特殊推進劑、燒蝕、高重力和振動應力、溫度、天氣和環境極端、EMI/RFI 和輻射暴露以及精密公差要求都是高性能塑膠材料的軍事和國防應用的重要因素。 德雷克的超高性能聚合物在為這些挑戰提供解決方案方面取得了數十年的成功,創造了令人印象深刻的記錄。

德雷克在武器系統中的超高性能聚合物

在極端條件下,精確度和完美可靠的性能對於攜帶型導彈發射器等先進武器至關重要。 重量輕也是移動人員攜帶和發射武器裝備的一個因素。 複雜瞄準和制導系統中的部件必須在截然不同的環境條件下保持尺寸穩定,並經受粗處理、腐蝕性推進劑、發射溫度和高速的影響。 固有的阻燃性通常是此類軍事設備中使用的元件的材料規格清單上的必要條件。

幾十年來,德雷克塑膠的超高性能聚合物一直在為這些工程挑戰提供解決方案,通常是通過提供比金屬更顯著的優勢。 德雷克以可加工形狀以及機加工和 注塑零件 的形式提供的許多不同等級的Torlon PAI,Victrex和Solvay KetaSpire® PEEK,Ryton R-4 PPS和Ultem PEI的獨特性能特徵提供了一系列材料和生產選擇。 這為工程師提供了將他們正在設計的武器部件的要求與最佳材料和零件製造方法相匹配的機會,這將產生性能和成本的最高效和最有效的組合。

與金屬相比,這些超高性能聚合物可抵抗暴露於大量化學品、潤滑劑和推進劑的腐蝕。 它們還可以承受過多水分的影響,並在極端濕度和溫度下保持尺寸穩定性。 考慮到長期暴露在各種天氣條件下的可能性,所有這些好處都是必不可少的。 由於它們比金屬輕得多,因此它們還提高了武器的便攜性,並便於從一個位置快速部署到另一個位置 – 這是現場的常規要求。

Torlon PAI 和 PEEK 牌號採用碳纖維和玻璃纖維增強而成,具有極高的結構強度和剛度。 由於襯墊熱膨脹率係數低,可與金屬相媲美,因此在溫度光譜的兩個極端情況下,它們都能為精密元件提供尺寸穩定性。 它們還保持其結構強度,接近反覆射擊產生的高溫峰值水準。 這種高強度和穩定性的結合一直是他們選擇需要精確尺寸公差的部件的關鍵因素,以引導和確保便攜式導彈發射器的精度。

天線罩,點火杯,鰭片,機翼和電纜支架是這些高性能聚合物在攜帶型和固定平臺以及其他制導武器部署的導彈中的應用之一。 複雜的武器系統利用德雷克塑膠的Torlon PAI,PEEK, Ryton R-4 PPS 和其他高性能聚合物,在廣泛不同和惡劣的工作條件下獲得結構強度和穩定性。 德雷克提供的這些聚合物材料作為可加工的毛坯形狀和零件,已經證明它們可以承受先進武器和武器系統的需求,並具有二十多年的成功性能。

軍用飛機在德雷克高性能聚合物中的應用

德雷克的超高性能聚合物在為複雜軍用飛機部件工程相關的挑戰提供解決方案方面建立了良好的記錄。 常規操作條件要求輕質材料在接近噴氣發動機的強烈熱量以及飛行中經歷的快速和極端大氣溫度變化時保持剛性和尺寸穩定性。 電子遮罩以及電氣和熱隔離對於不折不扣的系統性能至關重要。 飛行中的應力以及加速、減速和著陸力要求部件保持高水平的剛度和衝擊強度。 導彈推進劑和噴氣燃料對飛機部件中使用的材料提出了不折不扣的耐化學性的額外要求。 由 Torlon PAI,Victrex和Solvay KetaSpire PEEK,Ryton R-4 PPS和 Ultem PEI 的一系列配方加工和注塑成型的應用已經證明瞭它們在應對這些挑戰方面的有效性。

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在大多數情況下,元件從最初的設計階段就由德雷克的Torlon PAI,PEEK,Ryton R-4 PPS和Ultem PEI設計。 然而,也有例外,這些超高性能聚合物為金屬部件遇到的不可預見的缺點提供了解決方案。

例如,F-16噴氣式戰鬥機輔助油箱的燃料連接最初由不鏽鋼製成。 輔助坦克為噴氣式戰鬥機提供了重要的戰術優勢,將其射程擴大了50%。 與原始儲罐一起使用的接液金屬連接在發生雷擊時被認為是不安全的。 工程師們沒有追求昂貴且不確定的方法來嘗試對金屬部件進行絕緣,而是接受了尋找一種直接取代金屬部件的材料的挑戰。 該材料必須抵抗暴露於噴氣燃料引起的降解和脆化,承受劇烈振動而不會出現故障,並在加力燃燒室飛行期間在溫度偏移至400oF(200oC)時保持其剛性和尺寸。 德雷克的開發團隊與飛機的工程師合作,將 Torlon 4203L 確定為具有最佳性能組合的材料,以滿足他們的要求。 然後,他們將德雷克專有的 無縫管® 指定為用於加工連接的材料形式。 與注塑成型零件相比,由擠壓無縫鋼管®加工而成的Torlon 4203L零件具有更低的固有應力水準以及更高的韌性和強度。 從德雷克的無縫管而不是實心棒生產連接件也最大限度地減少了材料損失,並大大節省了加工時間。 從德雷克的加工操作產生的第一個連接開始,每個連接都通過了應用所需的嚴格的650psi(45 bar)壓力測試。

德雷克機加工和模制Torlon PAI,PEEK,Ultem PEI和Ryton R-4 PPS的許多軍用飛機應用與商用飛機中的應用非常相似。 它們包括電連接器、接線端子和光外殼,其中這些聚合物的尺寸穩定性、強度、遮罩優勢和電氣性能是關鍵因素。 襯套、軸承、滾子、齒輪、葉片和類似的運動和滑動部件也由軸承和這些材料的耐磨等級製成,以便在極端條件下實現可靠的長期性能。

德雷克在海軍艦艇部件中的超高性能聚合物

為高性能聚合物定義一個應用領域將是一個艱巨的挑戰,其中系統和元件的可靠性比核潛艇更重要。

可靠性和安全性至關重要。

核推進操作環境對附近使用的材料和部件提出了獨特的要求。 確定每種應用中遇到的輻射量如何影響聚合物的性能是材料選擇的關鍵因素。

在高水準輻射下進行測試時,一些塑膠材料的機械性能急劇下降。 後果是強度和延展性的損失,這表明在應力或衝擊載荷下失效的可能性很高。

在美國複合材料製造學習中心進行和認證的測試中,包括Torlon PAI, PEEK 和Ultem PEI在內的全系列熱塑性材料在103 至109 rads的暴露水準下進行了測試。 只有少數材料在106 及更高水準上表現出令人滿意的性能保持率。 高強度 Torlon 5030 PAI是一種30%的玻璃增強聚合物,由德雷克塑膠公司擠出成型並加工成零件,成功保留了所需的機械性能水準,以109 rads通過該機構的測試 – 用於評估聚合物材料的最高水準。 威格斯PEEK是另一款德雷克高性能型材和零件聚合物,也以109 拉德的速度通過。德雷克在其獨特而高效的無縫管®配置中提供的 30%玻璃纖維增強Ultem 2300 PEI 在108 rads下表現出令人印象深刻的性能保持力。

除了在類似應用中具有可靠性能的歷史外,其在輻射暴露下的性能保持力促使美國海軍工程師在德雷克塑膠公司的許多設計中指定Torlon PAI用於其核潛艇的球閥和管座。 憑藉該材料對輻射影響的出色抵抗力,Torlon PAI提供並保持了為這些部件指定的高抗壓強度,韌性和耐磨性。

德雷克塑料的開發團隊還應對了美國海軍的挑戰,即以一種可用於艉管密封件的形式提供長壽命材料。 解決方案:由Torlon PAI生產的Drake Seal Segments®。 今天,海軍不斷增長的艦隊依靠這些弧形密封部件來獲得高抗壓強度,韌性和長期耐磨性。

德雷克高性能聚合物產品在海軍艦艇中的其他應用包括由高強度和耐化學性的Ryton R-4 PPS加工而成的電連接器和插座。 該材料提供各種這些元件所需的出色電絕緣和熱絕緣以及隔離性能。 它的耐化學性也值得注意,PPS材料沒有已知的溶劑。

軍用和國防部件中的德雷克高性能聚合物

  • 由30%碳纖維增強PEEK加工而成的便攜式導彈鰭片重量輕,堅韌而堅硬,有助於提高武器的便攜性,可靠性和準確性。
  • 與標準PEEK牌號相比,雷達罩受益於索爾維KetaSpire XT920 GF30 PEEK的介電性能、高強度和更高的耐溫性。
  • 天線支架 由碳纖維填充PEEK加工而成,因其出色的強度和導電性能而使用。
  • 電氣連接器 依賴於日月潭R-4 PPS的尺寸穩定性以及隔離和絕緣性能。
  • 襯套和軸承 由軸承和耐磨Torlon PAI和PEEK牌號加工而成,可在飛機和海軍艦艇上提供可靠的性能。
  • 由Torlon 4203無縫管®加工的輔助油箱和空氣連接擴展了戰鬥機的飛行範圍。
  • Torlon PAI加工的球閥座在核潛艇和其他海軍艦艇中長期可靠地運行。
  • 由德雷克的Torlon PAI密封部分®組成的船尾管密封件為不斷增長的海軍艦艇艦隊提供服務。