Hoe het risico op spanningsscheuren in met PBT-overgespoten metalen onderdelen te minimaliseren

Ingenieurs kiezen vaak voor PBT (polybutyleentereftalaat) in tal van hoogwaardige elektrische toepassingen vanwege de consequent hoge elektrische isolatie-eigenschappen, onafhankelijk van temperatuur. Metalen componenten worden vaak met PBT overgespoten. Indien de resulterende componenten, zoals stroomrails, behuizingen of frames, regelmatig worden blootgesteld aan abrupte temperatuurschommelingen tijdens gebruik, ontstaat er een probleem bij de ‘verbinding’ tussen metaal en kunststof. Dit komt doordat de zeer verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten van beide materialen het risico op spanningsscheuren vergroten op plekken waar ze nauw contact maken. Deze scheuren kunnen defecten veroorzaken in volledige assemblages, wat bijvoorbeeld in elektrische voertuigen leidt tot kostbare reparaties. Zoals bekend kunnen deze problemen de langetermijnbetrouwbaarheid aantasten en de totale systeemkosten gedurende de levensduur verhogen.

Hoge rek bij breukk zorgt voor een stabiel "materiaalhuwelijk"

Om u te helpen dergelijke problemen op te lossen, hebben onze materiaalspecialisten PBT-Grades ontwikkeld met een hoge rek bij breuk, waardoor ze zich kunnen aanpassen aan thermische uitzetting zonder te barsten of te breken. Deze eigenschap ondersteunt het voorkomen van voortijdig falen van componenten en verhoogt de duurzaamheid onder veeleisende thermische omstandigheden.

Een voorbeeld van zo’n materiaal is Pocan® B3233XHR. De spuitgietcompound heeft een zeer hoge rek bij breuk van 3,6% en is bij uitstek geschikt voor het bevestigingsframe van een omvormer die wordt toegepast in dubbele-koppelingstransmissies met geïntegreerde elektromotoren.

De integratie van de mild hybride elektromotor in de dubbele-koppelingstransmissie biedt als voordeel dat de elektrische aandrijving ondersteuning biedt bij alle rijmodi, zoals wegrijden, achteruitrijden of accelereren op de snelweg. Dit resulteert in tot 15% brandstofbesparing. Voor OEM's en bestuurders betekent dit een soepelere aandrijving en substantiële brandstofbesparingen tot 15%. Deze transmissies worden toegepast in mild hybride voertuigen van diverse automobielfabrikanten.

Uitstekende resultaten bij thermoschoktesten

Het bevestigingsframe integreert onder andere stroomrails die over het volledige component lopen, pennen voor elektrische contacten en schroefnokken voor de bevestiging van het frame en de printplaat. Het grote aantal van deze overgespoten metalen componenten en het verhoogde risico op spanningsscheuren waren aanleiding voor de toepassing van Pocan® B3233XHR als spuitgietmateriaal.

De uitstekende rek bij breuk van de compound blijft vrijwel behouden, zelfs na vele temperatuurscycli, dankzij de hoge weerstand tegen hydrolyse en thermische veroudering. Beide factoren voorkomen dat het kunststof bros wordt.Dit zorgt voor een hoge functionele betrouwbaarheid van het component en consequent goede elektrische eigenschappen. Wij hebben dit materiaalgedrag uitgebreid getest in thermische schokproeven. Hiervoor werden componentprototypes blootgesteld aan talloze cycli van abrupte en zeer sterke temperatuurveranderingen. De tests toonden aan dat het frame deze extreme bedrijfsomstandigheden kan doorstaan. Dit geeft u het vertrouwen dat het materiaal betrouwbaar presteert onder reële omstandigheden.

Moeilijk te overtreffen: klasse 5 classificatie in de SAE/USCAR langetermijn hydrolyseproef

De uitstekende hydrolysebestendigheid van Pocan® B3233XHR (Xtreme Hydrolysis Resistant) in warme en vochtige omgevingen is bevestigd in specimenproeven volgens de strikte SAE/USCAR-2 Rev. 7 langetermijntests van de US Society of Automotive Engineers (SAE). De compound behaalde de hoogste classificatie, Klasse 5. We hebben ook de langetermijnbestendigheid van het thermoplast in hete lucht onderzocht. De slagvastheid bleef vrijwel onveranderd na 3.000 uur opslag in hete lucht bij 150 °C.

Geoptimaliseerd voor veilige, betrouwbare en zorgvuldige verwerking

De goede verwerkingskenmerken van het materiaal bieden eveneens voordelen. Het biedt ongeveer 30% betere smeltdoorstroming dan standaard PBT met dezelfde glasvezelinhoud, en levert prestaties gelijkwaardig aan toonaangevende grades binnen de zeer goed vloeibare Pocan® XtremeFlow produktreeks. Door de uitstekende vloeibaarheid kan de compound bij lagere injectiedruk worden verwerkt. Hierdoor blijven metalen inserts stevig op hun plaats, wat zorgt voor nauwkeurige en betrouwbare resultaten in serieproductie.

Betrouwbaar dankzij consequent hoge elektrische prestaties

Een extra voordeel van ons PBT kunststoffen versterkt metHet belangrijkste voordeel van 30% glasvezelversterking op gewichtsbasis is de hoge maatvastheid. Dit vergemakkelijkt de productie van zeer nauwkeurige componenten met strakke toleranties en minimaliseert de thermische uitzetting bij temperatuurwisselingen. Dankzij de lage wateropname blijven de uitstekende elektrische eigenschappen, zoals de hoge diëlektrische sterkte en doorslagspanning die kenmerkend zijn voor PBT, constant. Bovendien veroorzaakt de samenstelling nauwelijks elektrocorrosie bij contact met metalen onderdelen.

Fijn afgestemd: breed portfolio van Pocan® XHR

Pocan® B3233XHR en andere varianten van de XHR productfamilie bieden aanzienlijke toepassingsmogelijkheden in de aandrijflijn van elektrische voertuigen. Denk hierbij onder andere aan uiteenlopende behuizingen voor regeleenheden, connectoren, stroomrails (busbars) en overgespoten stators. Het XHR productprogramma omvat niet-gevulde compounds en compounds versterkt met tot 30% korte glasvezels, vlamvertragende materiaalvarianten en een product met een hoge doorslagspanning van 600 volt (CTI A). Dit brede portfolio stelt u in staat om precies de juiste Grade te selecteren voor uw prestatie-, veiligheids- en verwerkingseisen.

Bekijk het datasheet van Pocan® B3233XHR

Ontvang direct antwoorden op uw materiaalkundige uitdagingen