O que desaparece com o motor de combustão, o que permanece e quais novas interfaces controlam agora a seleção de elastômeros?

Remover o motor de combustão não elimina a borracha do veículo. Isso altera o local de atuação da borracha e o tipo de falha mais grave. O consumo de combustível e o óleo do motor diminuem em uma plataforma elétrica a bateria, enquanto os longos perímetros das baterias, os circuitos de refrigeração e os conectores de alta tensão criam novas interfaces de vedação.

Os componentes de borracha para veículos elétricos devem ser selecionados levando em consideração a segurança elétrica, o gerenciamento térmico, o controle de umidade e os novos métodos de montagem. Alguns requisitos automotivos convencionais permanecem, incluindo resistência a respingos de estrada, ozônio, vibração, fluidos de freio, temperatura da cabine e longos períodos de armazenamento.

Requisitos que se tornam menores

Um veículo elétrico a bateria tem menos vedações relacionadas a óleo do motor, combustível e escapamento do que um veículo com motor de combustão interna. Fornecedores que copiam uma lista antiga de componentes do compartimento do motor podem superestimar a quantidade necessária em alguns locais, enquanto ignoram os novos requisitos de refrigeração ou elétricos.

As vedações para eletrificação automotiva devem ser classificadas por função. Uma vedação de eixo ou de freio não se torna uma peça específica para veículos elétricos simplesmente porque o veículo é elétrico. A mudança só se torna relevante quando a voltagem, a composição química da bateria, o calor do carregamento, os fluidos dielétricos ou a exposição da carcaça da bateria alteram a sua função.

Requisitos que se tornam maiores

As juntas da caixa da bateria podem ter um perímetro muito maior do que o da tampa do motor. Juntas longas acumulam variações na planicidade da flange, na altura do cordão e no espaçamento dos parafusos. Tampas de alumínio ou compósito podem se deslocar durante ciclos térmicos, e o acesso para manutenção pode exigir a substituição ou a vedação da junta.

A caixa de proteção pode precisar resistir à água e poeira externas, permitindo ao mesmo tempo a ventilação controlada durante as variações de pressão. Os testes de vazamento devem distinguir o perímetro, as passagens elétricas, as aberturas de ventilação e as conexões de refrigeração, para que um resultado de queda de pressão não mascare o caminho real do vazamento.

Alta tensão altera as consequências.

As vedações dos conectores de alta tensão protegem contra umidade e contaminação próximas aos condutores. Danos na vedação podem contribuir para corrosão, problemas de isolamento ou falhas de diagnóstico. O lubrificante de montagem, o movimento do cabo e a força de travamento do conector também fazem parte do sistema de vedação.

A DuPont relata um caso de um fabricante de veículos envolvendo anéis de vedação de EPDM e silicone em conexões de energia de inversores com temperaturas de trabalho de até 120 graus Celsius. O lubrificante foi comparado por meio de testes de envelhecimento em amostras de elastômero antes de o cliente o selecionar. [2]

O caso em questão aborda a compatibilidade com lubrificantes, não a vida útil final do conector. As vedações de conectores de alta tensão ainda precisam de testes de entrada de água, ciclo térmico, vibração, acoplamento e desacoplamento, utilizando peças de produção em série e a quantidade real de lubrificante.

O resfriamento se torna uma rede

A bateria, o inversor, o motor e o equipamento de carregamento podem compartilhar ou separar os circuitos de refrigeração. Os elastômeros dos veículos elétricos podem entrar em contato com fluidos refrigerantes à base de água e glicol, aditivos, óleos de compressores ou fluidos dielétricos. A etiqueta "resistente a fluidos refrigerantes" está incompleta sem a especificação do fluido e o histórico de temperatura.

Os componentes de borracha de veículos elétricos próximos a um circuito de refrigeração também sofrem pulsos de pressão, preenchimento a vácuo e rápidas variações de temperatura. O inchaço pode alterar a força de inserção ou o preenchimento da ranhura. A extração e o endurecimento podem reduzir a força de vedação após um longo período de permanência.

O silêncio revela outros ruídos

Assim que o rugido do motor desaparece, ruídos como os da bomba, da transmissão, do inversor e da estrada tornam-se mais nítidos. Às vezes, uma borracha mais macia não é a solução; a rigidez dos suportes, das buchas e das almofadas de isolamento deve ser modificada para um nível dinâmico diferente. As frequências de comutação elétrica são capazes de vibrar as carcaças e os suportes.

Para um isolador de vibrações, é crucial que a massa e o espectro de frequência do motor elétrico sejam compatíveis. Além disso, com o passar do tempo e o envelhecimento do material, a pré-carga aplicada e a temperatura ambiente afetam a resposta dinâmica. Em outras palavras, a dureza de uma peça estática não será determinante para o controle do ruído em uma cabine.

A classificação de materiais possui limitações.

O artigo SAE J2884 propõe um método padronizado para definir as características de compostos de borracha termofixa vulcanizada adequados para aplicações automotivas. Este artigo trata de borracha termofixa de alta consistência e direciona o leitor para diversas normas alternativas para elastômeros termoplásticos (TPE), silicone líquido e materiais moldados no local (FIP). [1]

Considerando todos os aspectos, a classificação de materiais é útil para descrever a natureza e as características dos materiais, mas nunca deve ser considerada uma garantia de que um determinado material seja adequado para qualquer componente de um carro elétrico. Por exemplo, é preciso decidir se o material seria adequado para uma bateria, um conector ou um líquido de arrefecimento. Os desenhos conterão requisitos adicionais referentes ao envelhecimento dos materiais, sua limpeza, características elétricas e desempenho funcional.

A nova lista de verificação de validação

Em relação às juntas utilizadas em invólucros de baterias, os seguintes fatores devem ser considerados em conjunto: tolerância do flange, sequência de fixação, ciclos térmicos, entrada de água, equalização de pressão e desmontagem para manutenção. No que diz respeito às peças de vedação para refrigeração, é importante observar que aspectos como o nome do fluido, a pulsação da pressão e a exposição ao vácuo também devem ser considerados. Além disso, para conectores, os ciclos de acoplamento e a lubrificação devem ser levados em conta.

As vedações relacionadas à eletrificação usadas na indústria automotiva devem ser rastreadas ao longo do lote de material, cavidade, pós-cura e montagem. Quando um teste reprovado leva à descoberta de problemas potenciais com as vedações, esses registros ajudam não apenas a identificar o que deu errado, mas também a determinar as mudanças necessárias nos componentes ou no processo, em vez de simplesmente descartar toda a família de materiais.

De acordo com a literatura da Parker EV a ser publicada em 2025, a vedação será combinada com o gerenciamento térmico. Nesse agrupamento, a função de vedação será compartilhada com a blindagem EMI e os requisitos de invólucro eletrônico. Embora essas funções e suas interfaces entre si estejam refletidas no agrupamento, cada alegação de desempenho ainda estará sujeita à sua própria especificação de aplicação e à folha de dados. ‍‌‍‍‌[3]