Очевидными критериями деятельности современного машиностроения является использование деталей малого размера и веса, способных работать в широком диапазоне температур. Учитывая, что создаваемые конструкции становятся всё более изощрёнными, а гарантия на продукцию увеличивается, полиимидная смола для изготовления деталей находит широкое применение в мире. Причина проста — материал демонстрирует превосходное сочетание свойств для самых разных областей применения, требующих низкого износа и длительного срока службы в суровых условиях. Так, высокопрочные и легковесные полиимидные детали помогли людям в прямом смысле совершить революцию в сфере строительства авиационных двигателей.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Полиимидная смола технические характеристики
Материал полиимидная смола, в частности, разработанный компанией «DuPont», как отмечается создателями, обладает уникальным сочетанием свойств. Соответственно, имеет место идеальное решение для различных областей применения. Рассмотрим свойства и характеристики материала, как с учётом лабораторных испытаний, так и конкретных условий применения.
Следует отметить — максимальная рабочая температура, (предел PV) и другие рабочие параметры практически всех технических материалов несколько варьируются от применения к применению, в зависимости от ряда факторов, присущих каждому применению. Поэтому единственный способ определить, как детали на основе полиимидной смолы покажут себя в конкретном случае — это тестирование в условиях реального применения.
Детали машин, изготовленные из полиимидной смолы, демонстрируют превосходную общую размерную стабильность по сравнению с другими пластиками, благодаря сочетанию нескольких ключевых свойств. Наиболее важным моментом является отсутствие заметной точки размягчения или плавления материала. Другими факторами хорошей размерной стабильности полиимида являются:
- низкий коэффициент теплового расширения,
- устойчивость к ползучести,
- стойкость к повторяющимся ударным деформациям.
Отмеченные свойства в плане стабильности позволяют обрабатывать детали на основе полиимидной смолы с допусками, которые некогда считались чрезмерно жёсткими для пластмасс. Более того – полиимид допустимо использовать для изготовления запрессованных вставок термопластичных деталей, пригодных для литья под давлением. Стабильность материала – гарантия того, что детали из полиимидной смолы способны сохранять размерность и функциональность в самых суровых условиях эксплуатации.
Свойства температурной стойкости полиимидной смолы
Детали из полиимида практически не поддаются плавлению, способны непрерывно работать в температурных условиях — от криогенных значений до плюсовых значений 288 — 482°C. Благодаря превосходной термической стабильности, детали сохраняют неизменно высокие эксплуатационные характеристики даже при длительном воздействии высоких температур.
Многие физические свойства полиимидной смолы, например:
- прочность на растяжение,
- относительное удлинение,
- упругость на изгиб,
- прочность на сжатие,
фактически приравниваются к свойствам (при комнатной температуре) некоторых высокоэффективных полимеров. Вместе с тем, полиимидная структура сохраняет эти свойства в широком диапазоне температур, независимо от продолжительности эксплуатации. Поэтому здесь очевиден выбор для применений, связанных с работой в температурных средах, далёких от нормальных (комнатных) значений.
Свойства износостойкости полиимидного материала
Аналогично многим другим пластмассам, детали из полиимидной смолы обеспечивают коррозионно-стойкую, устойчивую к истиранию, износостойкую поверхность с низким коэффициентом трения. Причём эффект отлично проявляется в несмазанных средах. Однако на этом сходство материала с другими пластмассами заканчивается.
Детали полиимидной структуры не плавятся и не размягчаются вплоть до температуры 482°C. Полиимидная структура демонстрирует качественную окислительную стабильность и сопротивление ползучести. Соответственно, детали на основе полиимидной смолы обеспечивают высокие характеристики износа в широком диапазоне температур.
Проявляются эти качества, даже когда температура на границе раздела подшипников значительно выше температуры окружающей среды (по причине трения). Когда при работе машин используются высокие давления и/или значительные скоростные режимы.
Так, полиимидные подшипники выдерживают давление до 12 МПа без смазки и до 40 МПа в условиях смазки. Детали обладают естественной прочностью и не требуют добавления абразивных наполнителей или волокон для улучшения характеристик. Этим снижается износ сопрягаемой поверхности. Хорошая окислительная способность также является преимуществом по сравнению с термореактивными материалами.
Соответствие требованиям герметизации
Сёдла клапанов, тарелки, шары, изготовленные из материала на базе полиимида, обеспечивают качественную герметичность и устойчивость к остаточной деформации. Деталями обеспечивается надёжная герметизация даже в условиях работы с жидкостями, содержащими загрязняющие частицы.
В данном случае гарантируется более надёжное уплотнение, чем в случаях уплотнения металл-металл. При этом обработка допустима с гораздо более жёсткими допусками, благодаря чему снижаются производственные затраты за счёт устранения необходимости дорогостоящей ручной притирки сопрягаемых поверхностей.
Созданные детали отличаются высокой прочностью. Как показали испытания проверки предела отказов компонентов клапанов, полиимидным шаром выдерживается значительное давление. Даже если шар деформируется в какой-то степени, после съёма давления до нормальных значений отмечается способность восстановления структуры материала.
Радиационная стойкость и потери веса
Структура из полиимидной смолы хорошо работает в условиях радиоактивных сред относительно высоких мощностях доз. При уровнях воздействия до 1×108 рад гамма-излучения включительно, полиимидные стержни продемонстрировали потерю веса менее 1,0%. При уровнях воздействия до 1×108 рад излучения электронного луча включительно, полиимидные стержни продемонстрировали потерю веса менее 2,0%.
Потеря веса в вакууме при высоких температурах для полиимидных деталей незначительна. Как показали испытания, проведённые специалистами НАСА в высоком вакууме, образцы материала (будучи высушенными при 93°C для удаления воды) имели скорость потери веса менее 10–10 грамм/см2/с при температурах ниже 260°C.
Механическая обработка материала
Изделия на основе полиимидной смолы относительно легко поддаются механической обработке по причинам присущей механической прочности, жёсткости, стабильности размеров под температурным влиянием.
Кроме того, допускается обработка на стандартном металлообрабатывающем оборудовании для изготовления деталей с допусками, которые когда-то считались слишком жесткими для пластиковых материалов. Так, в большинстве случаев методы, используемые при обработке латуни, вполне применимы напрямую и здесь.
Однако, несмотря на то, что конструкции в данном исполнении легко поддаются механической обработке, метод прямого формования зачастую является наиболее экономичным процессом изготовления таких деталей. Особенно актуальным этот метод видится, если требуется изготовить 500-1000 или более деталей.
При помощи информации: DuPont