采用Torlon® PAI制成的新型凸轮轴链轮取代了传统金属部件, 帮助Polimotor 2设计师减轻重量,降低噪音和振动,延长正时皮带寿命
美国乔治亚州阿尔法利塔市，2015年10月28日—全球高性能聚合物领先供应商索尔维特种聚合物今天宣布，由传奇式汽车创新者 MattiHoltzberg 领导的Polimotor 2项目，在制造创新型凸轮轴链轮设计时选用了Torlon® 聚酰胺-酰亚胺 (PAI)作为金属替代材料。 索尔维是这个备受期待的技术项目的主要材料赞助商， 该项目旨在为2016年赛车比赛设计和制造新一代全塑料发动机。
“上世纪八十年代我们开发的第一款Polimotor发动机取得了成功，索尔维Torlon® PAI在其中发挥了至关重要的作用。毫无疑问，此后该公司材料技术丰富的门类、多样的性能和适用性进一步得到了提升，”位于佛罗里达州西棕榈滩Composite Castings, LLC（ 复合铸件有限责任公司）总裁Holtzberg说道，“索尔维持续的发展为今天Polimotor 2的更大创新提供了基础，它的碳纤填充Torlon® PAI使我们得以成功开发机械强度高、但重量特别轻的轴链轮。 这只是采用索尔维先进材料技术取得突破的几项应用之一，接下来几个月还有更多创新产品会陆续发布。 ”
领先的高性能热塑性塑料阿勒格尼高性能塑料有限公司（Allegheny Performance Plastics, LLC）完成了发动机的成型。 主要电力输送带生产商、全球主要的流体粉末产品加工商盖茨公司（Gates Corp）对发动机进行了最后的机加工，使之带有直齿，以减少磨损、优化链轮和皮带之间的传输扭矩。 最终Polimotor 2发动机将带有两只直径为4英寸(102毫米)的链轮， 在其配气传动机构内，还配有一只直径为2英寸（51mm）的链轮。
凸轮轴链轮连接到汽车内燃机凸轮轴的一端和正时皮带一起，帮助控制凸轮轴和曲轴之间传动时间。 尽管持续受到高扭矩、极端温度和振动、以及灰尘、汽车工作液和道路盐的影响，凸轮轴链轮必须可靠、精确地控制正时皮带，保持发动机的性能处于理想状态。如果这些链轮过热、碎裂、变形或不能在负载下可靠工作，那么所有的部件，从曲轴到活塞，都会迅速停止正常工作。
凸轮轴链轮通常由烧结钢、铝，有时候也用热固性酚醛聚合物制成。但Polimotor 2更倾向于选用索尔维的30%碳纤维增强Torlon® 7130 PAI来加工其发动机的直齿凸轮轴链轮，该树脂是Polimotor在1980年代早期取得成功后很久才推出的超高性能聚合物牌号。
索尔维Torlon® PAI系列树脂的强度、刚度和抗疲劳性在所有使用温度高达525°F(275°C)的热塑性技术中最高。尤其是Torlon® 7130，机械性能在这个系列产品组合中取得了最好的平衡。其比强度为5.4×105 in-lbf /b(1.4 105 J /kg)，比刚度为6 x 107 in-lbf /b (15 106 J /kg)。 与之相比 ，不锈钢的比强度和比刚度分别为3.1 x 107 in-lbf /b(0.8 106 J /kg )和9.7 x 107 in-lbf /b (24 106 J /kg)。
实际上，与尺寸相当、重量为2.4-lb (1.1 kg)的不锈钢凸轮轴链轮相比，用Torlon® 7130 PAI制成的Polimotor 2凸轮轴链轮在具有同等机械性能的情况下，重量可以降低75%。
与金属不同，Torlon® 7130 PAI不导热，有助于延长皮带寿命并消除了链轮碎裂的潜在危险。如果采用酚醛材料则会产生问题，因为那种材料更脆弱。 最后，索尔维的高性能PAI在高压和高速下，具有优良的抗疲劳强度和杰出的耐磨损性，因此降低了噪音和和振动，并能够耐受各种汽车工作液的化学腐蚀。
“用高强度、轻质、抗疲劳的Torlon® PAI取代传统烧结钢或铝质材料是一项创新选择，它对我们能够为Polimotor 2开发新型、一流的配气机构驱动系统至关重要，”盖茨公司高级工程专家Fraser Lacy表示。
Torlon® PAI和其它索尔维高性能聚合物正越来越多地作为金属替代材料用于汽车发动机中， 因为OEM希望缩小发动机尺寸、降低发动机的速度。通过降低重量，使OEM能够满足日趋严格的公司平均燃料经济性（CAFÉ）条例和二氧化碳排放标准，从而提高能效。公司平均燃料经济性（CAFÉ）条例和二氧化碳排放标准这两个问题被汽车行业视为未来十年最重要的工作。
“作为索尔维车用树脂产品组合中性能最高的一类聚合物，Torlon® PAI在工业自动化传动和双离合变速器传动领域取得了成功，这种高压、高速环境需要耐高温、强度、刚度和抗疲劳性能优异的材料，” 索尔维特种聚合物全球汽车业务经理Brian Baleno说道，“一个很明显的领域是滚针轴承的金属替代，Torlon® PAI既可以减轻重量、节省空间，使得传动系统比铝铸件小，从而降低了二氧化碳排放和降低成本。”
Polimotor 2项目旨在开发重量介于138磅至148磅(63 公斤至 67公斤)，或比今天的标准发动机低90磅(41公斤)的全塑料制成的四缸、双顶凸轮发动机。 除了用于当前的凸轮轴链轮外，Holtzberg的开创性项目还将充分发挥索尔维先进聚合物技术的优势，开发出最10种发动机部件，包括水泵、油泵、进水口/出水口、节气门体、燃油分配管和其它高性能部件。拟议中的索尔维材料包括Amodel® 聚肽酰胺树脂(PPA)、KetaSpire® 聚醚醚酮(PEEK)、AvaSpire® 聚芳醚酮(PAEK)、Radel® 聚亚苯基砜(PPSU)、Ryton® 聚苯硫醚(PPS)和Tecnoflon® VPL氟橡胶。
索尔维特种聚合物简介
索尔维特种聚合物是世界上产品系列最丰富、性能最多样的聚合物生产企业，可向市场提供35种品牌、1500多种高性能聚合物产品，涵盖氟聚合物、氟橡胶、氟流体、半芳香族聚合物、砜类聚合物、芳香族超聚合物、高阻隔性聚合物和可交联型高性能化合物，广泛用于航空、替代能源、汽车、医疗、膜、石油及天然气、包装、管道、半导体、电线电缆及其它市场。