Los propulsores exóticos, la ablación, las tensiones por vibraciones y fuerzas g elevadas, la temperatura, el clima y las condiciones ambientales extremas, la exposición a radiaciones EMI/RFI y los requisitos de tolerancia de precisión son factores que influyen en las aplicaciones militares y de defensa de los materiales plásticos de alto rendimiento. Los polímeros de altísimo rendimiento de Drake’s cuentan con un historial impresionante, con décadas de éxito a la hora de ofrecer soluciones a estos retos.
Los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake en los sistemas de armas
La precisión exacta y el rendimiento impecable y fiable en condiciones extremas son esenciales para las armas avanzadas, como los lanzamisiles portátiles. La ligereza también es un factor en el armamento que transporta y lanza el personal en movimiento. Los componentes de los complejos sistemas de puntería y guiado deben permanecer dimensionalmente estables en condiciones ambientales muy diversas y soportar una manipulación brusca, propulsantes agresivos, temperaturas de lanzamiento y altas velocidades. La resistencia inherente a la llama suele ser un requisito en la lista de especificaciones de materiales para los componentes utilizados en este tipo de equipos militares.
Los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake Plastics llevan décadas proporcionando soluciones a estos retos de ingeniería, a menudo aportando ventajas significativas sobre los metales. Los perfiles de propiedades únicos de los muchos grados diferentes de Torlon PAI, Victrex y Solvay KetaSpire® PEEK, Ryton R-4 PPS y Ultem PEI que ofrece Drake en forma de formas mecanizables y piezas mecanizadas y moldeadas por inyección permiten una gama de opciones de material y producción. Esto ofrece a los ingenieros la oportunidad de adaptar los requisitos de los componentes de armas que están diseñando al material y al método de fabricación de piezas óptimos que darán como resultado la combinación más eficiente y eficaz de rendimiento y coste.
En comparación con los metales, estos polímeros de ultra alto rendimiento resisten la corrosión por exposición a una amplia gama de productos químicos, lubricantes y propulsores. También resisten los efectos de la humedad excesiva, y mantienen su estabilidad dimensional en condiciones extremas de humedad y temperatura. Todas estas ventajas son esenciales dada la probabilidad de una exposición prolongada a diversas condiciones meteorológicas. Como son mucho más ligeros que los metales, también mejoran la portabilidad de las armas y facilitan el despliegue rápido de un lugar a otro, un requisito rutinario sobre el terreno.
Los grados de Torlon PAI y PEEK reforzados con fibra de carbono y fibra de vidrio presentan una resistencia estructural y una rigidez excepcionalmente elevadas. Con bajos coeficientes de dilatación térmica del revestimiento comparables a los de los metales, ofrecen estabilidad dimensional en componentes de precisión en ambos extremos del espectro de temperaturas. También mantienen su resistencia estructural en la proximidad de los niveles máximos de calor intenso que se producen con los disparos repetidos de las armas. Esta combinación de alta resistencia y estabilidad ha sido un factor clave en su elección para componentes que requieren tolerancias dimensionales precisas para guiar y asegurar la exactitud en lanzamisiles portátiles.
Radomos, copas de ignición, aletas, alerones y soportes de cables son algunas de las aplicaciones de estos polímeros de alto rendimiento en misiles desplegados desde plataformas portátiles y fijas y otras armas guiadas. Estos complejos sistemas de armamento aprovechan el Torlon PAI, el PEEK, el Ryton R-4 PPS y otros polímeros de alto rendimiento de Drake Plastics para garantizar la resistencia estructural y la estabilidad en condiciones de funcionamiento muy diversas y extremas. Estos materiales poliméricos, que Drake suministra en forma de piezas y perfiles mecanizables, han demostrado que pueden hacer frente a las exigencias de las armas y los sistemas de armas avanzados con más de tres décadas de rendimiento satisfactorio.
Aplicaciones para aviones militares en los polímeros de alto rendimiento de Drake
Los polímeros de altísimo rendimiento de Drake cuentan con una sólida trayectoria en la provisión de soluciones a los retos que plantea el diseño de componentes complejos para aeronaves militares. Las condiciones rutinarias de funcionamiento requieren materiales ligeros que permanezcan rígidos y dimensionalmente estables en la proximidad del intenso calor de los motores a reacción y a través de los rápidos y extremos cambios de temperatura atmosférica experimentados en vuelo. El apantallamiento electrónico y el aislamiento eléctrico y térmico son esenciales para un rendimiento sin concesiones de los sistemas. Los esfuerzos en vuelo y las fuerzas de aceleración, deceleración y aterrizaje exigen que los componentes mantengan altos niveles de rigidez y resistencia al impacto. Los propulsores de misiles y los combustibles para reactores imponen a los materiales utilizados en los componentes aeronáuticos la exigencia añadida de una resistencia química sin concesiones. Las aplicaciones mecanizadas y moldeadas por inyección a partir de la amplia gama de formulaciones de Torlon PAI, Victrex y Solvay KetaSpire PEEK, Ryton R-4 PPS y Ultem PEI han demostrado su eficacia a la hora de hacer frente a estos retos.
En la mayoría de los casos, los componentes se diseñan en Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS y Ultem PEI de Drake desde la fase inicial de diseño. Sin embargo, hay excepciones en las que estos polímeros de altísimo rendimiento han aportado soluciones a deficiencias imprevistas encontradas con los componentes metálicos.
Por ejemplo, las conexiones de combustible de los depósitos auxiliares del avión de combate F-16 se fabricaban originalmente en acero inoxidable. Los depósitos auxiliares proporcionan al caza una importante ventaja táctica al ampliar su autonomía en un 50%. Las conexiones de metal húmedo utilizadas con los depósitos originales se consideraron inseguras en caso de impacto de rayo. En lugar de seguir el costoso e incierto camino de intentar aislar las piezas metálicas, los ingenieros asumieron el reto de encontrar un material que sustituyera directamente a los componentes metálicos. El material tenía que resistir la degradación y la fragilización por la exposición al combustible de aviación, soportar fuertes vibraciones sin fallar y mantener su rigidez y dimensiones en excursiones de temperatura de hasta 200°C (400°F) durante el vuelo con postquemador. El equipo de desarrollo de Drake trabajó con los ingenieros del avión y señaló el Torlon 4203L como el material con la mejor combinación de propiedades para satisfacer sus requisitos. A continuación, especificaron el tubo sin soldadura Seamless Tube®, propiedad de Drake, como la forma material que se utilizaría para mecanizar los empalmes. Las piezas de Torlon 4203L mecanizadas a partir del tubo extruido Seamless Tube® presentaban menores niveles de tensión inherente y mayor tenacidad y resistencia que las piezas moldeadas por inyección. La fabricación de los empalmes a partir de tubo sin soldadura de Drake, en lugar de varilla maciza, también minimizó la pérdida de material y supuso un importante ahorro de tiempo de mecanizado. Desde la primera conexión que produjo la operación de mecanizado de Drake, todas han superado la rigurosa prueba de presión de 650 psi (45 bar) requerida para la aplicación.
Muchas de las aplicaciones en aviones militares del Torlon PAI, el PEEK, el Ultem PEI y el Ryton R-4 PPS mecanizados y moldeados de Drake son bastante similares a las de los aviones comerciales. Incluyen conectores eléctricos, bloques de terminales y carcasas ligeras en los que la estabilidad dimensional, la resistencia, las ventajas de apantallamiento y las propiedades eléctricas de estos polímeros son factores clave. Los casquillos, cojinetes, rodillos, engranajes, álabes y piezas móviles y deslizantes similares también se fabrican con estos materiales resistentes al desgaste y a los rodamientos, para conseguir un rendimiento fiable a largo plazo en condiciones extremas.
Los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake en componentes de buques navales
Sería un reto difícil definir un área de aplicación para los polímeros de alto rendimiento en la que la fiabilidad de los sistemas y componentes sea más esencial que en los submarinos nucleares.
La fiabilidad y la seguridad son primordiales.
El entorno operativo de la propulsión nuclear impone exigencias únicas a los materiales y componentes utilizados en su proximidad. Determinar cómo afecta la cantidad de radiación encontrada en cada aplicación a las propiedades de los polímeros es un factor clave en la selección de materiales.
Sometidos a pruebas con niveles elevados de rads, algunos materiales plásticos presentan una caída pronunciada de sus propiedades mecánicas. Las consecuencias son la pérdida de resistencia y ductilidad, lo que indica una alta probabilidad de fallo bajo cargas de tensión o impacto.
En las pruebas realizadas y certificadas por el American Composites Manufacturing Learning Center, se evaluó una amplia gama de materiales termoplásticos, entre los que se incluyen Torlon PAI, PEEK y Ultem PEI, a niveles de exposición de entre103 y 109 rads . Sólo unos pocos materiales mostraron una retención satisfactoria de las propiedades a niveles de106 y superiores. El Torlon 5030 PAI de alta resistencia, un polímero reforzado con vidrio al 30% extruido en formas y mecanizado en piezas por Drake Plastics, conservó con éxito el nivel requerido de propiedades mecánicas para superar las pruebas de la agencia a109 rads, el nivel más alto utilizado en la evaluación de materiales poliméricos. El PEEK Victrex, otro polímero de Drake de alto rendimiento para formas y piezas en stock, también superó la prueba a109 rads. El PEI Ultem 2300 reforzado con vidrio al 30%, que Drake suministra en sus exclusivas y eficientes configuraciones Seamless Tube®, demostró una impresionante retención de propiedades a 108rads .
Junto con su historial de rendimiento fiable en aplicaciones similares, su retención de propiedades bajo exposición a la radiación llevó a los ingenieros de la Marina de EE.UU. a especificar Torlon PAI en varios diseños de Drake Plastics para asientos de válvulas de bola y tubos para sus submarinos nucleares. Con la excepcional resistencia del material a los efectos de la radiación, el Torlon PAI proporciona y conserva la elevada resistencia a la compresión, tenacidad y resistencia al desgaste especificadas para estos componentes.
El equipo de desarrollo de Drake Plastics también superó el reto de la Marina estadounidense de conseguir un material de larga duración en una forma que pudiera utilizarse para juntas de bocina. La solución: Segmentos de junta Drake® fabricados con Torlon PAI. En la actualidad, la creciente flota de buques de la Armada confía en estos componentes de juntas en forma de arco por su gran resistencia a la compresión, tenacidad y resistencia al desgaste a largo plazo.
Otras aplicaciones de los productos poliméricos de alto rendimiento de Drake en buques de guerra incluyen conectores y tomas de corriente fabricados con Ryton R-4 PPS, un material de alta resistencia mecánica y resistente a los productos químicos. El material proporciona excelentes propiedades de aislamiento y aislamiento eléctrico y térmico, necesarias para diversos componentes de este tipo. Su resistencia química también es notable, sin disolventes conocidos para el material PPS.
Drake Polímeros de alto rendimiento en componentes militares y de defensa
- Las aletas de misiles portátiles, fabricadas en PEEK reforzado con un 30 % de fibra de carbono, son ligeras, resistentes y rígidas, lo que contribuye a la portabilidad, la fiabilidad y la precisión de las armas.
- Los radomos se benefician de las propiedades dieléctricas, la alta resistencia mecánica y la mayor resistencia a las altas temperaturas del PEEK KetaSpire XT920 GF30 de Solvay, en comparación con el PEEK estándar.
- Soportes para antenas fabricados en PEEK reforzado con fibra de carbono, un material que destaca por su gran resistencia y sus excelentes propiedades de conductividad eléctrica.
- Los conectores eléctricos confían en la estabilidad dimensional y las propiedades de aislamiento y aislamiento del PPS Ryton R-4.
- Los casquillos y cojinetes fabricados con Torlon PAI y PEEK, materiales resistentes al desgaste y aptos para cojinetes, ofrecen un rendimiento fiable en aviones y buques.
- Los conductos auxiliares de combustible y aire, fabricados a partir de tubos sin soldadura Torlon 4203 Seamless Tube®, amplían la autonomía de vuelo de los aviones de combate.
- Los asientos de válvulas de bola mecanizados en Torlon PAI ofrecen un rendimiento fiable a largo plazo en submarinos nucleares y otras embarcaciones de la Armada.
- Las juntas para tubos de popa fabricadas con los segmentos de junta Torlon PAI Seal Segments® de Drake se utilizan en la creciente flota de buques de guerra.
