پلاستیکهای هوافضا - بخش دوم
پلاستیکهای هوافضا؛ موادی با کارایی بالا برای کاربردهای حیاتی - بخش دوم
پلاستیکهای هوافضا مواد با کارایی بالایی هستند که مطابق با استانداردهای هوافضا نه تنها بایستی عملکرد استثنایی داشته باشند بلکه و در عین حال بایستی سختترین الزامات صدور گواهینامه صنعت را نیز برآورده کنند. تولیدکنندگان نقش مهمی در تولید و عرضه پلاستیکها و قطعات هوافضای دارای گواهینامه و مطابق با استانداردها دارند و قابلیت اطمینان برای تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) و تامین کنندگان برتر را تضمین میکنند. صنعت هوانوردی از پلاستیکهای مختلفی استفاده میکند که به عنوان ترموپلاستیکها و ترموستها طبقه بندی میشوند که هر کدام از خواص متمایزی برای کاربردهای خاص برخوردار هستند.
پلی اتر اترکتون و ترموپلاستیکهای دما بالا
پلاستیکهای با کارایی بالا مانند پلی اتر اترکتون (PEEK) به دلیل خواص مکانیکی استثنایی و مقاومت در برابر دماهای شدید و مواد شیمیایی شناخته شدهاند و همین امر آنها را برای کاربردهای هوافضا ایدهآل میکند. دمای کارکرد مداوم این مواد با حفظ مکانیکی عالی تحت بار به 480 درجه فارنهایت میرسد. همچنین مقاومت شیمیایی در برابر مایعات، روغنها و مواد پاک کننده دوام طولانی مدت را در محیطهای عملیاتی سخت نیز تضمین میکند. خواص انتشار گاز کم، استانداردهای ناسا را برای کاربردهای فضاپیما که در آنها کنترل آلودگی برای ابزارهای حساس و سیستمهای نوری حیاتی است، برآورده میکند.
علاوه براین، میتوانند قابلیتهای ماشینکاری دقیق، هندسههای پیچیده و تلرانسهای دقیق را برای بوشها، آب بندها، واشرهای رانش و اجزای سایشی فراهم کنند. استفاده از پلاستیکهای سبک با کارایی بالا در هوافضا میتواند منجر به کاهش قابل توجه وزن شود که به بهبود راندمان سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانهای در هواپیما کمک مستقیم میکند.
PTFE و فلوروپلیمرها
ازنظر ضرایب اصطکاک بسیار پایین، PTFE برای کاربردهای یاتاقان و لغزشی که در آنها تماس فلز با فلز باعث سایش بیش از حد میشود، مناسب است. بی اثری شیمیایی استثنایی در تمام محدوده دمایی نیز سازگاری با سیالات هیدرولیک، سوختها و مواد تمیزکننده قوی را تضمین میکند. همچنین خواص عایق الکتریکی عالی به خوبی سیستمهای ولتاژ بالا و کاربردهای انتقال سیگنال را پشتیبانی میکند. مقاومت دی الکتریک PTFE نیز برای مقاطع نازک تقریبا به 60 MV/m میرسد. ازطرفی، با ثابت دی الکتریک تقریبا 2.0-2.1 برای زیرلایههای RF و مایکروویو مناسب است.
کامپوزیتهای ترموست
کامپوزیتهای ترموپلاستیک به دلیل دارا بودن نسبت استحکام به وزن استثنائی، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت شیمیایی و دوام بالا توجه زیادی را در صنعت هوافضا به خود جلب کردهاند. لمینتهای شیشه-اپوکسی G10/FR4 همچنین نسبت استحکام به وزن فوق العادهای را برای کاربردهای الکتریکی و سازهای فراهم میکنند. کامپوزیتهای فنولیک و پلی آمید، پایداری دمایی بسیار بالایی را برای اجزای مجاور موتور و موانع حرارتی فراهم میکنند. برخلاف کامپوزیتهای ترموست، کامپوزیتهای ترموپلاستیک را میتوان بدون افت قابل توجه در عملکرد، چندین بار ذوب و دوباره فرآوری کرد که این امر آنها را پایدارتر و قابل بازیافتتر خواهد کرد. کامپوزیتهای ترموپلاستیک انعطاف پذیری بالایی در طراحی دارند و امکان ایجاد اشکال و هندسههای پیچیده را فراهم میکنند که راندمان آیرودینامیکی را در هواپیما بهینه میکنند. تولید قطعات هوافضا با گواهینامه AS9100D کیفیت و عملکرد قطعات و قابلیت ردیابی را از مواد اولیه تا قطعات نهایی تضمین میکند.
تکنیکهای مورد استفاده در تولید پلاستیکهای هوافضا
با وجود روشهای متعدد شکل دهی و ساخت، تولید قطعات هوافضا در طیف وسیعی از هندسهها و الزامات عملکردی امکان پذیر است. برای ساخت قطعات پلاستیکی هواپیما و فضاپیما از چندین تکنیک تخصصی استفاده میشود.
1. شکل دهی با خلاء یک تکنیک پرکاربرد در تولید پلاستیک هوافضا است که شامل گرم کردن یک ورق پلاستیکی تا زمان انعطاف پذیر شود و سپس پوشاندن آن روی قالب است. در مرحله بعد با استفاده از خلاء، پلاستیک محکم به سطح قالب کشیده میشود تا شکل موردنظر ایجاد شود. این فرآیند برای پنلهای داخلی بزرگتر و اجزای غیرسازهای مناسب است. شکل دهی خلاء برای تولید قطعات بزرگ، با حجم کم تا متوسط و با هندسههای ساده تا متوسط مناسب است. این روش همچنین معمولا برای ساخت قطعات داخلی مانند سینیهای صندلی، پنلهای کابین و پوششهای محافظ کاربرد دارد.
2. قالب گیری تزریقی یک تکنیک بسیار دقیق و کارآمد مورد استفاده در تولید پلاستیک هوافضا است که در آن پلاستیک مذاب تحت فشار بالا به داخل حفره قالب تزریق میشود تا قطعات پیچیده و با کیفیت بالا تولید شوند؛ پلاستیک خنک و جامد میشود و شکل قالب را به خود میگیرد. این روش کیفیت تکرارپذیری را برای قطعات با حجم بالا ارائه میدهد.
قالب گیری تزریقی امکان تولید قطعات پیچیده، با کیفیت بالا و سازگار با تلرانسهای دقیق را فراهم میکند. این روش به طور گسترده در ساخت قطعات هوافضا مانند قطعات سازهای، براکتها، کانکتورها و پنلهای کنترل استفاده میشود.
3. شکل دهی تحت فشار نوعی از شکل دهی تحت خلاء است که در آن از فشار مثبت هوا برای تولید با هندسههای پیچیده استفاده میکند. در این فرایند، ورق پلاستیکی گرم شده، روی قالب قرار گرفته و سپس با فشار روی سطح قالب قرار میگیرد. این روش برای کاربردهایی که نیاز به تلرانسهای دقیقتر دارند، مناسب است مانند قطعات پلاستیکی با کیفیت بالا، کوچک تا متوسط. همچنین در تولید هوافضا برای تولید پوششهای آیرودینامیکی، پوششها و سایر قطعات ساده کاربرد دارد.
4. شکل دهی دو ورقی یک تکنیک ترموفرمینگ است که امکان شکل دهی همزمان دو ورق پلاستیکی را فراهم میکند و ساختارهای توخالی و دو جدارهای ایجاد میکند که بدون شک، استحکام و خواص عایق بندی بهبود یافته را تضمین میکند. هر ورق گرم شده و روی قالبهای جداگانه قرار میگیرد و سپس برای ایجاد پیوند قوی بین دو ورق، به یکدیگر فشار داده میشود. این روش به ویژه برای کانال کشی، پوششها و پنلهای سازهای ارزشمند است. شکل دهی دو ورقی معمولا برای ساخت قطعات هوافضا مانند محفظههای تجهیزات، محفظههای ذخیره سازی و کانال کشی مناسب است.
علاوه براین، از پلاستیکهای هوافضا فقط برای ساخت قطعات استفاده نمیشود بلکه در بسته بندی قطعات این صنعت نیز نقش مثبتی دارند. بسته بندی مناسب برای محافظت از پلاستیکها و قطعات هوافضا در حین حمل و نقل و ذخیره سازی ضروری است. موادی مانند پلی پروپیلن (PP) و پلی اتیلن (PE) به دلیل خاصیت ضربه گیری، مقاومت شیمیایی و دوام معمولا برای بسته بندی استفاده میشوند و یکپارچگی و ایمنی اقلام حساس هوافضا را در حمل و نقل تضمین میکنند. به طور کلی، پلاستیکهای مهندسی به کارایی و صرفه جویی در طیف وسیعی از کاربردهای هوافضا کمک میکنند؛ به ویژه در سازههای هواپیماهای فوق مدرن امروزی زیرا مزایای استفاده از مواد سبک هواپیما از نظر بهره وری سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانهای به خوبی شناخته شده است. علاوه براین، این پلاستیکها همچنین میتوانند منجر به عمر طولانیتر قطعات شوند زیرا در برابر خوردگی بسیار مقاوم هستند. از دیگر خواص کلیدی پلاستیکهای مهندسی با کارایی بالا وزن کم، استحکام بالا و مقاومت شیمیایی بسیار خوب آنها است. با جایگزینی آلومینیوم یا فولاد میتوان به کاهش قابل توجه وزن دست یافت زیرا بسیاری از این پلاستیکها چگالی تقریبا 1.3 گرم بر سانتیمتر مکعب دارند. از سوی دیگر، به عنوان مثال، آلومینیوم چگالی 2.7 گرم بر سانتیمتر مکعب دارد.