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Apr 25, 2023

Resina PAI empleada en piñón de leva

Personal de PlasticsToday | 29 de octubre de 2015 Una resina de poliamida-imida (PAI) de Solvay

Personal de PlasticsToday | 29 de octubre de 2015

Se utilizó una resina de poliamida-imida (PAI) de Solvay Specialty Polymers (Alpharetta, GA) para reemplazar el metal convencional en la fabricación de un innovador diseño de rueda dentada de levas para el proyecto Polimotor 2. Solvay es el principal patrocinador material de este proyecto técnico tan esperado, cuyo objetivo es diseñar y fabricar un motor de plástico de próxima generación para carreras competitivas en 2016.

"El Torlon PAI de Solvay desempeñó un papel vital en el éxito de nuestro primer motor Polimotor a principios de la década de 1980; y la amplitud, el rendimiento y la versatilidad de la tecnología de materiales de la empresa definitivamente se han expandido desde entonces", dijo el líder del proyecto Matti Holtzberg, quien también es presidente. de piezas de fundición compuestas (West Palm Beach, FL). "Los continuos avances de Solvay ofrecen la base para una innovación aún mayor en el Polimotor 2 actual, donde su Torlon PAI relleno de fibra de carbono permitió el desarrollo de una rueda dentada del árbol de levas mecánicamente fuerte, pero extremadamente liviana. Esta es solo la primera de varias aplicaciones nuevas e innovadoras que utilizan el motor de Solvay. tecnología de materiales avanzados que esperamos anunciar en los próximos meses".

Las ruedas dentadas de levas están unidas a un extremo del árbol de levas en un motor de combustión de automóvil y, junto con la correa de distribución, ayudan a mantener la sincronización entre el árbol de levas y el cigüeñal. A pesar de la exposición constante a un par alto, temperaturas extremas y vibraciones, así como a la suciedad, los fluidos automotrices y la sal del camino, las ruedas dentadas de las levas deben brindar un control de sincronización preciso y confiable para mantener un rendimiento óptimo del motor. Si estas ruedas dentadas se sobrecalientan, se astillan, pierden su forma o no funcionan de manera confiable bajo carga, todo, desde el cigüeñal hasta los pistones, puede dejar de funcionar correctamente rápidamente.

Las ruedas dentadas de levas suelen estar hechas de acero sinterizado, aluminio u, ocasionalmente, polímeros fenólicos termoestables. Sin embargo, Polimotor 2 optó por moldear las ruedas dentadas de la leva de dientes rectos de su motor utilizando Torlon 7130 PAI reforzado con fibra de carbono al 30 por ciento de Solvay, un grado de rendimiento ultra alto lanzado por Solvay mucho después de la iteración anterior de Polimotor durante la década de 1980.

Como clase de materiales, Torlon PAI de Solvay ofrece la mayor resistencia, rigidez y resistencia a la fatiga de cualquier tecnología termoplástica hasta 525 °F (275 °C). Torlon 7130 PAI, en particular, ofrece el equilibrio más óptimo de la cartera de estas propiedades mecánicas, con una resistencia específica de 5,4 x 105 in-lbf/lb (1,4 105 J/kg) y una rigidez específica de 6 x 107 in-lbf/lb ( 15 106 J/kg). El acero inoxidable, por el contrario, ofrece una resistencia y rigidez específicas de 3,1 x 107 in-lbf/lb (0,8 106 J/kg) y 9,7 x 107 in-lbf/lb (24 106 J/kg), respectivamente.

En términos prácticos, esto permite que la rueda dentada de leva Polimotor 2 fabricada con Torlon 7130 PAI brinde propiedades mecánicas comparables con una reducción de peso del 75 % con respecto a una rueda dentada de leva de acero inoxidable de tamaño similar que pesa 2,4 lb (1,1 kg).

A diferencia de los metales, Torlon 7130 PAI no conduce el calor, lo que ayuda a prolongar la vida útil de la banda. También elimina el posible astillamiento de la rueda dentada, que puede ser un problema cuando se utilizan materiales fenólicos porque son más frágiles. Por último, el PAI de alto rendimiento de Solvay ofrece una excelente resistencia a la fatiga y un excelente rendimiento contra el desgaste a presiones y velocidades elevadas, lo que reduce el ruido y la vibración, y ofrece una amplia resistencia química a los fluidos automotrices.

"La selección innovadora de Torlon PAI de alta resistencia, peso ligero y resistente a la fatiga en lugar del acero o aluminio sinterizado tradicional fue fundamental para nuestra capacidad de desarrollar un nuevo sistema de transmisión de tren de válvulas de última generación para Polimotor 2", dijo Fraser Lacy. , especialista senior en ingeniería de Gates Corp.

Torlon PAI y otros polímeros de alto rendimiento de Solvay están teniendo una fuerte adopción como una opción de reemplazo de metal en motores automotrices a medida que los OEM se mueven para reducir su tamaño y velocidad. Los polímeros avanzados de Solvay ofrecen una mayor eficiencia a través de la reducción del peso para permitir que los OEM cumplan con las regulaciones más estrictas de economía de combustible promedio corporativa (CAFÉ) y los estándares de emisión de CO2 más estrictos, los cuales se consideran las principales prioridades para la industria automotriz durante la próxima década.

"Uno de los polímeros de mayor rendimiento en la cartera automotriz de Solvay, Torlon PAI tiene un historial comprobado de éxito en transmisiones automáticas comerciales y transmisiones de doble embrague, donde la presión y las velocidades más altas requieren materiales de temperatura más alta con excelente resistencia, rigidez y resistencia a la fatiga". dijo Brian Baleno, gerente global de negocios automotrices de Solvay Specialty Polymers. "Un área notable es el reemplazo de metal de los cojinetes de agujas, donde Torlon® PAI ahorra peso y espacio, lo que permite que las transmisiones sean más pequeñas que las fundiciones de aluminio comparables, lo que ayuda a reducir las emisiones de CO2 y los costos".

El proyecto Polimotor 2 tiene como objetivo desarrollar un motor CAM de doble techo, de cuatro cilindros y completamente de plástico que pese entre 63 y 67 kg (138 y 148 lb), o alrededor de 41 kg (90 lb) menos que la producción estándar actual. motor. Además de la aplicación actual de piñón de leva, el innovador programa de Holtzberg aprovechará la avanzada tecnología de polímeros de Solvay para desarrollar hasta diez piezas de motor. Estos incluyen una bomba de agua, bomba de aceite, entrada/salida de agua, cuerpo del acelerador, riel de combustible y otros componentes de alto rendimiento. Los materiales de Solvay destinados a su uso incluyen poliftalamida Amodel (PPA), KetaSpirepolieteretercetona (PEEK), poliariletercetona AvaSpire (PAEK), polifenilsulfona Radel (PPSU), sulfuro de polifenileno Ryton (PPS) y fluoroelastómeros Tecnoflon VPL.

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