汽車制造商為了減少汽車重量、提高性能并增加設計的靈活性,日益青睞塑料零件。從車門內(nèi)飾、儀表板、到發(fā)動機組件和引擎蓋等,一般乘用車的塑料零件已占全部零件的10%左右。
影響塑料零件性能的關(guān)鍵在于選擇合適的潤滑劑。它可以減少摩擦以降低磨損、噪音并提高客戶滿意度。雖然潤滑劑被廣泛用在汽車金屬零件上已有多年的歷史,但將潤滑劑用于塑料零件的時間并不長。與選擇金屬零件潤滑劑不同,選擇合適的塑料零件潤滑劑要困難很多。由于摩擦的原因,塑料零件比金屬零件退化速度快,選用不合適的潤滑劑會造成嚴重的后果。
潤滑劑的種類
選擇合適潤滑劑的第一步是認識潤滑劑的種類及用途。汽車用潤滑劑可分為潤滑油、油膏、潤滑脂、干膜潤滑劑和固體潤滑劑等幾大類。
潤滑油是最常見的汽車潤滑劑,用作發(fā)動機油、齒輪油和傳動液。可以通過往基礎(chǔ)油中加入不同的添加劑來調(diào)節(jié)潤滑油的粘稠度,以適合不同的用途。
潤滑脂為半固體狀潤滑劑,由基礎(chǔ)油和稠化劑組成。潤滑脂比潤滑油更易在零件上保持和粘附,因而不需要復雜的密封裝置。與潤滑油一樣,潤滑脂根據(jù)不同用途而添加不同的添加劑。潤滑脂被廣泛應用于各種汽車零件,如底盤、天窗等。
油膏由固體潤滑劑和潤滑油混合而成,能使固體潤滑劑的使用更加有效。油膏的用途相對有限,主要用于需承擔很高負荷的零件組裝。
干膜潤滑劑為油漆狀潤滑劑,是由固體潤滑劑分散于樹脂粘合劑而成。干膜潤滑劑用于油類潤滑劑難以附著或禁用的零件上。
固體潤滑劑主要用作潤滑脂和潤滑油的添加劑,可以提高負荷能力。固體潤滑劑還可用于金屬的沖壓加工以及制動襯墊和塑料的添加劑。
塑料的物理特性
應用于汽車零部件的塑料種類繁多,每一種塑料的等級和與潤滑劑的相容性不盡相同。相容性還會受添加劑、填充劑以及塑料分子大小的影響。例如,某些等級的塑料與標準等級相比,分子較小,與潤滑油的相容性也較差。潤滑劑專家認為,依據(jù)潤滑劑的需求來挑選合適的塑料是最好的方法。但在實際操作中很難運用此法。由于塑料原料有限,因而須在給定的塑料類型的情況下選擇合適的潤滑劑。
另外一個重要的考慮因素是塑料的物理特性。在選擇適合塑料零件的潤滑劑時,塑料的若干物理特性必須加以考慮。塑料與金屬的物理特性迥異。為方便起見,這里選取功能塑料和結(jié)構(gòu)性塑料逐一解釋其物理特性。
功能塑料
功能塑料以潤滑部件材料的形式被用于齒輪、滑塊等汽車零件。通常情況下,各類功能塑料(如聚酰胺、聚縮醛等)具有較好的耐油性,與許多傳統(tǒng)的汽車金屬零件用潤滑油和潤滑脂有較好的相容性。
但由于潤滑劑內(nèi)的某些添加劑會腐蝕塑料,因而需要在使用前檢查潤滑劑內(nèi)的添加劑成分。此外,還需要進行相關(guān)的測試,如浸沒測試,來檢驗實際使用的潤滑劑與塑料的相容性。
某些功能塑料,如聚縮醛和尼龍,具有自潤滑特性,即它們可以替代金屬潤滑組件,而不需加潤滑劑。
圖1、使用/不使用潤滑脂的塑料零件的摩擦力
通常,倍速裝置在塑料部件上會選用潤滑劑。使用潤滑劑可以擴大其可使用上限。許多金屬潤滑劑的添加劑會與金屬表面發(fā)生反應,從而生成抗磨損的潤滑膜。但由于多數(shù)熱塑性塑料的熔點低于添加劑發(fā)生化學反應的溫度,而塑料表面的活性又比金屬低,因而傳統(tǒng)添加劑在塑料潤滑時,其性能不能完全發(fā)揮。在為塑料零件選擇固體潤滑劑時需要特別小心,因為塑料的硬度比金屬低。如果選用了不合適的固體潤滑劑,塑料就會由于摩擦造成較大的磨損和破損。經(jīng)選擇的合適的固體潤滑劑,可作為添加劑制造自潤滑塑料。
圖2、使用/不使用干膜潤滑劑的塑料零件和鋼板的摩擦力
我們還應考慮塑料零件所屬的整個裝置。在多數(shù)情況下,不僅需要對塑料接觸面進行潤滑,還需要對塑料與金屬或金屬與金屬零件的接觸面進行潤滑。在這樣的情況下,就需要考慮金屬與金屬以及金屬與塑料的潤滑性能。此外,也要考慮潤滑劑與零件裝置殼體塑料材料的相容性,因為在操作過程中,潤滑劑可能會接觸到殼體。幸運的是,如今可以找到符合這些要求的潤滑劑。
結(jié)構(gòu)性塑料
結(jié)構(gòu)性塑料被應用于車門內(nèi)飾、儀表板、裝置殼體等汽車零件。多數(shù)結(jié)構(gòu)性塑料為聚烯烴、ABS、聚苯乙烯以及其它聚合物。似乎沒有幾種應用需要大量潤滑,但在零件滑動和連接過程中,適當潤滑可以降低噪音、振動和移動的感覺。在這種情況下,不涉及劇烈運動潤滑。乘客的舒適感是我們的首要考慮因素,而振動和噪音會直接影響這種舒適感。
檢查結(jié)構(gòu)性塑料與潤滑劑的相容性比功能塑料還重要。不能選擇會溶解或腐蝕塑料的潤滑劑。此外,還應留心會引起塑料龜裂和破裂的化學物質(zhì)。如果忽略了這些因素,零件的外觀或功能就會出現(xiàn)問題,如發(fā)生制動系統(tǒng)故障。
有幾種方法可以測試塑料與潤滑劑的相容性。這些方法都要求將潤滑劑涂抹在塑料上,然后使塑料彎曲并施加壓力。然后將塑料放置在測試裝置內(nèi)并停放一段時間。在經(jīng)過幾次這樣的操作之后,再檢查塑料是否出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。
以上表格列出潤滑劑基礎(chǔ)油與不同種類塑料之間的相容性。聚α-烯烴基礎(chǔ)油作為礦物油的替代品是目前流行的選擇,非常適合于多種塑料。全氟聚醚是一種化學惰性的潤滑劑,不會腐蝕塑料,可應用于多類塑料。但由于價格偏高,其使用受到一定的限制。
在選擇潤滑劑時,外觀是一個重要的考慮因素。在看得見潤滑劑的地方,往往需要透明或半透明的產(chǎn)品。經(jīng)常會需要那種司機和乘客接觸到也不會粘到身上的潤滑劑。干膜和半干膜潤滑劑能滿足這種要求。
在涂裝完潤滑膜,對其進行固化之前,需要檢查相容性,因為許多干膜潤滑劑含有使塑料變色和開裂的溶劑。
應用
降噪音──在塑料齒輪或滑塊上使用潤滑劑可以降低噪音。與金屬零件在滑動時產(chǎn)生噪音不同的是,塑料齒輪在互相碰撞時會產(chǎn)生噪音。象高粘度潤滑脂之類的潤滑劑,由于具有較高的粘性,可以吸收塑料零件的振動,從而降低噪音。但汽車潤滑劑必須在低溫的情況下正常工作。因而在考慮降噪的同時,也應考慮其低溫性能。
車門板──多種被應用于車門板的塑料需要潤滑,包括導軌、滑塊與滾軸、車窗升降器、門鎖致動裝置、微電機和外后視鏡。由于上述零件輕便小巧,因而要求潤滑劑除具備與塑料的相容性之外,還需要具有較低的摩擦。潤滑脂含有適合上述零件應用要求的固體潤滑劑。
車窗升降器電機選用了聚縮醛齒輪和鋼制齒輪。選擇適當?shù)暮铣蓾櫥糜谖㈦姍C。微電機又使用橡膠零件來吸收振動。因此該潤滑劑應與塑料和橡膠都相容。
車窗升降器導軌由電鍍鋼導軌和塑料滑塊組成。此處選用高粘度潤滑脂,以滿足降噪和塑料相容性雙重要求。
車門內(nèi)飾──在將車門內(nèi)飾組裝到車門板之前就使用干膜潤滑劑,因為這樣可以消除汽車運動時產(chǎn)生的刺耳噪音。干膜潤滑劑還可以有效降低使用植絨塑料帶的裝配線上的噪音,提高裝配線上的生產(chǎn)效率。
結(jié)論
一些潤滑劑生產(chǎn)商參與汽車制造商在汽車制造初期階段的零件開發(fā)項目。這種參與可以為汽車制造商提供不同的意見并對材料和潤滑的進一步測試提供支持。由于塑料生產(chǎn)商和潤滑劑生產(chǎn)商可能會對相容性持不同意見,因而他們在產(chǎn)品開發(fā)的初期進行合作便具有很重要的意義。
在產(chǎn)品開發(fā)初期邀請潤滑劑供應商參與開發(fā)過程,對于降低開發(fā)成本和節(jié)省時間至關(guān)重要。
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