Nghiên cứu tình huống: Thay nắp động cơ nhôm bằng PA6 gia cường

Bối cảnh và giới hạn

Chi tiết cũ là nắp nhôm đúc áp lực nặng 1,35 kg, chi phí gia công và hoàn thiện đắt đỏ. Ba ràng buộc chi phối thiết kế lại: làm việc liên tục ở 120 °C, rung động cơ, và không nứt dưới văng dầu.

Ứng viên là PA6 GF30 và PA66 GF35. Vì 120 °C chưa tới giới hạn của PA6 còn PA66 tốn chi phí gia công hơn nên PA6 GF30 ổn định nhiệt đã được chọn.

Kết quả

Khối lượng: 0.78 kg, giảm 42%. Sau khi tối ưu hình học, thành được chuẩn hóa ở 3.0 mm với bốn gân tăng cứng kiểm soát độ võng.

Chi phí: gia công cơ khí và anốt hóa không còn cần thiết, nên dù chi phí vật liệu cao hơn, tổng chi phí chi tiết giảm khoảng 28%. Thời gian chu kỳ tụt từ nhiều ngày đúc cộng gia công xuống còn 55 giây ép phun.

Cần cân nhắc khoản đầu tư khuôn: khuôn phun tốn kém hơn ngay từ đầu, và việc chuyển đổi chỉ thực sự kinh tế khi vượt quá khoảng 30.000 chi tiết.

Ba bài kiểm tra quan trọng đã đạt

Lão hóa nhiệt: giữ độ bền kéo 82% sau 1.000 giờ ở 150 °C, so với mức tối thiểu của khách hàng là 75%.

Độ bền dầu: ngâm 168 giờ ở biến dạng không đổi trong dầu động cơ 120 °C, không nứt và mất cường độ dưới 5%.

Mỏi rung: 10⁷ chu kỳ theo đặc tính giàn thử của khách hàng, không nứt và không lỏng.