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Apr 25, 2023

Resina PAI utilizzata nel pignone della camma

PlasticsToday Staff | Oct 29, 2015 A polyamide-imide (PAI) resin from Solvay

Personale di PlasticsToday | 29 ottobre 2015

Una resina poliammidica-immidica (PAI) di Solvay Specialty Polymers (Alpharetta, GA) è stata utilizzata per sostituire il metallo convenzionale nella fabbricazione di un design innovativo della ruota dentata per camme per il progetto Polimotor 2. Solvay è il principale sponsor materiale di questo attesissimo progetto tecnico, che mira a progettare e produrre un motore di prossima generazione, interamente in plastica, per le corse agonistiche nel 2016.

"Il Torlon PAI di Solvay ha svolto un ruolo fondamentale nel successo del nostro primo motore Polimotor all'inizio degli anni '80; e da allora l'ampiezza, le prestazioni e la versatilità della tecnologia dei materiali dell'azienda si sono decisamente ampliate", ha affermato il leader del progetto Matti Holtzberg, che è anche presidente di getti compositi (West Palm Beach, FL). "I continui progressi di Solvay offrono la base per un'innovazione ancora maggiore nel Polimotor 2 di oggi, dove il suo Torlon PAI caricato con fibra di carbonio ha consentito lo sviluppo di un pignone per albero a camme meccanicamente resistente, ma estremamente leggero. Questa è solo la prima di numerose nuove applicazioni rivoluzionarie che utilizzano Solvay tecnologia dei materiali avanzati che prevediamo di annunciare nei prossimi mesi."

Le ruote dentate delle camme sono fissate a un'estremità dell'albero a camme in un motore a combustione automobilistica e, insieme alla cinghia di distribuzione, aiutano a mantenere la fasatura tra l'albero a camme e l'albero motore. Nonostante la costante esposizione a coppia elevata, temperature e vibrazioni estreme, nonché a sporco, fluidi automobilistici e sale stradale, le ruote dentate delle camme devono fornire in modo affidabile un controllo preciso della fasatura per mantenere prestazioni ottimali del motore. Se questi pignoni si surriscaldano, si scheggiano, perdono la loro forma o non funzionano in modo affidabile sotto carico, tutto, dalla manovella ai pistoni, può rapidamente smettere di funzionare correttamente.

Le ruote dentate delle camme sono generalmente realizzate in acciaio sinterizzato, alluminio o occasionalmente polimeri fenolici termoindurenti. Tuttavia, Polimotor 2 ha scelto di stampare le ruote dentate delle camme a dente cilindrico del suo motore utilizzando il Torlon 7130 PAI rinforzato con fibra di carbonio al 30% di Solvay, un grado ad altissime prestazioni lanciato da Solvay molto tempo dopo la precedente iterazione di Polimotor negli anni '80.

Come classe di materiali, il Torlon PAI di Solvay offre la massima robustezza, rigidità e resistenza alla fatica di qualsiasi tecnologia termoplastica fino a 275° C (525° F). Torlon 7130 PAI, in particolare, offre l'equilibrio ottimale del portafoglio di queste proprietà meccaniche, con una resistenza specifica di 5,4 x 105 in-lbf/lb (1,4 x 105 J/kg) e una rigidità specifica di 6 x 107 in-lbf/lb ( 15 106 J/kg). L'acciaio inossidabile, al contrario, offre resistenza e rigidità specifiche di 0,8 x 106 J/kg (3,1 x 107 in-lbf/lb) e 24 x 106 J/kg (9,7 x 107 in-lbf/lb), rispettivamente.

In termini pratici, ciò consente alla ruota dentata a camma Polimotor 2 fabbricata in Torlon 7130 PAI di fornire proprietà meccaniche comparabili con una riduzione del peso del 75% rispetto a una ruota dentata a camma in acciaio inossidabile di dimensioni simili che pesa 2,4 libbre (1,1 kg).

A differenza dei metalli, Torlon 7130 PAI non conduce il calore, contribuendo a prolungare la durata della cinghia. Elimina inoltre la potenziale scheggiatura del pignone, che può rappresentare un problema quando si utilizzano materiali fenolici perché sono più fragili. Infine, il PAI ad alte prestazioni di Solvay offre un'eccellente resistenza alla fatica e prestazioni eccezionali contro l'usura a pressioni e velocità elevate, diminuendo così rumore e vibrazioni e offre un'ampia resistenza chimica ai fluidi automobilistici.

"La scelta innovativa di Torlon PAI ad alta resistenza, leggero e resistente alla fatica rispetto ai tradizionali acciaio sinterizzato o alluminio è stata fondamentale per la nostra capacità di sviluppare un nuovo sistema di trasmissione del treno di valvole all'avanguardia per Polimotor 2", ha affermato Fraser Lacy , specialista in ingegneria senior per Gates Corp.

Il Torlon PAI e altri polimeri ad alte prestazioni Solvay stanno registrando una forte adozione come opzione di sostituzione dei metalli nei motori automobilistici mentre gli OEM si stanno muovendo per ridimensionarli e ridurne la velocità. I polimeri avanzati di Solvay offrono una maggiore efficienza attraverso la riduzione del peso per consentire agli OEM di conformarsi alle più severe normative CAFÉ (Corporate Average Fuel Economy) e agli standard più severi sulle emissioni di CO2, entrambi considerati priorità assolute per l'industria automobilistica nel prossimo decennio.