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汽车发动机是汽车的重要部位之一，是汽车的核心部件。汽车发动机管路是指在汽车上用于进气系统、空气滤清系统、冷却系统、制冷系统和空调系统等的管路，是构成汽车管路系统的主要部件。这些管路用来传输各种液体和气体，包括燃油、润滑油、制冷剂和水等，帮助汽车各子系统实现其功能，从而实现整车正常运转。此款车型冷却系统相对来说技术含量高，整个管路的冷却系统结构比较复杂，许多大小金属制作的零部件难以做到空间形状及走向弯曲自如，橡胶软管则发挥了重要的作用，弥补了金属件与金属硬管之间相互摩擦，相互干涉，弯曲困难和对接件接口密封性差等不足。由于橡胶是高分子弹性体，特别是三元乙丙橡胶具有弹性好、耐臭氧老化和耐热性能好等优点，通常发动机与散热器和冷凝器之间的连接件都采用三元乙丙橡胶制作的产品。随着汽车轻量化，节能减排及环保等设计理念的改变，各大主机厂的设计思路也随之改变。汽车的油耗量与汽车自身质量、发动机功率有很大的关系，为了节能减耗，减少汽车自身的质量，同时又能保证汽车管路内的介质流量，橡胶软管的内、外径尺寸、空间形状和走向尤为重要。同时，管子的内径、壁厚、长度、空间形状及走向又影响着其它金属部件，如：发动机连接散热器的进水和出水管，发动机连接自动变速箱油冷管。散热器辅助增压管要保证耐介质、耐臭氧老化、耐热及承受一定的压力，同时不能与其它零部件相互干涉和摩擦，若胶管长期被动的受到金属件外力影响，金属硬件长期摩擦橡胶管，橡胶管则很容易破损，管体内的介质则会出现泄漏，介质泄漏后影响了整车正常运行，轻者汽车熄火，重者烧毁发动机至整车烧毁，威胁到人身安全。 1 总体设计 橡胶软管要求耐高温、耐老化、耐臭氧和动态脉冲性能好，要求两端内径和外径尺寸均匀，产品质量一致性好，空间形状复杂，价格低，工艺设计先进，产品功能性能优异，在国内外同行业中具有较强竞争优势的冷却循环系统橡胶管总成及其生产总成。橡胶管的配方设计考虑产品耐热等级高，一般三元乙丙橡胶的耐热只能达到150℃，通过配方设计的改进，采用过氧化物硫化的配方可提高三元乙丙橡胶的耐热程度，使该产品耐热等级达到170℃。随着环保意识的增强，使用的原材料不能含有有毒有害物质，橡胶管在高温低温和冷却液的循环使用下无有毒有害物质释放，避免橡胶管经冷却液浸泡后释放出有毒有害物质，污染大气层，破坏环境。原材料选择上充分考虑到客户和产品标准要求，传统配方通常采用硫磺硫化，现配方设计先进，采用过氧化物硫化体系，其产品耐热性能由传统配方150℃提高到170℃，产品耐冷却液性能好，耐臭氧老化性能好，满足客户标准要求。传统的硫磺硫化的产品耐制冷剂效果不如过氧化物硫化的产品，硫磺硫化的产品长时间在冷却液循环使用下，容易使内胶开裂，而且容易使橡胶分离变成小颗粒，堵塞了冷却系统，有严重的质量隐患。如果橡胶管不耐冷却液，耐温等级差，则无法起到双冷却效果。如果发动机变冷，就会加快金属组件的磨损，从而使发动机效率降低且排出更多的污染物。因此，双冷却系统对橡胶管及其总成件的流量，泄漏量和空间走向等要求非常严格，总成件之间的尺寸配合好，可有效的保证橡胶管总成件不泄漏；总成件各分零部件的空间形状及走向设计合理，加工制作过程产品质量一致性好，可有效的保证介质在整个冷却系统中的流量，快速使发动机升问，降温，使其保持恒温，延长发动机的使用寿命，以及整车质量。同时过氧化物硫化的产品完全满足标准要求。现有的配方采用化氧化物硫化，硫化时间从40min缩短到20min，生产效率提高了1倍，同时耐热温度从150℃提高到170℃。 为了满足产品的动态使用寿命，识别出客户隐含的技术标准，确保汽车在不同路况、不同气候、长期颠簸行驶下冷却循环系统多通道的橡胶软管要承压能力强，超出汽车的工作压力下橡胶管不爆裂，在产品结构和工艺设计时要考虑到产品的附着力和爆破压力。传统工艺是内胶挤出后针织，针织后喷甲苯再挤出外胶。由于甲苯有毒，现场喷淋容易挥发，员工吸入挥发物影响身体健康，为了保证员工的身体健康，在配方设计时添加了橡胶粘合剂，取消了现场喷甲苯工艺。同时在产品的结构设计时考虑到针织层的网状密度，确保针织层与外胶之间的附着力超过3N以上，使产品动态使用寿命满足标准要求，脉冲性能优。 由于产品要承受一定的内压，在骨架层的选择上考虑到强力高、耐热性好的芳纶线，同时在结构设计上考虑到管体轻便柔软、弯曲性能好、生产效率高，即可满足管子的爆破压力，又节约了成本，保证了管体的弯曲性能。 挤出时采用在线喷码，将管胚的生产日期，时间，产品图号，班次等标示直接喷在管胚上，便于产品追溯，避免硫化工序将相近的管胚拿错，减少了不必要的浪费，起到了防错作用。 由于此款车型冷却循环系统设计相对复杂，在总成件的分零部件铝管的弯管，空间形状，走向以及端口扩口尺寸的工艺设计，设备选型以及工装设计等封面要考虑到管体的流量和泄漏量。铝管弯管机采用自动弯管机，生产效率高，空间形状及走向变化小，可保持产品一致性。在铝管焊接上采用工装定位方式焊接，可保证焊接质量。由于此款车型的冷却系统的管路设计复杂，由多支橡胶管组成的多通道管路，对橡胶管的分零部件以及总成的对接口的内、外径尺寸设计，以及硬管凸台尺寸设计要求高，其密封性要好，不能泄漏，要保持一定的流量，加紧力要好不能脱落。由于汽缸盖上有燃烧室和排气门坐而受热严重，为此要求橡胶管耐热，耐老化，承压强力高。对胶管总成件的铝管件质量要求也相对较高，铝管耐腐蚀性要好，铝管的空间形状以及焊接质量要求相对较高。铝管弯曲空间形状要符合图纸要求，铝管的焊接密封性要好，铝管端口墩头尺寸要求严格，外观不得有毛刺，光洁度要高，研究开发的此款车型的冷却循环系统的橡胶管总成及其生产工艺在国内外同行业中具有较强的竞争优势。 2 配方工艺研究 现有的双冷却多通道的橡胶软管的生产工艺流程是：将配合好的胶料热炼→经挤出机挤出内胶层（激光测径仪检测尺寸）→针织→外胶挤出（激光测径仪检测尺寸）→管胚硫化（戴帽模具）→清洗切割→标识→装配护套→装配卡箍→检验包装。现有的生产工艺流程一次性完成管胚挤出，挤出线上采用四个轴的激光测径仪检测尺寸，如果激光测径仪检测尺寸超差，激光测径仪会及时将信号传输到主控台上，主控台会立即将信息传输到挤出机控制台上，挤出机螺杆转速会进行适当的微调，及时调整螺杆转速，保证内径和壁厚尺寸符合标准设定值。采用这样的生产工艺其生产效率，产品合格率高，质量稳定。挤出机口型芯采购免调节结构设计，提高管坯一致性。使用在线喷码标识，防止在硫化工序和装配工序防止混料发生。 利用过氧化物硫化剂的耐热性来提高耐热性缩短硫化时间，换句话说，传统的用硫磺硫化的胶管的耐热温度为150℃，而用过氧化物硫化的胶管的耐热温度为170℃，同时，传统的硫磺硫化所需的时间是40min，而用过氧化物硫化所需的时间是20min，大大提高生产效率，节省生产成本。作为改进，所述的纤维线增强层是芳纶线层。采用这种材料作为增强层，是充分发挥芳纶线的强度高、伸长率小、脉冲性能好的特性，使冷却循环系统多通道的橡胶软管的强度更高。所要解决的另一个技术问题是，提供一种生产工艺简单、有利于员工身体健康、保证产品内、外径尺寸稳定、成本低及产品质量好的用于北美通用汽车凯迪拉克车型冷却系统橡胶管总成及其生产工艺。 3 结语 凯迪拉克车型冷却循环系统橡胶管总成及其工艺的新型先进设计，对汽车发动机的高效运转、节能环保具有重要意义。该项目的研究重点在橡胶管的设计研发。今后在空间设计、塑料接头、铝管总成等方面还有优化空间。 |
