Vilka plaster kan användas som flyg- och rymddelar

Egenskaperna hos plast gör det lämpligt för flyg- och rymdapplikationer, varför användningen av plastdelar i rymdkonstruktion har fyrdubblats under de senaste 45 åren.

Plast är mycket lättare än metaller, vilket gör dem lämpliga för mer dynamisk design och lättare flygplansdelar och ger betydande bränslebesparingar. Fördelen med vikt-till-styrka-förhållandet innebär att plasten väger endast en sjunde av metallen, eller hälften av aluminiumet, för att uppnå samma styrka. Plast ger också korrosionsbeständighet för tillämpningar i tuffa miljöer, samt relativt hög termisk och mekanisk stabilitet.

Jämfört med glas har transparent plast flera fördelar i flyg- och rymdtillverkningstillämpningar. Genomskinliga plastdelar är lättare i vikt och erbjuder högre slagmotstånd än glas, vilket är en viktig säkerhetsfaktor för flygplan. Genomskinlig plast kan formas på flera sätt och göras till robusta, transparenta och komplexa delar.

I många flygplanstillämpningar krävs hög ytsmörjning för lager och axlar, men ibland är det svårt att smörja på grund av dess placering. Den nya självsmörjande plasttekniken löser detta problem i många fall och uppnår en lång livslängd utan minimalt underhåll.

Som en mycket effektiv elektrisk isolator är plast det bästa valet för flyg- och rymdapplikationer. Många plaster har denna naturliga isoleringsförmåga och erbjuder således ett stort urval av material, även om vissa plaster ger nästan noll ledningsförmåga. I militära applikationer är plast ett effektivt isoleringsmaterial för radar för att förhindra upptäckt.

Dessutom erbjuder plast stor flexibilitet i designen. Idag har ingenjörer ett brett utbud av högpresterande termoplaster och kompositer att välja mellan för att möta de höga kraven i alla applikationer.

Slutligen är tillverkningen av plastdelar i allmänhet ekonomisk, och nyckeln är att välja den bästa metoden för de flesta projekt från ett stort antal tillverkningsmetoder.

Utveckling av flygplastdelar

Historiskt sett har flygindustrin och plastindustrin tagit väldigt nära - allt under andra världskriget.

Framväxten av krig har påskyndat utvecklingen av flygplan som används i strid. 1940 ökade USA: s president Roosevelt den årliga produktionen av militära flygplan från 10 000 till 50 000 för att stödja kriget. Samtidigt har bristen på viktiga industriella material såsom metaller och gummi under krigstiden snabbt främjat användningen av plast vid tillverkning, inklusive flyg- och rymdtillverkning.

Ingenjörer inom flygindustrin använde ursprungligen vinyl för att ersätta gummidelar, särskilt på insidan av bränsletankar och pilotstövlar. Plasten används sedan för att skapa en radome som täcker radarenheten. Eftersom de elektromagnetiska vågorna är nästan transparenta tas plasten snabbt i bruk för att maximera överföringen.

När ingenjörerna upptäckte nya sätt att dra nytta av egenskaperna hos plast utlöste framgångsrika kedjereaktioner. Under 1960- och 1970-talet öppnade utvecklingen av högpresterande plast en ny dörr. Idag används flygplastdelar i stor utsträckning på FAA-godkända delar av marknaden, det snabbaste och mest kostnadseffektiva materialet för att hjälpa flyg- och rymdtillverkare att få de delar de behöver. Plastdelar finns i flyg- och rymdapplikationer, från kroppskomponenter till bussningar, lager, konsoler och mer.

Många plastdelar i flyg- och rymdapplikationer bearbetas snarare än formade eller extruderade. Bearbetning är det bästa valet när antalet delar som behöver bytas ut är begränsat på grund av den mycket höga prestanda och precision som kan uppnås, liksom de mycket snäva toleranser som krävs för flyg- och rymdkonstruktioner.

Dessutom är bearbetning vanligtvis mycket billigare. Om du inte kommer att producera ett stort antal delar kommer kostnaderna för att öppna formen vara ganska oekonomiska. Kostnaden för ett formsprutningsverktyg kan vara så högt som $ 30 000. Om du behöver tusentals delar är kostnaden för mögelöppning acceptabel, men flygindustrin behöver vanligtvis bara hundra eller mindre åt gången.

Uppenbarligen måste reservdelarna vara tillverkade av samma plast. För inte så länge sedan levererade flyg- och rymdtillverkare prover av originaldelar till plastleverantörer för reproduktion. Nu låter de plastingenjörer få FAA-godkända prover direkt från CAD-design.

Flygplast

Med så många högpresterande plaster att välja mellan, kan ingenjörer välja det bästa materialet för varje given applikation. Följande är några av de plast som vanligtvis används inom flygindustrin.

Delrin (POM) - Detta material minskar klyftan mellan metall och vanlig plast och kombinerar krypbeständighet, styrka, styvhet, hårdhet, dimensionell stabilitet och seghet. Den är lösningsmedelsbeständig, bränslebeständig, slitstark, låg slitage och låg friktion. Dess grundläggande mekaniska ytegenskaper gör att lagret tål måttligt slitage.

Ultem Polyetherimide - Detta är ett amorft termoplastiskt polyeterimidmaterial (PEI) som kombinerar mekaniska, termiska och elektriska egenskaper. Dess mekaniska hållfasthet, värmebeständighet, korrosionsbeständighet och andra egenskaper, liksom enkel bearbetning och ytbehandling, kan användas i många flyg- och rymdapplikationer.

Polykarbonat - Detta är en hållbar, högpresterande plast som är lätt att bearbeta, ger utmärkt värmebeständighet och är det föredragna valet för optiska komponenter på grund av dess transparens. Det är ett höghållfast material med 25 gånger slaghållfastheten hos akryl.

Polyetereterketon (PEEK) - en polymer som kombinerar styrka, styvhet och hårdhet och är idealisk för applikationer med höga temperaturer, hög luftfuktighet och tung belastning. Polyetereterketon innehåller nötning, kemisk och fuktbeständighet samt styrka och styvhet. Det visar också bra friktion och slitstyrka. Det ger hydrolysbeständighet och kan utsättas för högtrycksvatten och ånga under lång tid utan allvarlig nedbrytning. På grund av sin höga temperaturbeständighet är polyetereterketon ett idealiskt val när bearbetningstemperaturen överskrider de gränser som konventionell plast tål.

Torlon - Denna plast tål mycket höga temperaturer. Dessutom erbjuder Torlon enastående styrka, seghet och styvhet, samt hållbarhet och slaghållfasthet. Dess värmebeständighet och tryckmotstånd kombinerat med självsmörjande egenskaper gör det idealiskt för lager.

Nylon - ett kärnmaterial främst på grund av sin seghet och styrka. Det är motståndskraftigt mot nötning och har god slitstyrka. Det är också lätt att bearbeta, lätt och kostnadseffektivt. På grund av dess utmärkta slitstyrka är det ofta en ersättning för delar tillverkade av metall, gummi och andra material.

Material med ultrahög molekylvikt (UHMW) - När ingenjörer vill förbättra utrustningens effektivitet och förbättra deras slitstyrka och brusreduceringsprestanda kommer de att välja polyeten med hög molekylvikt för att göra plastdelar. UHMW erbjuder också utmärkta prestanda inklusive temperatur, slagmotstånd och slitstyrka. Den har en lägre friktionskoefficient än stål eller aluminium.

Teflon - Detta är ett fluorkol som är väl lämpat för användning i höga temperaturer och kemiska miljöer där hög renhet och inertitet krävs. Den upprätthåller sin prestanda över ett brett spektrum av temperaturer och belastningar och används vanligtvis inom flygindustrin för tätning och kemisk beständighet.

Polysulfone - Detta material har hög termisk stabilitet och de färdiga delarna är stabila och resistenta mot krypning och deformation under kontinuerlig belastning och höga temperaturer. Den har en hög draghållfasthet och när temperaturen ökar förblir böjmodulen hög. Polysulfon är mycket resistent mot vattenhaltiga mineralsyror och oxidationsmedel och är resistent mot många icke-polära lösningsmedel även vid förhöjda temperaturer och måttliga trycknivåer.

Med utvecklingen av flygindustrin har plast och deras tillämpningar också utvecklats. På grund av den unika kombinationen av plast och den kontinuerliga utvecklingen av nya plastmaterial har vi anledning att tro att plast kommer att fortsätta spela en nyckelroll i flygindustrins innovation.