Care materiale plastice pot fi utilizate ca piese aerospatiale

Proprietățile plasticului îl fac potrivit pentru aplicațiile aerospațiale, motiv pentru care utilizarea pieselor din plastic în proiectarea aerospațială s-a quadruplicat în ultimii 45 de ani.

Materialele plastice sunt mult mai ușoare decât metalele, ceea ce le face potrivite pentru proiecte mai dinamice și piese de avion mai ușoare și oferă economii semnificative de combustibil. Avantajul raportului greutate-rezistență înseamnă că, pentru a obține aceeași rezistență, plasticul cântărește doar o jumătate din metal, sau jumătate din aluminiu. De asemenea, materialele plastice oferă rezistență la coroziune pentru aplicații în medii dure, precum și stabilitate termică și mecanică relativ ridicată.

Comparativ cu sticla, materialele plastice transparente prezintă mai multe avantaje în aplicațiile de fabricație aerospațială. Piesele transparente din plastic sunt mai ușoare în greutate și oferă o rezistență mai mare la impact decât sticla, ceea ce este un factor cheie de siguranță pentru aeronave. Plasticul transparent poate fi format în mai multe moduri și transformat în piese rezistente, transparente și complexe.

În multe aplicații de aeronave, este necesară o lubrifiere de suprafață ridicată pentru rulmenți și arbori, dar uneori este dificil de lubrifiat din cauza locației sale. Noua tehnologie din plastic auto-lubrifiant rezolvă această problemă în multe cazuri și obține o durată de viață lungă, fără întreținere minimă.

Ca izolator electric extrem de eficient, plasticul este alegerea numărul unu pentru aplicațiile aerospațiale. Multe materiale plastice au această capacitate de izolare naturală și, prin urmare, oferă o selecție mare de materiale, deși unele materiale plastice oferă o conductivitate aproape zero. În aplicațiile militare, plasticul este un material izolant eficient pentru radare pentru a preveni detectarea.

În plus, materialele plastice oferă o mare flexibilitate în proiectare. Astăzi, inginerii au o gamă largă de termoplastici și compozite de înaltă performanță, dintre care să aleagă pentru a răspunde cerințelor ridicate ale oricărei aplicații.

În cele din urmă, fabricarea pieselor din plastic este, în general, economică, iar cheia este să selectăm cea mai bună metodă pentru majoritatea proiectelor dintr-o gamă largă de metode de fabricație.

Evoluția pieselor din plastic pentru aviație

Istoric, industria aerospațială și industria plastică au decolat foarte aproape - toate în al doilea război mondial.

Apariția războiului a accelerat dezvoltarea aeronavelor folosite în luptă. În 1940, președintele american Roosevelt a crescut producția anuală de aeronave militare de la 10.000 la 50.000 pentru a sprijini războiul. În același timp, deficitul de materiale industriale esențiale, cum ar fi metalele și cauciucul în timpul războiului, a promovat rapid utilizarea materialelor plastice în fabricație, inclusiv în industria aerospațială.

Inginerii din industria aerospațială au folosit inițial vinil pentru a înlocui piesele din cauciuc, în special pe interiorul rezervoarelor de combustibil și al cizmelor-pilot. Plasticul este apoi utilizat pentru a realiza un radom care acoperă dispozitivul radar. Deoarece undele electromagnetice sunt aproape transparente, plasticul este repede utilizat pentru a maximiza transmisia.

Pe măsură ce inginerii au descoperit noi modalități de a profita de proprietățile materialelor plastice, reacțiile în lanț au fost declanșate. În anii ’60 -’70, dezvoltarea de materiale plastice de înaltă performanță a deschis o nouă ușă. Astăzi, piesele din plastic aerospațial sunt utilizate pe scară largă pe piața de piese aprobate de FAA, materialul cel mai rapid și cel mai eficient din punct de vedere al costurilor pentru a ajuta producătorii aerospațiali să obțină piesele de care au nevoie. Piesele din plastic se găsesc în aplicații aerospațiale, de la componente de fuselaj la bucși, rulmenți, paranteze și multe altele.

Multe părți din plastic din aplicațiile aerospațiale sunt prelucrate mai degrabă decât modelate sau extrudate. Prelucrarea este cea mai bună alegere atunci când numărul de piese care trebuie înlocuite este limitat, datorită performanțelor și preciziei foarte ridicate care pot fi obținute, precum și toleranțelor foarte strânse necesare pentru proiectările aerospațiale.

În plus, prelucrarea este de obicei mult mai ieftină. Dacă nu veți produce un număr mare de piese, costul de deschidere a matriței va fi destul de neeconomic. Costul unui instrument de modelare prin injecție poate fi de până la 30.000 USD. Dacă aveți nevoie de mii de piese, costul de deschidere a matriței este acceptabil, dar industria aviației are nevoie de obicei doar o sută sau mai puțin simultan.

Evident, piesele de schimb trebuie să fie din același plastic. Nu cu mult timp în urmă, producătorii aerospațiali au furnizat mostre de piese originale furnizorilor de plastic pentru reproducere. Acum au permis inginerilor plastici să obțină probe aprobate de FAA direct din proiectarea CAD.

Plastic de aviație

Cu atât de multe materiale plastice de înaltă performanță, dintre care inginerii pot alege cel mai bun material pentru orice aplicație dată. Următoarele sunt câteva dintre materialele plastice utilizate frecvent în industria aerospațială.

Delrin (POM) - Acest material reduce decalajul dintre metalele și materialele plastice obișnuite, combinând rezistența la fluaj, rezistența, rigiditatea, duritatea, stabilitatea dimensională și duritatea. Este rezistent la solvent, rezistent la combustibil, rezistent la uzură, la uzură scăzută și la frecare scăzută. Proprietățile sale mecanice de suprafață de bază permit rulmentului să reziste la uzură moderată.

Polieterimidă Ultem - Acesta este un material de polieterimidă termoplastică amorfă (PEI) care combină proprietățile mecanice, termice și electrice. Rezistența mecanică, rezistența la căldură, rezistența la coroziune și alte caracteristici, precum și prelucrarea ușoară și tratarea suprafeței pot fi utilizate în multe aplicații aerospațiale.

Policarbonat - Acesta este un plastic rezistent, de înaltă performanță, ușor de prelucrat, oferă o rezistență excelentă la căldură și este alegerea preferată pentru componentele optice datorită transparenței sale. Este un material de înaltă rezistență cu o rezistență la impact a acrilului de 25 de ori.

Polyetheretherketone (PEEK) - un polimer care combină rezistența, rigiditatea și duritatea și este ideal pentru aplicații care implică temperaturi ridicate, umiditate ridicată și sarcini mari. Polietheretetona incorporează abraziunea, rezistența chimică și umiditatea, precum și rezistența și rigiditatea. De asemenea, prezintă o bună frecare și rezistență la uzură. Oferă rezistență la hidroliză și poate fi expus la apă și aburi de înaltă presiune pentru perioade îndelungate de timp, fără degradare severă. Datorită rezistenței sale ridicate la temperatură, polietheretetona este o alegere ideală atunci când temperatura de prelucrare depășește limitele la care suportă materialele plastice convenționale.

Torlon - Acest plastic poate rezista la temperaturi foarte ridicate. În plus, Torlon oferă o rezistență deosebită, duritate și rigiditate, precum și durabilitate și rezistență la impact. Rezistența la căldură și la presiune, combinate cu proprietăți de auto-lubrifiere, îl fac ideal pentru rulmenți.

Nylon - un material de bază datorită mai ales rezistenței și rezistenței sale. Este rezistent la abraziune și are o rezistență bună la uzură. De asemenea, este ușor de procesat, ușor și rentabil. Datorită rezistenței sale excelente la uzură, este adesea un înlocuitor pentru piese din metal, cauciuc și alte materiale.

Materiale cu greutate moleculară ultra ridicată (UHMW) - Atunci când inginerii doresc să îmbunătățească eficiența echipamentului și să își îmbunătățească rezistența la uzură și performanța de reducere a zgomotului, vor alege polietilenă cu greutate moleculară foarte mare pentru a face piese din plastic. UHMW oferă, de asemenea, performanțe excelente, inclusiv temperatura, rezistența la impact și rezistența la uzură. Are un coeficient de frecare mai mic decât oțelul sau aluminiul.

Teflon - Acesta este un fluorocarbon care este potrivit pentru utilizare în medii cu temperaturi ridicate și chimice, unde este necesară puritate ridicată și inertitate. Își menține performanțele pe o gamă largă de temperaturi și încărcări și este frecvent utilizat în industria aerospațială pentru aplicații de etanșare și rezistență chimică.

Polisulfona - Acest material are stabilitate termică ridicată, iar piesele finisate sunt stabile și rezistente la fluaj și deformare, sub sarcină continuă și temperaturi ridicate. Are o rezistență mare la tracțiune, iar pe măsură ce temperatura crește, modulul flexional rămâne ridicat. Polisulfona este foarte rezistentă la acizii minerali și la agenții de oxidare și este rezistentă la mulți solvenți non-polari chiar și la temperaturi ridicate și niveluri de presiune moderate.

Odată cu dezvoltarea industriei aerospatiale, s-au dezvoltat și materialele plastice și aplicațiile lor. Datorită combinației unice de materiale plastice și a dezvoltării continue a noilor materiale plastice, avem motive să credem că materialele plastice vor continua să joace un rol cheie în inovarea industriei aerospațiale.