Пускане на науката в движение – аерокосмическо производство

Когато става въпрос за избор на флуоросиликони, инженерът по приложения на NuSil Мишел Велдерайн очертава ключови съображения за критични аерокосмически приложения.

През 60-те години на миналия век ВВС на Съединените щати откриват, че уплътнителите, покритията и други материали на основата на силикон на техните самолети изискват по-чести ремонти или преждевременно се провалят, когато са изложени на гориво.

Те открили, че проблемът произтича от типа силикони, които са били стандартни по това време. Тези силикони, наречени диметилсиликони, лесно абсорбират горива, суров нефт, течности за размразяване и други разтворители на базата на въглеводороди. Абсорбирането на тези течности причинява набъбване на диметил силиконите, отслабвайки силиконовата мрежа с отрицателно въздействие върху механичните свойства и загуба на формата на размерите. Например, в уплътнение или уплътнение, изложени на гориво, подуването може да причини разширение и напукване, създавайки пробив, който може да доведе до много проблеми, от непланиран престой до повишена поддръжка до повреда.

Военновъздушните сили се нуждаеха от хардуерно решение, което може да издържи на три ключови натоварвания: ниски температури на голяма надморска височина, топлина от изгорелите газове на двигателя и излагане на UV лъчи. Решението също трябваше да осигури нивото на висока производителност, изисквано от тези приложения.

Флуоросиликоните осигуряват оптимална ефективност на обработка и приложение

Диметилсиликонът осигурява термична стабилност в много приложения; обаче, излагането на слънчева светлина с течение на времето може да причини напукване на материала. Флуоросиликоните се оказаха решението. Те издържат на набъбване и запазват своята форма на размери и физични свойства, тъй като са формулирани така, че да са по-малко разтворими в горива и органични разтворители. Това помага за предотвратяване на механични повреди, причинени от излагане на въглеводороди. Силиконите обикновено издържат на разграждане при много високи температури, като същевременно запазват своята гъвкавост при изключително ниски температури.

Десетилетия след въвеждането на разтвора, флуоросиликоните вече са признати като материал, който осигурява надеждна защита срещу повреда, дори срещу продължително излагане. Широко използвани в различни компоненти на военни и граждански самолети, тяхната гъвкавост ги прави идеални за редица приложения, включително: Лепила и уплътнители за закрепване на тел, свързващи компоненти и уплътнения, които имат различни коефициенти на топлинно разширение за предотвратяване на изкривяване и разслояване; Закрепване на композитни материали към екстериора на самолета; Покрития или листове за външна формова линия на самолети и горивни клетки; Много тънки покрития, нанесени върху предни стъкла и други повърхности; Електрически проводими пълнители за празнини за запълване на малки кухини между повърхностите на самолета; гелове и пяни за заливане и капсулиране на чувствителни електронни устройства; Отливки, включително уплътнения и пръстени, използвани в или близо до двигателни отделения или резервоари за гориво.

Флуоросиликоните са универсален материал, наличен в различни форми и химии на втвърдяване, което ги прави идеални за приложения като формовъчни смеси, бои, покрития и едно- и двукомпонентни лепила. Това осигурява на производителите на въздухоплавателни средства оптимална ефективност на обработка и приложение, като същевременно предоставя опции, базирани на крайните химически и физически изисквания.

Опитен партньор в силиконовите технологии може да персонализира формулировките, за да включва добавяне на функционални пълнители, регулируемо време на втвърдяване и други изисквания за обработка. Формулировките могат също да бъдат персонализирани със съвпадение на цвета с AMS-STD-595 или PMS.

Направете правилния избор

Първата стъпка е да се определи дали приложението изисква флуоросиликон и това определяне се основава на два основни фактора: работната среда и/или излагането на въглеводороди от силиконовия продукт по време на полет, зареждане с гориво или поддръжка на самолета. Помислете дали разтворът на материала трябва да включва следните характеристики: Издържа на подуване при излагане на въглеводороди; Устойчиво на разграждане при излагане на високи температури над 200°C; Издържа на напукване при излагане на UV лъчи; Поддържа гъвкавост при изключително ниски температури под -40°C; Поддържа мекота и гъвкавост за намаляване на стреса

Аерокосмическите приложения изискват материали да отговарят на строги спецификации, което прави от съществено значение правилното валидиране на функционалните характеристики на флуоросиликон спрямо военната спецификация MIL DTL 25988C. който описва изискванията за изпитване на еластомерите, които са включени в тази спецификация.

Екстремните температури и излагането на гориво изискват използването на силиконови материали
Екстремните температури и излагането на гориво изискват използването на силиконови материали

Тестването на производителността на еластомера може да помогне да се гарантира, че разтворът показва превъзходна стабилност, като същевременно се противопоставя на влошаване от излагане на гориво и температурни крайности.

Термична стабилност: Способността на еластомера да издържа на механична повреда и термична стабилност гарантира, че флуоросиликонът може да функционира правилно по време на работа, като същевременно намалява времето за престой и ремонтите. Термогравиметричният анализ (TGA) е широко приет за оценка на термичната стабилност на полимерни материали, като силикони и флуоросиликони. Той оценява промените в масата, когато е изложен на постепенни температурни промени във времето.

Отслабване: Този тест използва конвекция, за да оцени как реагира флуоросиликонът, когато е изложен на условия на висока температура за продължителен период от време.

Набъбване: Тестът за набъбване измерва процентната промяна в масата, която настъпва, когато материалът абсорбира въглеводороди.

От съществено значение е да работите с партньор в силиконовите технологии, който има повече от разбиране за химията на силикона; те трябва да предлагат задълбочена експертиза за всяко уникално приложение и ключови изисквания за производителност. Допълнителни съображения за партньори включват доставчик, който спазва всички съответни разпоредби, както и установена история на полетите. И също толкова важно, потърсете партньор, който желае да предприеме съвместен подход, като работи с вашия екип, за да намерите най-доброто възможно решение.

Отказът не е опция в системите на самолетите. Флуоросиликоните могат да бъдат идеално решение за приложения, които обикновено причиняват преждевременно разграждане или повреда на други силиконови материали. Разбирането на тези специални еластомери, как се представят при екстремни условия и какво да вземете предвид при разработването на решение може да ви помогне да определите най-добрия материал за вашето космическо приложение.

Намалете времето за втвърдяване

Голяма базирана в САЩ аерокосмическа компания трябваше да намали драстично степента на втвърдяване за лепила, спрей покрития и пълнители. По-бързото време за втвърдяване би позволило на компанията да намали времето на престой, оперативната сложност и разходите.

Експертите на NuSil от компанията Avantor оптимизираха формулировките на продуктите, коригирайки съотношението на определени компоненти, за да намалят първоначално времето за втвърдяване от седем дни на 72 часа. Други подобрения на формулировката намаляват времето за втвърдяване до само осем часа за флуоросиликоновите филми и самозалепващите се уплътнителни ленти, което е намаление с 95%.

Намаляването на времето на престой от една седмица до по същество смяна увеличи наличността на самолетите за критични мисии и потенциално намали разходите за поддръжка. Решението също така даде на мениджърите на автопаркове повече гъвкавост при планиране на заявки за бързо изпълнение.

www.avantorsciences.com/nusil

Add Comment