Які пластмаси можна використовувати як аерокосмічні частини

Властивості пластику роблять його придатним для аерокосмічних застосувань, саме тому використання пластикових деталей в аерокосмічному дизайні вчетверо збільшилося за останні 45 років.

Пластмаса набагато легша, ніж метали, що робить їх придатними для більш динамічних конструкцій та легших деталей літальних апаратів, а також забезпечує значну економію палива. Перевага у співвідношенні ваги до міцності означає, що для досягнення тієї ж міцності пластик важить лише одну сьому частину металу або половину алюмінію. Пластмаси також забезпечують корозійну стійкість для застосувань у суворих умовах, а також відносно високу теплову і механічну стійкість.

У порівнянні зі склом, прозорі пластмаси мають ряд переваг у галузі аерокосмічного виробництва. Прозорі пластикові деталі мають меншу вагу і мають більшу стійкість до ударів, ніж скло, що є ключовим фактором безпеки літака. Прозорий пластик можна сформувати декількома способами і скласти в міцні, прозорі і складні частини.

У багатьох випадках використання літальних апаратів потрібна висока поверхнева мастило для підшипників і валів, але іноді їх важко змащувати через його розташування. Нова технологія пластичного самосмазування вирішує цю проблему в багатьох випадках і забезпечує тривалий термін служби без мінімального обслуговування.

Як високоефективний електричний ізолятор, пластик є вибором номер один для аерокосмічних застосувань. Багато пластмаси мають цю природну ізоляційну здатність і, таким чином, пропонують великий вибір матеріалів, хоча деякі пластмаси забезпечують майже нульову провідність. У військових випадках пластик є ефективним ізоляційним матеріалом для радарів для запобігання виявленню.

Крім того, пластмаса пропонує велику гнучкість у дизайні. Сьогодні інженери мають широкий спектр високопродуктивних термопластиків і композитів, на вибір, щоб відповідати високим вимогам будь-якого застосування.

Нарешті, виготовлення пластикових деталей, як правило, економне, і головним є вибір найкращого методу для більшості проектів із широкого спектру методів виготовлення.

Еволюція авіаційних пластикових деталей

Історично аерокосмічна промисловість та пластмасова промисловість стали дуже близькими - все це було у Другій світовій війні.

Поява війни прискорило розвиток літальних апаратів, що використовуються в бою. У 1940 році президент США Рузвельт збільшив річне виробництво військових літаків з 10 000 до 50 000 для підтримки війни. У той же час, дефіцит ключових промислових матеріалів, таких як метали та каучук у воєнний час, швидко сприяв використанню пластмас у виробництві, в тому числі в аерокосмічному виробництві.

Інженери аерокосмічної галузі спочатку використовували вініл для заміни гумових деталей, особливо з внутрішньої сторони паливних баків та пілотних чобіт. Потім пластик використовується для виготовлення радіомовлення, яке покриває радіолокаційний пристрій. Оскільки електромагнітні хвилі майже прозорі, пластик швидко вводиться в експлуатацію для максимального пропускання.

Коли інженери відкрили нові способи скористатися властивостями пластику, були запущені успішні ланцюгові реакції. У 1960-х і 1970-х роках розвиток високопродуктивної пластмаси відкрив нові двері. Сьогодні аерокосмічні пластикові деталі широко використовуються на ринку деталей, затверджених FAA, як найшвидший і економічно вигідний матеріал, який допомагає виробникам аерокосмічної галузі отримати необхідні їм деталі. Пластикові деталі містяться в аерокосмічному застосуванні, від деталей фюзеляжу до втулок, підшипників, кронштейнів тощо.

Багато пластикових деталей в аерокосмічних програмах обробляються, а не формуються або екструдовані. Механічна обробка - найкращий вибір, коли кількість деталей, які потрібно замінити, обмежена через дуже високу продуктивність та точність, яку можна досягти, а також дуже жорсткі допуски, необхідні для аерокосмічних конструкцій.

Крім того, обробка зазвичай набагато дешевша. Якщо ви не збираєтеся виготовити величезну кількість деталей, вартість відкриття форми буде досить неекономічною. Вартість інструменту для лиття під тиском може становити до 30 000 доларів. Якщо вам потрібно тисячі деталей, вартість відкриття прес-форми є прийнятною, але авіаційній галузі зазвичай потрібно лише сто або менше за один раз.

Очевидно, що запасні частини повинні бути виготовлені з того ж пластику. Не так давно виробники аерокосмічної галузі надали зразки оригінальних деталей пластиковим постачальникам для відтворення. Тепер вони дозволяють інженерам-пластикам отримати зразки, затверджені FAA, безпосередньо з дизайну САПР.

Авіаційний пластик

Із такою кількістю високоефективних пластиків на вибір, інженери можуть вибрати найкращий матеріал для будь-якого застосування. Нижче наведено деякі пластмаси, які зазвичай використовуються в аерокосмічній промисловості.

Делрін (POM) - Цей матеріал зменшує зазор між металом і звичайними пластмасами, поєднуючи опір повзучості, міцність, жорсткість, твердість, стабільність розмірів і в'язкість. Це стійкий до розчинників, стійкий до палива, зносостійкість, низький знос і низьке тертя. Його основні механічні властивості поверхні дозволяють підшипнику протистояти помірному зносу.

Ultem Polyetherimide - це аморфний термопластичний поліефіримід (PEI), який поєднує механічні, теплові та електричні властивості. Його механічна міцність, жаростійкість, корозійна стійкість та інші характеристики, а також проста обробка та обробка поверхні можуть бути використані у багатьох аерокосмічних програмах.

Полікарбонат - Це міцний, високоефективний пластик, який легко обробляється, забезпечує відмінну жаростійкість і є кращим вибором для оптичних компонентів завдяки своїй прозорості. Це високоміцний матеріал, який в 25 разів перевищує ударну міцність акрилу.

Polyetheretherketone (PEEK) - полімер, який поєднує міцність, жорсткість і твердість і ідеально підходить для застосувань, що передбачають високі температури, високу вологість і великі навантаження. Polyetheretherketone включає в себе стирання, хімічну і вологостійкість, а також міцність і жорсткість. Він також показує хороше тертя та зносостійкість. Він забезпечує стійкість до гідролізу і може піддаватися впливу води та пари під високим тиском протягом тривалих періодів часу без сильної деградації. Завдяки своїй стійкості до високих температур поліетертеркетон є ідеальним вибором, коли температура обробки перевищує межі, які можуть витримати звичайні пластмаси.

Торлон - Цей пластик витримує дуже високі температури. Крім того, Torlon пропонує надзвичайну міцність, в'язкість і жорсткість, а також довговічність і стійкість до ударів. Його жароміцність і стійкість до тиску в поєднанні з властивостями самосмащування роблять його ідеальним для підшипників.

Нейлон - основний матеріал, головним чином завдяки його міцності та міцності. Він стійкий до стирання і має хорошу зносостійкість. Він також простий в обробці, легкий і економічно вигідний. Завдяки чудовій зносостійкості, вона часто є заміною деталей, виготовлених з металу, гуми та інших матеріалів.

Матеріали ультрависокої молекулярної ваги (UHMW) - Коли інженери хочуть підвищити ефективність обладнання та покращити їх зносостійкість та зниження шумових характеристик, вони виберуть поліетилен надвисокої молекулярної маси для виготовлення пластикових деталей. UHMW також пропонує чудові показники, включаючи температуру, ударостійкість і зносостійкість. Він має менший коефіцієнт тертя, ніж сталь або алюміній.

Тефлон - це фторвуглець, який добре підходить для використання у високих температурах та хімічних середовищах, де потрібна висока чистота та інертність. Він підтримує свої показники в широкому діапазоні температур і навантажень, і зазвичай використовується в аерокосмічній промисловості для герметизації та хімічної стійкості.

Полісульфон - Цей матеріал має високу термостійкість, а готові деталі стійкі та стійкі до повзучості та деформації при постійному навантаженні та високих температурах. Він має високу міцність на розрив, а в міру підвищення температури модуль згинання залишається високим. Полісульфон відрізняється високою стійкістю до водних мінеральних кислот та окислювачів та стійкий до багатьох неполярних розчинників навіть при підвищеній температурі та помірному рівні тиску.

З розвитком аерокосмічної промисловості розвинулися також пластмаси та їх застосування. Завдяки унікальному поєднанню пластмас та постійному розвитку нових пластикових матеріалів, ми маємо підстави вважати, що пластмаси продовжуватимуть відігравати ключову роль в інноваціях аерокосмічної галузі.