Нейлон 6 и 66 играют все более важную роль в производстве деталей, расположенных под капотом автомобиля, где они конкурируют с занимающими здесь прочные позиции материалами: металлами и термореактивными пластмассами…

Популярность использования полиамидных смол при производстве двигателей автомобилей и окружающих их деталей обусловлена несколькими преимуществами, которые они предоставляют: термостойкость, устойчивость к воздействию масел и коррозионно-активных химикатов; высокие прочность на разрыв и модуль продольной упругости; относительно небольшая масса и низкие производственные затраты; привлекательный внешний вид, а также возможность соединения частей.
К числу расположенных под капотом деталей, которые чаще всего изготавливают из нейлона, относятся: крышки двигателя, воздухозаборные коллекторы, крышки коромысла, компоненты системы охлаждения и нагревания, а также маслосборники. Большинство смол, используемых для производства этих компонентов, армируются стекловолокном или неорганическими волокнами, обычно на 20-40%, для повышения их прочности. Полимеры могут также обладать особым химическим составом для того, чтобы сводить к минимуму их чувствительность к гидролизу или окислению и максимально повысить их термостойкость.

Крышки двигателя
При производстве крышек двигателей очень важны эстетические соображения, поэтому способность нейлона обеспечивать поверхности привлекательный внешний вид делает его отлично приспособленным для такого применения. Нейлон также дает возможность отливать цвета прямо при формовке, что исключает дорогостоящие этапы покраски.

Рис. 1. Формованные из нейлона крышки двигателя обладают внешним видом, который приходится потребителям по вкусу

О некоторых запущенных в производство марках армированного нейлона имеются данные как об особенно хорошо подходящих для производства крышек двигателей. Например, Akulon Ultraflow компании DSM, марки нейлона 6, сочетающие армирование стекловолокном и неорганическим волокном, представляют собой материалы с высокой текучестью, которые, по имеющимся данным, позволяют проектировать детали с более тонкими стенками, чем из других промышленных полиамидных (нейлоновых) смол. Считается, также, что они увеличивают скорость производства на 40% по сравнению с конкурирующими полиамидными продуктами. Сообщается также и о других преимуществах этих марок нейлона 6 по сравнению с другими полиамидами: высокая прочность, хорошие эстетические качества, более низкое давление при литье под давлением, и меньшее количество некондиционной продукции.

Воздухозаборные коллекторы
Многие производители автомобилей заменили свои алюминиевые воздухозаборные коллекторы пластмассовыми, сформованными из нейлона. Согласно оценке одного из промышленных отчетов, переход от металлических к нейлоновым коллекторам может снизить производственные затраты почти на 30%, и позволяет сэкономить до 50% веса. Затраты могут быть и более существенно снижены за счет интеграции деталей.

Рис. 2. Воздухозаборный коллектор модели Nissan V-8, изготовленный из армированного стекловолокном нейлона, обеспечивает экономию 40% веса по сравнению с алюминиевым аналогом.

Обычными пластмассовыми материалами для изготовления воздухозаборных коллекторов являются армированные стекловолокном на 30-35% нейлон 6 и нейлон 66. Некоторые коллекторы производят при использовании способа литья с выплавляемыми стержнями; другие производятся из двух раковин, полученных литьём под давлением, которые затем соединяются с помощью вибросварки. Марки нейлона, рецептура которых составлена для производства воздухозаборных коллекторов, могут выдерживать температуры до 150°C, при этом они устойчивы к воздействию масел и смазочных материалов, и обладают исключительной твердостью и низким шумоизлучением.

Крышки коромысла
Крышки коромысла, которые защищают и закрывают клапаны двигателя, традиционно изготавливались из алюминия или термоотверждающихся пластиков, таких как сложные виниловые эфиры, полученные методом прессования в форме, и компаунды для объёмного прессования. Но армированные стекловолокном и неорганическими волокнами полиамидные смолы все больше и больше становятся материалами, которые выбирают для производства этих деталей. Основными причинами создания этой тенденции являются возможность уменьшения массы и конструкционная гибкость.

Рис. 3. По имеющимся данным, эти крышки коромысла, изготовленные из нейлона 6, обладают высокой прочностью и жесткостью, которые превосходят жесткость и прочность крышек из нейлона 66.

Использование армированных стекловолокном и неорганическим волокном марок нейлона 66 для производства крышек коромысла обеспечивает высокую степень жесткости, устойчивость к воздействию масел и химических веществ, размерную стабильность и низкую степень деформации. Для производства крышек коромысла также используют армированный нейлон 6. Как утверждает один из производителей, компания DSM, марки нейлона 6 обеспечивают повышенную прочность и жесткость по сравнению с нейлоном 66, их также проще формовать, поскольку при высокой температуре у них более свободная текучесть, чем у нейлона 66.

Система подогрева и охлаждения
Рецептуры нейлона, армированного стекловолокном и неорганическими волокнами, используются при производстве вентиляторов, корпусов вентиляторов, бачков радиатора, теплообменников, водяных расширительных бачков, регулирующих клапанов горячей воды и корпусов термостатов. Основными преимуществами нейлона при использовании в производстве таких компонентов являются: стойкость против теплового старения, высокая жесткость, низкая степень деформации и устойчивость к коррозии. Меньшая масса и возможность интеграции компонентов из формованного нейлона позволяют производить вентиляторы радиаторов, которые намного легче, чем их металлические аналоги.

Рис. 4. Три компонента системы охлаждения грузового автомобиля малой грузоподъёмности Renault Mascott интегрированы в один компонент за счет формования из нейлона 66.

Нейлон, который используется для производства систем подогрева и охлаждения, часто вступает в контакт с гликолевыми хладагентами. Относительная инертность нейлона по отношению к гликолям дает им преимущество при таком использовании. Одна из марок 30% армированного стекловолокном нейлона 66 (Vydyne R530H) специально разработана так, чтобы сохранять свою физическую прочность при воздействии растворов антифриза при повышенных температурах. В результате, производитель марки, компания Solutia, рекомендует ее для производства боковых емкостей радиаторов и сердцевины подогревателя.

Таблица 1. Типичные свойства 30% армированного стекловолокном нейлона 66 (Vydyne R530H).

Другие компоненты
Нейлон также используется для производства маслосборников, которые представляют собой защитные поддоны для сбора масла и жидкостей коробки передач. Трубы, которые ведут к маслосборнику, также производят из нейлона методом литья под давлением. Другим применением для полиамидных смол являются резервуары для жидкостей гидроусилителя руля. Привлекательным для такого использования нейлон делает его химическая устойчивость к воздействию жидкостей, особенно при тех высоких температурах, которые возникают во время эксплуатации двигателя.

Рис. 5. Электронный механизм управления дроссельной заслонкой, изготовленный из нейлона 66, армированного на 33% стекловолокном, повышает мощность двигателя и увеличивает экономию топлива.

Армированный стекловолокном нейлон 66 применялся для изготовления корпусов электронного механизма управления дроссельной заслонкой. Нейлон также используется для производства ремней ГРМ (привода газораспределительного механизма) – устройства, которое определяет момент открытия и закрытия заслонок, которые отправляют топливно-воздушную смесь в цилиндры. Такой ремень изготавливается литьевым формованием и должен обладать исключительной прочностью на разрыв и быть устойчивым к воздействиям повышенных температур.

Прочность, химическая инертность, теплостойкость и небольшая масса позволяют нейлону занять место металлов и других пластмасс при производстве многих деталей, расположенных под капотом автомобиля. За счет варьирования уровней армирования и химических составов полимеров, производители смол могут создавать рецептуры, подходящие для различных применений. В некоторых регионах, особенно в Северной Америке, термоотверждающиеся полимеры сохраняют конкурентоспособность по отношению к нейлону при производстве деталей, расположенных под капотом автомобилей. Но нейлон легче перерабатывать для повторного использования, чем термоотверждающиеся полимеры, что может давать ему преимущество по мере того, как в индустрии производства пластмасс продолжает нарастать озабоченность проблемами окружающей среды.