Pil paketinin sızdırmazlığı, kauçuk parça olarak gizlenen bir güvenilirlik sorunudur. Bir paket mahfaza contası, eksi 40 derece ile 85 derece arasındaki binlerce termal döngü boyunca bir IP67 contasını tutmalı, soğutucu ve dielektrik sıvıya dayanıklı olmalı, termal kaçak yayılımına hiçbir katkıda bulunmamalı ve on beş yıllık araç ömrünün sonunda sıkıştırılabilir kalmalıdır. Silikon, dört gereksinimin tümünü aynı anda karşılayabilen birkaç elastomer ailesinden biridir.
Bu makale, silikonun pil paketlerinde gerçekten nerede kazandığını, nerede kazanmadığını ve teknik özelliklerin gerçekte hangi özellikleri kısıtlaması gerektiğini kapsar.
Elastomer Seçimi Neden Bu Kadar Hızlı Daralıyor?
Akü paketi contası için aday listesi kısadır. EPDM, florosilikon, FKM, HNBR ve silikon gerçekçi seçeneklerdir.
EPDM mükemmel su ve buhar direncine ve iyi bir maliyete sahiptir. Üst sürekli servis sıcaklığı, bileşiğe bağlı olarak 125 derece ila 150 derece civarındadır; bu, termal bir olayda 85 derecelik ortam artı bunun çok üzerindeki yerel sıcak noktaları görebilen bir pakete karşı marjinaldir.
FKM ve florosilikon, önemli ölçüde daha yüksek maliyetle daha yüksek sıcaklık ve hidrokarbon maruziyetini daha iyi karşılar.
HNBR, sıcaklık açısından EPDM ile FKM arasında yer alır ve mükemmel mekanik yorulma performansı sunar; bu nedenle güç aktarma organları ve kaporta altı uygulamalarında yaygın olarak kullanılır.
Silikonun avantajı bant genişliğidir. Standart kaliteler için 200 derece aralığında, yüksek sıcaklık dereceleri için yaklaşık 250 dereceye kadar sürekli servis sıcaklığı, eksi 50 dereceden eksi 60 dereceye kadar elastikiyetin korunması. Bu çalışma penceresi, termal kaçak yakınlığı da dahil olmak üzere tam akü paketi zarfını kapsar. Takas, EPDM veya HNBR'den daha düşük olan mekanik mukavemet ve yırtılma direnci ve EPDM'nin üzerinde yer alan fiyattır.
Mühendislik sonucu: Sıcaklık penceresinin ve alev gereksiniminin baskın olduğu yerde silikon kazanır. Contanın yüksek basınçlı hidrolik sıvıya, konsantre hidrokarbon temasına maruz kaldığı veya keskin metal kenarlar altında yırtılma direncinin bağlayıcı kısıtlama olduğu durumlarda kaybolur.
Silikon Sızdırmazlık Sınıfları ve Her birinin Nereye Uygun Olduğu
Pil paketinin yalıtımında iki farklı silikon yolu kullanılır.
Enjeksiyonla kalıplanmış contalar için LSR.Sıvı silikon kauçuk, karmaşık conta geometrisine, plastik veya metal taşıyıcılar üzerindeki aşırı kalıplanmış contalara ve yüksek hacimli üretime uygundur. Döngü süreleri onlarca saniye içinde gerçekleşir, boyutsal tekrarlanabilirlik sıkıdır ve düşük viskozite, kalıplanmış sızdırmazlık boncuklarına ve ince dudak bölümlerine olanak tanır. Bir poliamid veya PBT taşıyıcı üzerine LSR aşırı kalıplama artık yaygın bir paket mimarisidir çünkü montaj hattında manuel conta yerleştirme adımını ortadan kaldırır.
Profilli ve ekstrüzyonlu contalar için HTV.Katı silikon kauçuk, uzun ekstrüzyonlu sızdırmazlık profillerine, mevcut muhafaza tasarımları için sıkıştırma kalıplı contalara ve daha büyük kesitlere uygundur. Takım maliyeti, düşük hacimli veya prototip paket çeşitleri için önemli olan LSR'den çok daha düşüktür. Ekstrüde profiller kesilir ve kapalı döngüler halinde vulkanize edilir.
Üçüncü bir yol, yerinde oluşturulmuş bir conta olarak dağıtılan, ya ısıyla ya da bir yoğunlaşma kürleme varyantında ortam nemi ile kürlenen sıvı silikondur. Uzun ve düzensiz sızdırmazlık yollarına sahip, yerinde şekillendirilmiş muhafazalar.
Paket Performansını Gerçekte Yöneten Özellikler
Sıkıştırma sıcaklıkta ayarlandı
Bu, en önemli ve çoğu zaman yeterince belirtilmeyen tek özelliktir. Bir set alan conta, sızdırmazlık yüzeyine karşı geri itmeyi durdurur, sızdırmazlık kuvveti düşer ve paket IP67 özelliğini kaybeder.
Test referansı, bir numunenin yüzde 25 oranında sıkıştırıldığı ve belirli bir süre boyunca sıcaklıkta yaşlandırıldığı ASTM D395 Yöntem B'dir. Pil paketi çalışması için ilgili eskime koşulları genellikle 100 derece, 125 derece veya 150 derecede 70 saattir ve araç ömrünü modelleyen programlar için giderek artan bir şekilde 168 saat veya 1.000 saattir.
Tipik davranış: 40 ila 60 Shore A aralığındaki platin kürlemeli LSR ve HTV kaliteleri, formülasyona göre geniş çeşitlilikle, genellikle 150 derecede 70 saat sonra yüzde 15 ila 35 bandında sıkıştırma seti gösterir. Optimize edilmiş çapraz bağlantı sistemlerine sahip yüksek sıcaklık dereceleri alt uca doğru itilir. 70 saat / 100 derecedeki standart genel amaçlı dereceler genellikle yüzde 20 ila 30 aralığına ulaşır.
Pratik bir spesifikasyon kuralı, 70 saat boyunca sürdürülen en yüksek paket sıcaklığınızdaki maksimum sıkıştırma ayarını ve ayrıca termal döngü sayımınızda belirtmektir.
Alev geciktirici
Paket malzemelerinin belirli bir kalınlıkta UL 94 V-0 standardını karşılaması ve Çin'de GB 38031 ve diğer yerlerde eşdeğer ulusal standartlar kapsamında yangın kontrolüne katkıda bulunması giderek daha fazla talep edilmektedir. Standart silikon yanıkları. Alev geciktiriciler eklenmiş platinle kürlenen silikon UL 94 V-0'e ulaşır, ancak katkı maddeleri sertliği artırır, uzamayı azaltır, sıkıştırma ayarını yükseltir ve maliyeti artırır. V-0 sınıfında ulaşılabilir sertlik genellikle doldurulmamış genel amaçlı kaliteden daha yüksek başlar.
Gereksinimi tam olarak belirtin. UL 94 V-0 hangi kalınlıkta, hangi şartlandırmayla, hangi laboratuvar tarafından test edilmiştir.
Dielektrik dayanım
Silikonun dielektrik gücü genellikle standart kaliteler için mm başına 20 ila 30 kV aralığındadır ve hacim direnci 10^14 ila 10^16 ohm cm aralığındadır. Bu, contanın yalıtım bariyeri olarak da görev yaptığı, yüksek gerilim barasını veya konnektör arayüzünü köprüleyen contalar için önemlidir. Spesifikasyon referansları IEC 60243 ve ASTM D149'dur.
Isı iletkenliği
Standart silikon, kabaca metre Kelvin başına 0,2 W'luk bir termal yalıtkandır. Dolgulu silikon termal arayüz malzemeleri, dolgu maddesi yüküne ve dolgu tipine bağlı olarak metre Kelvin başına 1,0 ila 6,0 W'a ulaşır; ortak dolgu maddeleri olarak bor nitrür ve alüminyum oksit kullanılır. Doğrudan bir değiş tokuş var. Daha yüksek dolgu yüklemesi iletkenliği ve sertliği artırır ve uzamayı azaltır. Metre başına 3,0 W Kelvin ped genellikle Shore A yerine 40 ila 60 Shore 00 aralığındadır çünkü iletkenliği sağlayan dolgu yüklemesi, malzemeyi Shore A ölçeğinde ölçülemeyecek kadar yumuşak hale getirir.
Tasarım notu. Termal pedler boşluk dolduruculardır. Performansları başlık iletkenlik sayısından çok uyumluluk ve yüzey ıslatmalarına bağlıdır. Daha düşük iletkenliğe sahip daha yumuşak bir ped, genellikle pürüzlü veya çarpık bir yüzeyde daha yüksek iletkenliğe sahip daha sert bir pedten daha iyi performans gösterir.
Pil Paketi Bileşenleri için Silikon Sınıflarının Karşılaştırılması
| Mülk | GP LSR / HTV | Yüksek Sıcaklık Silikonu | Alev Geciktirici V-0 Silikon | Silikon Termal Ped |
|---|---|---|---|---|
| Sürekli servis sıcaklığı | yaklaşık. 200 derece | yaklaşık. 250 derece | yaklaşık. 150–200 derece | yaklaşık. 150–200 derece |
| Sıkıştırma seti, 150 derecede 70 saat | Yüzde 25-35 tipik | Yüzde 15-25 tipik | Yüzde 25-40 tipik | Daha az alakalı, boşluk doldurucu |
| Sertlik aralığı | 20–80 Sahil A | 30–70 Sahil A | 40–70 Sahil A | 20–60 Sahil 00 |
| Isı iletkenliği | yaklaşık. 0.2 W/m·K | yaklaşık. 0.2–0,3 W/m·K | yaklaşık. 0.2–0,4 W/m·K | 1.0–6.0 W/m·K |
| Dielektrik dayanım | 20–30 kV/mm | 20–30 kV/mm | Daha düşük, dolgu maddeleri onu azaltır | 10–20 kV/mm aralığı |
| UL 94 derecesi | Derecelendirilmemiş, yanıklar | Derecelendirilmedi | V-0 tanımlanmış kalınlıkta ulaşılabilir | V-0 mevcut |
| Tipik paket kullanımı | Muhafaza contası, havalandırma contası | Sıcak nokta bitişikliği, bara contası | Modül ve paket kapağı contası | Modülden soğutma plakası boşluğuna |
Değerler, tek bir ürünün özellikleri değil, sınıf aileleri için tipik aralıklardır. Her satırın, belirli bir durumda, belirli bir dereceye ilişkin ölçülen verilerle değiştirilmesi gerekir.
Doğrulamadan Geçmeyen Paket Mühürleme için Tasarım Kuralları
İlk sıkıştırma için değil, sıkıştırma seti için tasarım.Conta kullanım ömrünün sonunda yüzde 30 oranında sertleşirse, oluk derinliği ve damak yüksekliği azaltılmış yükseklikte sızdırmazlık kuvveti sağlamalıdır. Sızdırmazlık kuvvetini kalıplanmış yükseklikte değil, eski sıkıştırma yüksekliğinde hesaplayın.
Boncuk kesitini cömert tutun.İnce bir boncukla birleştirilmiş sıkıştırma seti kenar boşluğu bırakmaz. 2,0 mm ila 3,0 mm'lik bir damak yüksekliği, aynı oluk için 1,0 mm'lik bir damağa göre daha fazla kullanılabilir sıkıştırma aralığı sağlar.
Contanın altında keskin kenarlardan kaçının.Silikon, EPDM veya HNBR'ye kıyasla orta düzeyde yırtılma mukavemetine sahiptir. Çapaklı damgalanmış bir metal kenar, aksi takdirde her laboratuvar testini geçebilecek bir contayı kesecektir. Bir yarıçap belirtin veya koruyucu bir dudak ekleyin.
Sıkıştırma oranını kontrol edin.Tipik hedef, silikon paket contaları için yüzde 20 ila 30 oranında sıkıştırmadır. Yüzde 15'in altında muhafazanın termal genleşmesine tolerans yoktur. Yüzde 40'ın üzerinde conta aşırı gerilir ve prizlenme hızlanır.
Diferansiyel termal genleşmeyi hesaba katın.Alüminyum muhafaza ve silikon conta, 125 derecelik bir salınım boyunca çok farklı oranlarda genişler. Sızdırmazlık yolu uzunluğu ve oluk tasarımı, damağı kesmeden bu harekete uyum sağlamalıdır.
Kapalı hacimler için düşük uçuculuk derecelerini belirtin.Yalıtılmış bir paketin içinde gaz çıkaran uçucu silikon türleri, soğuk yüzeylerde yoğunlaşabilir ve elektrik konnektörlerini etkileyebilir. Sonradan kürlenen, düşük uçuculuk dereceleri bu sorunu ele alıyor. Uçucu içerik verilerini isteyin.
Otomotiv Akü Silikonu için Uyumluluk Çerçevesi
Silikon paket bileşenleri, araç OEM gerekliliğiyle başlayan ve malzeme düzeyinde biten bir uyumluluk zincirine göre belirlenir.
Yanıcılık.Tanımlı kalınlıkta UL 94 V-0 artı OEM'e özel yangın önleme gereksinimleri. Çin'deki GB 38031 gibi ulusal pil güvenliği standartları ve diğer pazarlardaki eşdeğer düzenlemeler, paket düzeyi gerekliliklerini belirlemektedir.
Elektrik.Dielektrik dayanım için IEC 60243 ve ASTM D149, hacim direnci için ASTM D257.
Çevresel.REACH SVHC beyanı, RoHS ve giderek artan PFAS kısıtlama taraması. AB Ömrünü Tamamlamış Araç çerçevesi, maddi beyanları sıkılaştırmaya devam ediyor.
Mekanik.Çekme mukavemeti ve uzama için ASTM D412, sıkıştırma seti için ASTM D395 Yöntem B, yırtılma mukavemeti için ASTM D624.
Otomotiv kalite sistemleri.IATF 16949 tedarik zinciri beklentileri, PPAP belgeleri ve birçok OEM programı için IMDS malzeme verilerinin sunulması.
Düşük oynaklık.Genellikle belirli bir sıcaklıkta toplam kütle kaybı eşiği olarak belirtilen, OEM'e özgü gaz giderme sınırları.
IMDS'ye hazır malzeme verisi sağlayamayan bir tedarikçi, malzeme performansından bağımsız olarak gönderiminizi yavaşlatacaktır.
Pil Paketinde Silikonun Yanlış Cevap Olduğu Yer
Dürüst sınırlama listesi.
Contanın basınç altında dinamik bir conta olduğu yüksek basınçlı hidrolik veya soğutma sıvısı devreleri. Mekanik mukavemet ve ekstrüzyon direnci HNBR veya FKM'ye işaret eder
Doğrulanmış bir uyumluluk çalışması olmadan konsantre hidrokarbon yakıt veya agresif ester bazlı soğutucularla doğrudan sürekli temas
Yüksek titreşimli ortamlarda minimum kanal desteğiyle keskin kenar sızdırmazlığı
Mümkün olan en düşük birim maliyetin hakim olduğu ve sıcaklık penceresinin zararsız olduğu uygulamalar. EPDM bu açıdan maliyet açısından silikonu geride bırakıyor
Muhafaza contası ve termal arayüz için varsayılan seçenek silikondur. Araçtaki her elastomer için varsayılan değildir.
ANYSIL'in Uygun Olduğu Yer
ANYSIL, iki hat boyunca aylık 300 tonun üzerinde kapasitesi ve bileşik geliştirme için 15 teknik Ar-Ge personeli ile ISO 9001 kalite sistemlerini çalıştıran bir Guangzhou tesisinden platin kürlemeli LSR ve HTV katı silikon üretmektedir. Otomotiv ve yeni enerji sınıfları, 150 derecelik sıkıştırma ayarlı hedefler, UL 94 V-0 alev değerleri ve metre başına 1,0 ila 6,0 W Kelvin bandındaki termal iletkenlik için formüle edilebilir. Dokümantasyon desteği, REACH SVHC, RoHS, IMDS malzeme verilerini ve program başına hazırlanan OEM'e özel test raporlarını kapsar.
Conta kesitini, çalışma sıcaklığı profilini, sıkıştırma hedefini ve alev gereksinimini gönderin. Teknik ekip, koşullarınıza göre sıkıştırma seti verileri ve LSR aşırı kalıplama veya HTV profil ekstrüzyonu için takımlama rotası ile birlikte bir kalite önerisi sunacaktır.
EV aküsü silikon bileşen değerlendirmesi talep edin