如何看体彩直播:聚焦航空用塑料零部件

塑料的性能使其適用于航空航天的獨特應用,這就是為什么過去45年中,塑料零部件在航空航天設計中的使用翻了兩番。
塑料的重量比金屬輕得多,這使其適合用于更動態的設計和更輕質的飛機零部件,并且能帶來巨大的燃料節約。在重量強度比上的優勢意味著,要達到同等強度,塑料重量只有金屬的七分之一,或是鋁的一半。塑料還可為飛機惡劣環境的應用提供耐腐蝕性,以及相對較高的熱穩定性和機械穩定性。
和玻璃相比,透明塑料在航空制造中的應用也有幾大優勢。透明塑料零部件重量更輕,并能提供比玻璃更高的耐沖擊性,而這對飛機來說正是一個關鍵的安全因素。透明塑料可以通過幾種方法成型,并制作成堅固、透明而又復雜的零部件。
 
在許多飛機應用中,對于軸承和軸都要求有高的表面潤滑性,但有時候因為其所處的位置而很難潤滑。新的自潤滑塑料技術在許多情況下可以解決這個問題,并能實現長的使用壽命而無需最低限度的維護。
作為一種高效的電絕緣體,塑料是一些航空航天應用的第一選擇。許多塑料具有這種天然的絕緣能力,因而提供了大量的材料選擇,不過有一些塑料提供的是接近零的電導率。在軍事應用中,塑料對于雷達來說是一種有效的絕緣材料,用來防止被發現。
此外,塑料在設計中能提供極大的靈活性。如今,工程師有著許多種高性能的熱塑性塑料和復合材料可供選擇,可以很好地滿足任何應用的高要求。
最后,塑料零部件的制造總體來說比較經濟,關鍵是從廣泛的制造方法中選出適合大多數項目的最佳方法。
航空塑料零部件的演變
從歷史來看,航空航天工業和塑料工業起飛的時間點非常接近——都是在二次世界大戰。
戰爭的出現加速了戰斗中使用的飛機的發展。1940年,美國總統羅斯福增加了軍用飛機的年生產量,從10000增至50000以支持戰爭。同時,戰時關鍵工業材料如金屬和橡膠出現短缺,快速推動了塑料在制造業中的應用,包括航空制造。
航空制造業的工程師起初是使用乙烯基材料來更換橡膠零件,特別是在燃料箱內壁和飛行員靴子。之后塑料被用于制造覆蓋雷達裝置的天線罩。由于對電磁波幾乎透明,塑料被迅速投入使用,以使傳輸最大化。
 
隨著工程師發現了新的方法來利用塑料的性能,成功的連鎖反應由此被引發。在 20世紀60年代和70年代,高性能塑料的發展打開了新的大門。今天,航空塑料零部件被廣泛投入FAA批準的零件市場,這種最快、最具成本效益的材料能幫助航空制造商獲得所需的零部件。塑料零部件大量出現在航空航天領域,從機身零部件到襯套、軸承、支架以及更多。
航空應用中的許多塑料零部件是機械加工的,而不是成型或擠壓的。當需要替代的零部件數量有限時,機械加工是最好的選擇,這是因為能實現非常高的性能和精度,以及航空航天設計所需的非常緊密的公差。
此外,機械加工通常要便宜得多。除非你要生產數量龐大的零部件,否則開模費用就會相當不劃算。一個注塑成型模具的成本可能高達3萬美金。如果你需要幾千個某種零件,那開模成本是可以接受的,但航空業通常一次只需要一百個或更少。
顯然,替代的零部件必須由相同的塑料制成。不久以前,航空制造商會向塑料供應商提供原始零部件的樣品用來復制。現在,他們讓塑料工程師直接從CAD設計來得到FAA批準的樣品。
航空用塑料
由于有著如此之多的高性能塑料供選擇,工程師可以為任何給定的應用選擇最佳的材料。下面介紹幾種常用于航空領域的塑料。
迭爾林(聚甲醛樹脂)——這種材料能縮小金屬和普通塑料之間的差距,結合了抗蠕變性、強度、剛度、硬度、尺寸穩定性和韌性。它防溶劑,防燃油,耐磨損,低磨損,低摩擦。其基本的機械表面性能使軸承能承受中度的磨損。
Ultem聚醚酰亞胺——這是一種無定形熱塑性聚醚酰亞胺(PEI)材料,結合了機械性能、熱性能和電氣性能。其機械強度、耐熱性、耐腐蝕性等特性,以及易于加工和表面處理,讓其能用于許多航空航天的應用。
聚碳酸酯——這是一種經久耐用的高性能塑料,它很容易加工,能提供出色的耐熱性,并且由于其透明度而是光學元件的首選。它是一種高強度材料,沖擊強度是壓克力的25倍。
聚醚醚酮(PEEK)——這是一種兼具強度、剛度、硬度的聚合物,對于涉及高溫、高濕和重負載的應用是一種理想選擇。聚醚醚酮融合了抗磨損、耐化學性和耐濕性以及強度和剛度。它還顯示出良好的摩擦性能和耐磨性。它提供耐水解性,并可以暴露在高壓水和蒸汽中持續很長一段時間,也不會出現嚴重的降解。由于其耐高溫性,當加工溫度超過常規塑料能承受的極限時,聚醚醚酮將是一種理想選擇。
 
聚酰亞胺(Torlon)——這種塑料可以承受很高的溫度。此外,Torlon可以提供出色的強度、韌性和剛度,以及耐久性和抗沖擊性。其耐熱性和抗壓性,再結合自潤滑性能,使其非常適合用于軸承。
尼龍(Nylon)——一種核心材料,主要是由于其韌性和強度。它耐磨損,具有良好的耐磨性。它也很容易加工,輕巧,而且具有高的成本效益。由于其出色的耐磨性,常常能替代金屬、橡膠以及其他材料的零部件。
超高分子量(UHMW)材料——當工程師想要提高設備效率,提高其耐磨性、降噪性能時,會選擇超高分子量聚乙烯來制作塑料零部件。UHMW也提供優異的性能,包括溫度、抗沖擊、抗磨損。它具有比鋼或鋁更低的摩擦系數。
聚四氟乙烯(Teflon)—— 這是一種碳氟化合物,能很好地應用于從高溫和化學環境到需要高純度和惰性的地方。它能在范圍廣的溫度和高負載下保持其性能,在航空工業中,它通常用于密封和耐化學性的應用。
聚砜(Polysulfone)——這種材料具有高的熱穩定性,制成的零部件在連續負載和高溫下能保持穩定以及抗蠕變和抗變形。它具有高的拉伸強度,并且隨著溫度的升高,彎曲模量仍然很高。聚砜是高度耐無機酸水溶液和氧化劑的,而且即使在高溫和適度的壓力水平下,它仍然能抵抗許多非極性溶劑。
隨著航空航天工業的發展,塑料及其應用也隨之發展。由于塑料具有的獨特綜合性能,并且塑料新材料在不斷發展,我們有理由相信塑料將繼續在航空航天工業的創新中發揮關鍵作用
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