Vespel®:Das Luft- und Raumfahrtmaterial

DuPont Vespel® Polyimid

Vespel® ist der Handelsname von DuPont für eine Gruppe von Materialien, die zur Herstellung einer Vielzahl von Komponenten verwendet werden. Dazu gehören Befestigungselemente wie Schrauben, Unterlegscheiben, Sechskantmuttern, Sechskantschrauben usw. Vespel® wird verwendet, um kundenspezifische Teile wie Ventildichtungen, Druckscheiben, Zapfenspitzen und Antriebsführungsbuchsen herzustellen. Es ist ein Hochleistungskunststoff, der hauptsächlich in Halbleiter-, Luft- und Raumfahrt- und Transportanwendungen verwendet wird. In diesem Blog konzentrieren wir uns auf den Einsatz von Vespel® in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Insbesondere werden wir die Verwendung der Materialqualitäten SP1 und SP21 in Sitzen und Dichtungen für Ventile in der Luft- und Raumfahrt besprechen.

Metalle gelten als steife Materialien mit einem relativ hohen Modul. Metall-Metall-Ventildichtungen können verhindern, dass sich die beiden zusammenpassenden Teile an die sehr kleinen Unregelmäßigkeiten zwischen ihnen anpassen. Daher können Leckpfade entstehen. Außerdem können Metallkomponenten, die zusammengleiten müssen, auch Abrieb verursachen, insbesondere in Fällen, in denen flüssige Schmiermittel nicht verwendet werden können. Ablagerungen durch Festfressen können eine Kontamination verursachen und das System wird daher nicht richtig funktionieren. Übermäßiges Festfressen kann dazu führen, dass das Ventil festsitzt und ausfällt.

Technische Thermoplaste

Technische Hochleistungsthermoplaste haben einen moderaten Modul bei Raumtemperatur. Daher passen sich Bauteile, die aus diesen thermoplastischen Kunststoffen wie Nylon, PCTFE und PEEK hergestellt sind, bei Raumtemperatur geringfügigen Unregelmäßigkeiten in der metallischen Gegenfläche an. Diese Kunststoffe können auch beim Gleiten gegen eine Metalloberfläche eine geringe Reibung aufweisen. Das Ventil läuft reibungslos mit einer verlängerten Lebensdauer.

Bei Anwendungen mit sehr hohen Temperaturen werden diese Kunststoffe jedoch weich und zeigen ein beschleunigtes Kriechen und Spannungsrelaxation. Mit der Zeit können sie auch abbauen und spröde werden. Thermoplaste können auch hohe Wärmeausdehnungsraten aufweisen, die sich stark von den entsprechenden Metallteilen unterscheiden. Dies kann zu Leckpfaden im Ventil und einem möglichen Ventilausfall führen.

Außerdem funktionieren die meisten dieser Thermoplaste bei extrem niedrigen Temperaturen nicht gut. Sie können steif und spröde werden. Wenn kryogene Temperaturen mit Druckbelastungen wie bei Ventilen kombiniert werden, kann die Kunststoffdichtung sogar reißen und das Ventil wird daher schließlich versagen.

 Vespel® SP1 ist das ungefüllte Harz. Es zeigt:

• hervorragende elektrische Isoliereigenschaften
• resistent gegen Stressentspannung
• überragende Wärmedämmung
• thermische Stabilität
• Dauerbetriebstemperatur – kryogene Temperaturen bis 260 °C (500 °F)
• kriechbeständig
• leicht im Vergleich zu Metall
• hervorragende Verschleiß- und Reibungsleistung
• schlagfest
• behält im Laufe der Zeit mehr von seinem scheinbaren Modul bei
• erfordert keine externe Schmierung
• niedrige und konstante Wärmeausdehnungs- und -kontraktionsraten.

SP21 ist die mit 15% Graphit gefüllte Sorte von Vespel®. Es hat alle Eigenschaften der ungefüllten Sorte SP1 und:

• ein niedrigerer Reibungskoeffizient, der die Dimensionsstabilität verbessert
• ist mit Flüssigsauerstoffsystemen kompatibel
• hohe Selbstzündungstemperatur

DuPont® Vespel® SP1 ist ein duroplastisches Polyimid. Es behält seinen signifikanten Modul (Steifigkeit) selbst bei Temperaturen von bis zu 260 ° C (500 ° F) bei mit kurzfristigen Temperaturen von 900 ° F. Es behält einen Großteil seines scheinbaren Moduls im Laufe der Zeit selbst bei Anwendungen bei, bei denen hoher Druck und hohe Temperaturen beteiligt sind . Dies macht es zu einer ausgezeichneten Wahl für Ventilsitze und Dichtungen in Luft- und Raumfahrtanwendungen. Es wird auch bei kryogenen Temperaturen gut funktionieren.

Verwendungen für Vespel ® SP21:

Einige Luft- und Raumfahrtventile müssen hoch in der Atmosphäre, in polaren Klimazonen oder im Weltraum arbeiten. Daher sind die Dichtungen extrem kalten Temperaturen ausgesetzt. PCTFE, ein übliches Ventilsitzmaterial, wird bei Temperaturen unter 150 Kelvin spröde. Insbesondere die Druckfestigkeit der Sorte Vespel® SP21 bleibt beim Abkühlen auf kryogene Temperaturen konstant. Daher behalten die Dichtungen ihre Duktilität und sind in der Lage, eine Hochdruckdichtung aufrechtzuerhalten, ohne einen Sprödbruch zu zeigen.

Andere Vespel®-Qualitäten wurden von der NASA für verschiedene Hochleistungsventile in Raumfahrzeugen zugelassen, einschließlich des Ares I Upper Stage J-2X-Triebwerks.

Es ist wichtig, die Bedingungen zu bewerten, unter denen die Vespel®-Teile wie die oben behandelten Themen funktionieren müssen, aber auch, welche Chemikalien vorhanden sind und alle anderen Faktoren. Dies hilft Ihnen bei der Entscheidung, welche der vielen Vespel®-Qualitäten für Ihre Anwendung am besten geeignet ist.

Hinweis:Verwenden Sie Vespel® nicht in medizinischen Anwendungen, bei denen das Material in den menschlichen Körper implantiert wird oder mit inneren Körperflüssigkeiten oder Gewebe in Kontakt kommt.

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