Vespel® Polyimid: Der Werkstoff der Wahl für die Luft- und Raumfahrt

DuPont Vespel® Polyimid

Vespel® ist DuPonts proprietäre Linie hochleistungsfähiger Polyimid-Materialien, entwickelt für anspruchsvolle Luft- und Raumfahrt-, Halbleiter- und Transportanwendungen. Von Befestigungselementen (Schrauben, Unterlegscheiben, Muttern) bis zu kundenspezifischen Ventildichtungen, Druckscheiben, Pintle-Spitzen und Aktuator-Führungsbuchsen liefert Vespel® unvergleichliche mechanische, thermische und chemische Beständigkeit.

Dieser Artikel fokussiert auf Luft- und Raumfahrtanwendungen und hebt die Sorten SP1 und SP21 hervor, die in Ventilsitzen und Dichtungen herausragen.

Metall-auf-Metall-Ventildichtungen schaffen oft Leckagepfade, da die starren Oberflächen mikroskopische Unregelmäßigkeiten nicht ausgleichen können. Fehlen Schmiermittel, können gleitende Metallteile festfressen, was Schmutz erzeugt, das System verunreinigt und zum Ventilversagen führen kann.

Engineering-Thermoplaste

Hochleistungs-Engineering-Thermoplaste wie Nylon, PCTFE und PEEK weisen bei Raumtemperatur einen moderaten Modul auf, der es ihnen erlaubt, sich geringfügigen Oberflächenunregelmäßigkeiten anzupassen und niedrige Reibung gegen Metall aufrechtzuerhalten. Dies ergibt einen reibungsloseren Betrieb und längere Lebensdauer.

Bei erhöhten Temperaturen erweichen diese Kunststoffe jedoch, kriechen und bauen Spannungen schneller ab. Sie können auch in spröde Fragmente zerfallen, und ihre hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten passen oft nicht zu den Metallgegenstücken, was neue Leckagepfade schafft. In kryogenen Umgebungen werden dieselben Materialien steif und spröde, riskieren Risse unter Druckbelastung und schließliches Ventilversagen.

Vespel® SP1 – Ungefülltes Polyimid

• Exzellente elektrische Isolierung
• Hohe Beständigkeit gegen Spannungsrelaxation
• Überlegene thermische Isolierung und Stabilität
• Kontinuierliche Betriebstemperatur von kryogen bis 260 °C (500 °F)
• Kriechbeständig und leichtgewichtig im Vergleich zu Metallen
• Exzellente Verschleiß- und Reibungseigenschaften
• Schlagfest mit über die Zeit erhaltenem Modul
• Keine externe Schmierung erforderlich
• Niedrige und konstante thermische Ausdehnungs- und Kontraktionsraten

Vespel® SP21 – 15 % Graphit-gefüllte Sorte

SP21 behält alle SP1-Vorteile und fügt hinzu:

• Niedrigerer Reibungskoeffizient, verbessert die Dimensionsstabilität
• Kompatibilität mit Flüssigsauerstoff-Systemen
• Hohe Autozündungstemperatur

DuPont Vespel® SP1 ist ein duroplastisches Polyimid, das signifikanten Modul – Steifigkeit – bis 260 °C (500 °F) bewahrt und kurzzeitige Expositionen bis 900 °F toleriert. Sein Modul bleibt selbst unter hohem Druck und Temperatur stabil, was es ideal für Luft- und Raumfahrt-Ventilsitze und Dichtungen macht, und es performt zuverlässig in kryogenen Bedingungen.

Anwendungen von Vespel® SP21

Ventile, die in großen Höhen, polaren Klimazonen oder im Weltraum betrieben werden, sind extremer Kälte ausgesetzt. Übliche Sitzmaterialien wie PCTFE werden unter 150 K spröde. SP21s Druckfestigkeit bleibt bei kryogenen Temperaturen robust, erhält Duktilität und verhindert spröden Bruch bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Hochdruckdichtung.

Die NASA hat mehrere Vespel®-Sorten für Hochleistungs-Raumfahrzeugventile zugelassen, einschließlich der Ares I Upper Stage J-2X-Triebwerk.

Bei der Auswahl einer Vespel®-Sorte bewerten Sie Betriebsbedingungen – Temperatur, Druck, chemische Exposition und mechanische Last – um die passendste Variante für Ihre Anwendung zu wählen.

Hinweis: Vespel® sollte nicht in medizinischen Implantaten oder dort eingesetzt werden, wo es mit inneren Körperflüssigkeiten oder Geweben in Kontakt kommt.

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