัว

ความเค้นทางกลศาสตร์ ระบบระบายความร้อนที่มีความดันทำงานที่ 1.0 ถึง 1.5 บาร์ บางแอปพลิเคชันทำงานหนักถึง 2.0 บาร์ ความดันนี้ใช้ความเค้นรอบวงอย่างต่อเนื่องกับผนังใบถังเก็บ วัสดุที่อ่อนจะลื่นหรือโตขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

ความเค้นทางเคมี ของผสมเย็นมีเอธิลีนไกลโคล ตัวยับยั้งการกัดกร่อน และตัวเสถียร pH บางพลาสติกจะเสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสกับสารเคมีเหล่านี้达数千小时 ไฮโดรไลซิสทำลายโซ่โพลีเมอร์ ผลที่เกิดขึ้นคือการแตกขาดบนพื้นผิวหรือการล้มเหลวของวัสดุทั้งหมด

ดังนั้น การเลือกวัสดุใบถังเก็บของผสมเย็นสำหรับโครงการ OEM จำเป็นต้องสมดุลระหว่างสามปัจจัยเหล่านี้ ไม่มีวัสดุใดที่ดีเยี่ยมในทุกด้าน

โพลีพรอพไพลีน (PP) คุณสมบัติและข้อจำกัด

โพลีพรอพไพลีนเป็นฐานของอุตสาหกรรม ประมาณ 70% ของใบถังเก็บของผสมเย็น OEM ใช้ PP การเข้าใจขีดจำกัดของมันป้องกันการใช้งานผิด

ประสิทธิภาพทางความร้อน PP โฮโมโพลีเมอร์มีอุณหภูมิหักความร้อน (HDT) ประมาณ 100°C ที่ 0.45 MPa PP โคโพลีเมอร์ถึง 105°C เมื่อสูงกว่าอุณหภูมิเหล่านี้ PP จะอ่อนตัว การสัมผัสในระยะยาวที่ 110°C เร่งการทำให้เปราะ หลัง 2,000 ชั่วโมงที่ 120°C ความแรงดึงตึงลดลง 40%

ความต้านทานสารเคมี PP ต้านทานเอธิลีนไกลโคลและสารเติมของผสมเย็นส่วนใหญ่ มันไม่ไฮโดรไลซิสได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ตัวออกซิไดเซอร์อ่อนแรงในของผสมเย็นอายุยืนบางชนิดสามารถโจมตี PP จำเป็นต้องทดสอบด้วยสูตรของผสมเย็นเฉพาะ

คุณสมบัติทางกลศาสตร์ ความแรงดึงตึงมีช่วงตั้งแต่ 30 ถึง 40 MPa ความยาวขยายเมื่อแตกคือ 100% ถึง 600% สำหรับวัสดุสด หลังการอายุความร้อน ความยาวขยายลดลงต่ำกว่า 50% วัสดุจะกลายเป็นแบบแก้ว ความต้านทานแรงกระแทกลดลงอย่างรุนแรง

ค่าใช้จ่าย ค่าทรัพยากร原料เป็น $1.20 ถึง $1.80 ต่อกิโลกรัม รอบการถ่ายทอดเร็ว โดยทั่วไป 30 ถึง 60 วินาทีต่อชิ้น ค่าใช้จ่ายอุปกรณ์มีความสม่ำเสมอ

เมื่อใช้ PP เมื่อใด รถยนต์รับผู้โดยสารธรรมชาติ อุณหภูมิของผสมเย็นต่ำกว่า 105°C อายุการใช้งานที่คาดหวัง 5 ถึง 8 ปี ปริมาณการผลิตสูงกว่า 100,000 หน่วยต่อปี

เมื่อหลีกเลี่ยง PP เมื่อใด เครื่องยนต์ไทม์โบชาร์จหรือดีเซล แอปพลิเคชันการลากใดๆ สภาพแวดล้อมใดๆ ที่ของผสมเย็นเกิน 110°C เป็นประจำ

โพลีอะไมด์ (PA) ทางเลือกความร้อนสูง

โพลีอะไมด์ ที่รู้จักกันในชื่อไนลอน สามารถจัดการกับอุณหภูมิสูงกว่า มีเกรดสองชนิดปรากฏในใบถังเก็บของผสมเย็น คือ PA66 และ PA6

ประสิทธิภาพทางความร้อน อุณหภูมิหักความร้อนสำหรับ PA66 เติมแก้วคือ 250°C ที่ 0.45 MPa อุณหภูมิใช้งานต่อเนื่องคือ 130°C ถึง 150°C การสัมผัสในระยะสั้นกับ 160°C เป็นไปได้ นี้ทำให้ PA เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันไทม์โบชาร์จและดีเซล

ความต้านทานสารเคมี PA สนับน้ำ ความอิ่มตัวสามารถถึง 2.5% ถึง 3.0% ตามน้ำหนัก การดูดซึมนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนขนาด 0.5% ถึง 1.0% สำหรับใบถังเก็บที่มีความต้านทานการติดตั้งแน่นนี้มีความสำคัญ PA ยังต้านทานเอธิลีนไกลโคลได้ดี แต่จำเป็นต้องมีการเสถียรเพื่อป้องกันไฮโดรไลซิส มีเกรด PA ที่เสถียรไฮโดรไลซิส可供使用

คุณสมบัติทางกลศาสตร์ PA66 เติมแก้วบรรลุความแรงดึงตึง 100 ถึง 150 MPa ความยาวขยายเมื่อแตกคือ 2% ถึง 5% วัสดุแข็งและแรง ความแรงของไลน์เชื่อมแอมเทอมสูงกว่า PP ลดความเสี่ยงของการรั่วที่รอยเชื่อม

ค่าใช้จ่าย ค่าทรัพยากร原料เป็น $2.50 ถึง $4.00 ต่อกิโลกรัม รอบการถ่ายทอดคล้ายกับ PP ประมาณ 40 ถึง 70 วินาที ค่าใช้จ่ายอุปกรณ์เทียบเท่า

เมื่อใช้ PA เมื่อใด เครื่องยนต์แก๊สไทม์โบชาร์จ เครื่องยนต์ดีเซล รถบรรทุกทำงานหนัก อุณหภูมิของผสมเย็นระหว่าง 110°C ถึง 130°C ความต้องการอายุการใช้งาน 10 ถึง 15 ปี

เมื่อหลีกเลี่ยง PA เมื่อใด แอปพลิเคชันที่มีการวนรอบความชื้นสุดขั้ว เกรดที่ไม่เสถียรในสูตรของผสมเย็นอายุยืน ยานพาหนะระดับต่ำที่敏感到成本

อลูมิเนียม. ตัวเลือกพรีเมียมสำหรับสภาพแวดล้อมสุดขั้ว

ใบถังเก็บอลูมิเนียมปรากฏในการแข่งรถ การคอมเมอร์เชียลทำงานหนัก และแอปพลิเคชันหรู อัลลอยที่พบบ่อยที่สุดคือ 6061

ประสิทธิภาพทางความร้อน ออลูมิเนียมไม่มีขีดจำกัดหักความร้อน การทำงานต่อเนื่องที่ 150°C ไม่ทำให้เสื่อมสภาพ การขยายตัวทางความร้อนคือ 23 ppm/°C ซึ่งสามารถคาดการณ์และจัดการได้

ความต้านทานสารเคมี ออลูมิเนียมเปล่า会腐蚀在ของผสมเย็น ดังนั้น ใบถังเก็บอลูมิเนียมทั้งหมดจำเป็นต้องมีการเคลือบภายในหรือการอะโนไดซ์ ของผสมเย็นที่มีสิลิเกตให้การป้องกันเพิ่มเติม หากไม่มีการเคลือบที่เหมาะสม การกัดกร่อนแบบรูจะเกิดขึ้นภายในเดือน

คุณสมบัติทางกลศาสตร์ ความแรงดึงตึงของ 6061-T6 คือ 310 MPa ความแรงยีลดคือ 275 MPa ความดันระเบิดโดยทั่วไปเกิน 10 บาร์ ไม่มีการลื่นหรือการผ่อนคลายความเค้นเมื่อเวลาผ่านไป

ค่าใช้จ่าย ค่าทรัพยากร原料เป็น $3.00 ถึง $5.00 ต่อกิโลกรัม อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายในการผลิต占主导地位 การเชื่อมโลหะเพิ่ม $5 ถึง $15 ต่อชิ้น การเคลือบหรืออะโนไดซ์เพิ่มอีก $3 ถึง $8 ค่าใช้จ่ายรวมต่อหน่วยคือ $20 ถึง $50 แม้ในปริมาณ

เมื่อใช้อลูมิเนียมเมื่อใด แอปพลิเคชันการแข่งรถ รถบรรทุกคอมเมอร์เชียลที่มีอายุการใช้งานล้านไมล์ ยานพาหนะหรูที่รูปลักษณ์พอใจกับค่าใช้จ่าย อุณหภูมิของผสมเย็นสูงกว่า 130°C

เมื่อหลีกเลี่ยงอลูมิเนียมเมื่อใด รถยนต์รับผู้โดยสารปริมาณสูง แอปพลิเคชันใดๆ ที่ค่าใช้จ่ายต่อชิ้นเกิน $15 แอปพลิเคชันที่ไม่เคลือบ

สรุปการเปรียบเทียบวัสดุ

การเปรียบเทียบต่อไปนี้รวมข้อมูลเมตริกสำคัญทั่วสามวัสดุ

อุณหภูมิใช้งานต่อเนื่องสูงสุด PP จัดการ 105°C PA จัดการ 140°C ออลูมิเนียมจัดการ 150°C หรือสูงกว่า

ความแรงดึงตึง PP ให้ 30 ถึง 40 MPa PA ให้ 100 ถึง 150 MPa ออลูมิเนียมให้ 310 MPa

ค่าใช้จ่ายต่อกิโลกรัม PP คิด $1.20 ถึง $1.80 PA คิด $2.50 ถึง $4.00 ออลูมิเนียมคิด $3.00 ถึง $5.00

ค่าใช้จ่ายต่อชิ้นสำเร็จที่ 50,000 หน่วย PP คิด $4 ถึง $8 PA คิด $6 ถึง $12 ออลูมิเนียมคิด $20 ถึง $50

ความคาดหวังอายุการใช้งาน PP นาน 5 ถึง 8 ปี PA นาน 10 ถึง 15 ปี ออลูมิเนียมนาน 20 ปีหรือมากกว่า

รูปแบบการล้มเหลว PP ล้มเหลวโดยการเปราะและแตกขาด PA ล้มเหลวโดยไฮโดรไลซิสหรือการขยายตัวจากน้ำ ออลูมิเนียมล้มเหลวโดยการกัดกร่อนหากไม่เคลือบ

การล้มเหลวของวัสดุทั่วไปในโครงการ OEM

การเข้าใจกลไกการล้มเหลวป้องกันการทำผิดพลาดซ้ำ

การเปราะจากการอายุความร้อนใน PP หลัง 1,500 ถึง 2,000 ชั่วโมงที่สูงกว่า 110°C PP สูญเสียพลาสติกไซเซอร์ วัสดุจะกลายเป็นเปราะ แรงกระแทกเล็กน้อยหรือการเพิ่มความดันอันตรายทำให้แตกขาดอย่างรุนแรง วิธีแก้: ใช้ PP ที่เสถียรความร้อนหรืออัปเกรดเป็น PA

ไฮโดรไลซิสใน PA ที่ไม่เสถียร ของผสมเย็นทำลายพันธะอะไมด์ใน PA เมื่อเวลาผ่านไป ความแรงดึงตึงลดลง รอยแตกข