Cáp PVC thông thường có thể trở nên “cứng, giòn, nứt” trong khoang động cơ
Nếu bạn đã từng mở mui xe của một chiếc xe cũ và nhìn kỹ vào bộ dây điện lộ ra ngoài, bạn có thể nhận thấy điều gì đó liên quan:lớp cách điện của cáp có cảm giác cứng và giòn, thậm chí ở một số chỗ nó đã bị nứt, làm lộ ra dây dẫn đồng bên trong.
Đây không phải là một hiện tượng biệt lập. Đó là một vấn đề lão hóa phổ biến liên quan đếnCáp PVC (polyvinyl clorua) hoạt động trong khoang động cơ có nhiệt độ-cao.
Vấn đề nằm ở đặc tính vật liệu của PVC. Để làm cho PVC mềm và dẻo, các nhà sản xuất thêmchất làm dẻo- chất phụ gia hóa học làm cho PVC cứng dễ uốn cong hơn. Tuy nhiên, tiếp xúc lâu với nhiệt độ cao trong khoang động cơ (80 độ đến 150 độ, với nhiệt độ cục bộ gần hệ thống xả đôi khi vượt quá200 độ) có thể làm cho các chất hóa dẻo nàydần dần bay hơi hoặc di chuyển ra khỏi vật liệu.
Khi chất hóa dẻo cạn kiệt, PVC dần dầntrở về trạng thái cứng và giòn vốn có của nó.
Điều gì xảy ra tiếp theo?
Lớp cách nhiệt PVC cứng mất đi tính linh hoạt và bắt đầuphát triển các vết nứt dưới sự rung động liên tục của xe. Khi các vết nứt mở rộng, các phần của lớp cách nhiệt có thểbong tróc hoặc vỡ ra, làm cho dây dẫn đồng bị oxy hóa và ăn mòn.
Nghiêm trọng hơn, các dây dẫn hở có thể tiếp xúc với nhau và gây ra sự cốngắn mạch, hoặc chạm vào thân kim loại của xe và gây rarò rỉ điện hoặc lỗi nối đất. Hậu quả có thể bao gồm từ tín hiệu cảm biến bị bóp méo đến, trong trường hợp nghiêm trọng,cháy điện.
Một số chủ xe đã báo cáo rằng khi thay bộ tản nhiệt hoặc thực hiện các hoạt động bảo dưỡng khác, ống PVC bảo vệ bên dưới mui xe đã trở nên giòn đến mứcvỡ vụn như vụn bánh quy khi chạm vào.
Đây không chỉ đơn giản là một thất bại đơn lẻ.
Trong môi trường-nhiệt độ cao của khoang động cơ, vấn đề lão hóa cáp PVC không phải là vấn đề "liệu" điều đó có xảy ra hay không mà là vấn đề "mất bao lâu" sẽ xảy ra.
Khả năng kháng hóa chất của PUR: Bảo vệ chống lại dầu động cơ, chất làm mát và nhiên liệu
PUR (Polyurethane)có cấu trúc vật liệu cơ bản khác với PVC, dẫn đến hiệu suất lâu dài-rất khác nhau.
PVC có khả năng chống dầu và một số hóa chất hạn chế. Ngược lại, vật liệu cách nhiệt PUR mang lại khả năng chống chịu mạnh mẽ với nhiều chất thường gặp trong môi trường công nghiệp và ô tô, bao gồmdầu động cơ, chất làm mát, dầu thủy lực, xăng, axit loãng và dung dịch kiềm.
Khả năng kháng hóa chất của nó có thể được tóm tắt như sau:
Khả năng chống dầu động cơ và bôi trơn:Tuân thủDIN EN 50363-10-2yêu cầu, có khả năng chống chịu tốt-tiếp xúc lâu dài với chất bôi trơn gốc khoáng-dầu- mà không bị trương nở hoặc phân hủy đáng kể.
Điện trở làm mát:Duy trì hiệu suất ổn định khi tiếp xúc với chất làm mát hoặc rò rỉ chất làm mát.
Khả năng chống xăng và nhiên liệu:Chống lại sự xuống cấp khi tiếp xúc với nhiên liệu ô tô.
Kháng axit và kiềm:Cung cấp khả năng chống lại một loạt các hóa chất có tính axit và kiềm.
Thủy phân và kháng vi sinh vật:Hoạt động tốt trong môi trường ẩm ướt và có khả năng chống suy thoái do thủy phân và sự phát triển của vi sinh vật.
PVC có thể phồng lên, mềm dần và cuối cùng bị nứt khi tiếp xúc với dầu động cơ.Trong điều kiện so sánh được,PUR có thể duy trì các đặc tính vật lý của nó trong nhiều năm.
Đây là một lý do khiến cáp PUR được sử dụng rộng rãi trong các môi trường đòi hỏi khắt khe như sản xuất máy móc và sản xuất ô tô, nơi thường xuyên tiếp xúc với dầu và các chất gây ô nhiễm khác.
PUR cũng là mộtvật liệu không chứa halogen-, có nghĩa là nó không chứa các nguyên tố halogen như clo, flo hoặc brom. Trong những điều kiện khắc nghiệt như cháy, PUR không tạo ra cùng loạikhí hydro halogenualiên quan đến quá trình đốt cháy PVC, có thể tạo rahydro clorua và khói độc khác.
Dữ liệu thử nghiệm uốn: Hàng triệu chu kỳ uốn trong các ứng dụng xích{0}}kéo
Bộ dây dẫn điện-khoang động cơ và bản lề cửa{1}}không chỉ phải đối mặt với nhiệt độ cao và tiếp xúc với hóa chất. Họ cũng phải chịu đựnguốn cong lặp đi lặp lại và ma sát cơ học.
Mỗi khi cửa xe mở và đóng, bộ dây điện trên cửa sẽ bị uốn cong. Mọi rung động xảy ra khi lái xe cũng gây áp lực cơ học lên hệ thống dây điện bên trong khoang động cơ.
Theo thời gian, điều này có thể tăng lênhàng triệu chu kỳ uốn lặp đi lặp lại.
Vậy PVC hoạt động như thế nào trong những điều kiện năng động này?
Trong thử nghiệm kéo{0}}chuỗi,Cáp PVC thường có thể chịu được khoảng 200.000 đến 500.000 chu kỳ uốn ở nhiệt độ phòng. Và đó là dướiđiều kiện nhiệt độ phòng. Ở nhiệt độ cao bên trong khoang động cơ, tuổi thọ sử dụng có thể bị giảm hơn nữa.
Còn PUR thì sao?
Dữ liệu thử nghiệm trong ngành cung cấp một số ví dụ ấn tượng:
L-com Cáp Ethernet công nghiệp Cat5e PUR:Đã vượt qua mộtThử nghiệm linh hoạt 1 triệu-chu kỳở bán kính uốn cong bằng 10× đường kính cáp vàThử nghiệm linh hoạt chu kỳ 10 triệu-ở bán kính uốn bằng 20× đường kính cáp.
Cáp cảm biến Phoenix Contact PUR:Thử nghiệm uốn động có thể chịu đượclên tới 10 triệu chu kỳ uốn.
Cáp dữ liệu igus chainflex® PUR:Được thiết kế và thử nghiệm chohàng triệu chu kỳ uốntrong các ứng dụng chuỗi kéo-trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu.
HELUKABEL MULTIFLEX 512-Cáp xích kéo PUR:Đã thử nghiệm khoảng10 triệu chu kỳ uốn xen kẽ.
10 triệu chu kỳ uốn thực sự có ý nghĩa gì?
Giả sử một cửa xe được mở và đóng 10 lần mỗi ngày. Điều đó sẽ tương đương với khoảng 3.650 chu kỳ mỗi năm.
Với 10 triệu chu kỳ, về mặt lý thuyết sẽ tương ứng với khoảng2.740 nămcủa chu kỳ-mở cửa.
Tất nhiên, tuổi thọ sử dụng-trong thế giới thực phụ thuộc vào nhiều biến số khác, vì vậy phép tính này không nên được hiểu là tuổi thọ thực tế của sản phẩm. Tuy nhiên, nó minh họa khả năng chống mỏi đặc biệt mà PUR có thể mang lại khi uốn lặp đi lặp lại.
PUR đạt được hiệu suất này vì cấu trúc phân tử của nó cung cấpđộ đàn hồi tuyệt vời và khả năng chống rách.
Trong quá trình uốn lặp đi lặp lại, áo khoác PURphân phối ứng suất cơ học đều hơn, giống như một lò xo, thay vì tập trung ứng suất vào một điểm duy nhất và cho phép các vết nứt phát triển như PVC có thể.
Kết hợp vớidây dẫn bằng đồng có tính linh hoạt cao, được bện chặt, Cáp PUR có thể đạt được bán kính uốn tối thiểu thấp tới mức6× đường kính cáp, tùy thuộc vào kết cấu cáp cụ thể.
Đạp xe ở nhiệt độ cao/thấp: -40 độ đến +105 độ
Bộ dây điện ô tô phải chịu được phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt hơn nhiều so với mức mà hầu hết mọi người nhận ra.
Mùa đông
Ở các khu vực như Bắc Mỹ, Bắc Âu và Nga, nhiệt độ ngoài trời có thể giảm xuống-40 độ hoặc thậm chí thấp hơn.
Mùa hè
Ở những vùng sa mạc hoặc khu vực đậu xe kín, nhiệt độ bên trong xe có thể vượt quá60 độ.
Khoang động cơ
Sau khi lái xe kéo dài, nhiệt độ bên trong khoang động cơ có thể dễ dàng vượt quá100 độ.
Một dây cáp phải hoạt độngquanh năm-trong những điều kiện nàyđặt ra những yêu cầu cực kỳ khắt khe đối với vật liệu cách nhiệt.
Giới hạn nhiệt độ PVC
Phạm vi hoạt động điển hình của PVC là khoảng-20 độ đến +70 độ.
Dưới-20 độ, PVC có thể trở thànhcứng và giòn, làm tăng nguy cơ nứt, gãy khi uốn cong.
Trong quá trình hoạt động kéo dài ở trên70 độ, sự di chuyển chất dẻo và lão hóa nhiệt có thể tăng tốc đáng kể.
Hiệu suất nhiệt độ PUR
Cuộc họp về cáp PUR cấp ô tô-ISO 6722yêu cầu có thể cung cấp một phạm vi nhiệt độ hoạt động xấp xỉ-40 độ đến +105 độ.
Điều này có ý nghĩa gì về mặt thực tế?
Ở -40 độ
Trong điều kiện cực lạnh, vật liệu cách nhiệt PURvẫn giữ được tính linh hoạt của nóvà ít bị giòn, gãy khi uốn cong.
Một số kết cấu cáp PUR chuyên dụng có thể duy trì hiệu suất uốn tốt ngay cả ở nhiệt độ thấp đến-60 độ.
Ở +105 độ
Ở nhiệt độ cao, vật liệu cách nhiệt PUR được thiết kế đểchống lại sự làm mềm, biến dạng và lão hóa nhanh.
Theo dữ liệu kiểm tra nhiệt độ-cao{1}}dài hạn được tham chiếu, cáp PUR có thể duy trì hiệu suất ổn định trong thời gianKiểm tra nhiệt độ cao 3.000- giờ.
Thử thách quan trọng hơn: Đạp xe theo nhiệt độ
Thách thức thực sự thường không chỉ là nhiệt độ cao hay thấp mà còn làchu kỳ nhiệt độ lặp đi lặp lại.
Ví dụ: một chiếc xe có thể gặp phải một trình tự như:
-30 độ qua đêm → khởi động động cơ → nhiệt độ khoang động cơ tăng lên +80 độ trong khi vận hành
Chu kỳ giãn nở{0}}và-co lại lặp đi lặp lại này gây áp lực đáng kể lên cách điện của cáp.
Trong những điều kiện đạp xe này, PUR được thiết kế để chống lạivết nứt vi mô do sự giãn nở và co lại nhiệt lặp đi lặp lại, trong khi PVC có thể dần trở nên cứng hơn và dễ bị nứt hơn.
Đây là lý do tại sao bộ dây chẩn đoán ô tô-cao cấp sử dụng vỏ PUR:
Chúng được thiết kế để duy trì hiệu suất cơ và điện đáng tin cậy trên nhiều vùng khí hậu - từ Vòng Bắc Cực đến Sa mạc Sahara và từ lúc khởi động động cơ nguội cho đến khi vận hành{1}đầy tải.
Khi so sánh PVC và PUR cạnh nhau, sự khác biệt rất rõ ràng:
| So sánh | PVC (Polyvinyl clorua) | PUR (Polyurethane) |
|---|---|---|
| Phạm vi nhiệt độ | -20 độ đến +70 độ | -40 độ đến +105 độ |
| Kháng dầu | Giới hạn; có thể sưng lên | Xuất sắc(Tuân thủ DIN EN 50363-10-2) |
| Kháng chất làm mát | Tương đối nghèo | Xuất sắc |
| Cuộc sống linh hoạt | 200.000–500.000 chu kỳ | 1 triệu–10 triệu chu kỳ |
| Kháng thủy phân | Vừa phải | Xuất sắc |
| Chống tia cực tím | Vừa phải | Xuất sắc |
| Sản phẩm đốt | Có thể giải phóng hydro clorua và các loại khí độc khác | Đặc tính-không có halogen, ít{1}}khói |
| Ứng dụng điển hình | Lắp đặt trong nhà, khô ráo, cố định | Khoang động cơ, môi trường ngoài trời, ứng dụng uốn động |
Cáp PVC không tốn kém, dễ gia công và có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường khô ráo, trong nhà.
Tuy nhiên, trongkhoang động cơ- môi trường đòi hỏi khắt khe kết hợp với nhiệt độ cao, ô nhiễm dầu, độ rung và uốn cong lặp đi lặp lại - Lớp cách nhiệt PVC cuối cùng dễ bị lão hóa hơn.
PUR thường được coi là "lá chắn bảo vệ" cho bộ dây điện ô tô vì khả năng kháng hóa chất giúp chịu được sự tiếp xúc với dầu động cơ và chất làm mát, cấu trúc đàn hồi của nó chịu được hàng triệu chu kỳ uốn và phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng cho phép hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt.
Để có bộ dây cáp chẩn đoán chất lượng-cao,Chất liệu dùng cho vỏ ngoài có thể tạo ra sự khác biệt giữa cáp có tuổi thọ một năm và cáp được thiết kế để cung cấp dịch vụ đáng tin cậy trong nhiều năm.