渦輪增壓, 是一種利用內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)的技術(shù)。汽車(chē)渦輪增壓的主要作用就是提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量,從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩,讓車(chē)子更有勁。但經(jīng)過(guò)了增壓之后,發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)的壓力和溫度都大大升高,所以發(fā)動(dòng)機(jī)上使用渦輪增壓技術(shù)的同時(shí),材料進(jìn)步也很關(guān)鍵。
渦輪增壓系統(tǒng)用膠管的性能要求
耐高溫性
渦輪增壓的氣體經(jīng)過(guò)壓縮和劇烈摩擦而產(chǎn)生高溫,即使經(jīng)過(guò)冷卻的氣體溫度一般也達(dá)到100 ℃以上。因此,應(yīng)用于渦輪增壓系統(tǒng)的膠管材料必須能夠承受較高的溫度,普通的天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠等都無(wú)法滿足高溫條件下的使用要求,必須采用耐高溫的特種橡膠材料。隨著渦輪增壓的壓力越來(lái)越高,通過(guò)管路的氣體溫度也越來(lái)越高。如果壓力達(dá)到 3.5×105Pa,則氣體通過(guò)管路的溫度就能達(dá)到 250 ℃以上,能夠在這樣高溫度環(huán)境中使用的橡膠種類(lèi)就寥寥無(wú)幾了。
耐油性
經(jīng)過(guò)渦輪增壓系統(tǒng)膠管的氣體一般混有油氣,因此膠管必須具備一定的耐油性能,尤其是耐
高溫油氣的性能。有些耐高溫性能比較好的橡膠(如硅橡膠)耐油性能比較差,就需要在硅橡膠管內(nèi)壁增加內(nèi)襯層,以阻擋油氣的侵蝕。
強(qiáng)度
渦輪增壓系統(tǒng)不僅高溫,而且還有一定的壓力,尤其是高溫段管路承受的壓力比較高。雖然
渦輪增壓膠管一般都采用增強(qiáng)膠管(主要承壓部分為增強(qiáng)層),但也要求橡膠具有一定強(qiáng)度,以提高膠管的整體強(qiáng)度;另外,為了滿足生產(chǎn)工藝和使用裝配的需要,也要求橡膠具有較高的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度。
壓縮永久變形性
一般情況下,渦輪增壓膠管通過(guò)卡箍與金屬管連接在一起形成管路。在高溫下,橡膠應(yīng)有較好的抗變形能力,否則壓縮永久變形過(guò)大,會(huì)使卡箍松脫、膠管脫落,造成質(zhì)量事故。
耐寒性
雖然發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后膠管都在高溫環(huán)境下使用,但停車(chē)之后膠管就暴露在冷空氣中。發(fā)動(dòng)機(jī)
在冬季寒冷地區(qū)低溫起動(dòng)時(shí),橡膠管在低溫下振動(dòng),如果橡膠的耐低溫性能差,膠管就會(huì)由于變硬、變脆而導(dǎo)致撕裂、脫落、喪失減振功能等問(wèn)題產(chǎn)生。
附著強(qiáng)度
膠管的橡膠層應(yīng)在冷、熱、油氣等苛刻環(huán)境下與增強(qiáng)層和內(nèi)襯層保持良好的粘接,并具有一定的附著強(qiáng)度,保證不出現(xiàn)脫層現(xiàn)象。附著強(qiáng)度與橡膠本身特性和橡膠配方有關(guān),同時(shí)也與增強(qiáng)層的浸漬預(yù)處理方式、粘接劑的選用和粘接工藝過(guò)程密切相關(guān),應(yīng)全面考慮周全。
硬度
橡膠應(yīng)具有合適的硬度。硬度過(guò)高,膠管的剛度過(guò)大,無(wú)法起到減振作用,而且裝配困難、容易脫落;硬度過(guò)低,強(qiáng)度難以保證。
渦輪增壓膠管常用內(nèi)襯橡膠——氟硅橡膠
由于渦輪增壓系統(tǒng)硅橡膠管內(nèi)襯層直接接觸排放的廢氣等高溫有害氣體,因此要求內(nèi)襯層橡膠耐高溫、耐潤(rùn)滑油、耐燃油,并與硅橡膠有良好的粘接性和加工工藝性能。氟硅橡膠在保持硅橡膠的耐熱性、耐寒性、絕緣性和耐氣候老化性等優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上,引入含氟基團(tuán),使其又具有一定的耐油性和耐酸堿性等氟橡膠的性能。氟硅橡膠與硅橡膠有良好的粘接性能,一般用于硅橡膠管的內(nèi)襯層,阻隔系統(tǒng)中的油氣,以免侵蝕硅橡膠。
深圳市冠恒新材料科技有限公司研發(fā)了專(zhuān)門(mén)針對(duì)膠管的牌號(hào)R2000,下表是冠恒實(shí)驗(yàn)室的R2000膠料近期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
指標(biāo) | 測(cè)試方法 | R2070試驗(yàn)1 | R2070實(shí)驗(yàn)2 | |
原始數(shù)據(jù) | ||||
硬度 | ASTM D2240 | 70±5 | 70±5 | |
拉伸強(qiáng)度(MPA) | ASTM D412 | 9 | 9.5 | |
扯斷伸長(zhǎng)率% | ASTM D412 | 360 | 340 | |
撕裂強(qiáng)度(KN/m) | ASTM D624 | 26 | 27 | |
粘接剝離強(qiáng)度(KN/M) | ASTM D624 | 1.2 | 1.8 | |
指標(biāo) | 測(cè)試方法 | 耐熱性能(225°C×70h) | ||
硬度變化 | ASTM D2240 | -3 | -2 | |
拉伸強(qiáng)度變化% | ASTM D412 | -37.60% | -37.60% | |
伸長(zhǎng)率變化% | ASTM D412 | -33% | -34.80% | |
指標(biāo) | 測(cè)試方法 | 耐燃油C(常溫×70h) | ||
硬度變化 | ASTM D2240 | -14 | -15 | |
拉伸強(qiáng)度變化 | ASTM D412 | -50% | -47% | |
伸長(zhǎng)率變化 | ASTM D412 | -40% | -38.80% | |
體積變化率 | ASTM D471 | 21.10% | 21.90% |
冠恒公司在與專(zhuān)業(yè)膠管生產(chǎn)企業(yè)合作中,技術(shù)團(tuán)隊(duì)也在持續(xù)調(diào)整、優(yōu)化膠料配方,希望能充分發(fā)揮材料的潛能,使渦輪增壓器膠管在干熱和熱油老化后保持最佳的物理性能。期待后期能有更出色的性能表現(xiàn)。