Los propulsores exóticos, la ablación, las tensiones de alta fuerza g y vibración, la temperatura, el clima y las condiciones ambientales extremas, la exposición a la EMI/RFI y a la radiación y los requisitos de tolerancia de precisión son factores que influyen en las aplicaciones militares y de defensa para los materiales plásticos de alto rendimiento. Los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake han construido un impresionante historial con décadas de éxito en el suministro de soluciones a estos desafíos.
Los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake en los sistemas de armas
La precisión y el rendimiento impecable y fiable en condiciones extremas son esenciales para las armas avanzadas, como los lanzadores de misiles portátiles. La ligereza también es un factor en el armamento que lleva y lanza el personal en movimiento. Los componentes de los complejos sistemas de puntería y guiado deben permanecer estables dimensionalmente en condiciones ambientales muy diferentes y soportar una manipulación brusca, propulsores 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 alto rendimiento de Drake Plastics llevan décadas proporcionando soluciones a estos retos de ingeniería, a menudo ofreciendo ventajas significativas sobre los metales. Los exclusivos perfiles de propiedades 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 amplia gama de opciones de materiales y producción. Esto ofrece a los ingenieros la oportunidad de adaptar los requisitos de los componentes de las armas que están diseñando al material y al método de fabricación de las piezas óptimos que permitirán obtener 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 la exposición a una amplia gama de productos químicos, lubricantes y propulsores. También soportan los efectos de la humedad excesiva y mantienen su estabilidad dimensional en condiciones extremas de humedad y temperatura. Todos estos beneficios son esenciales dada la probabilidad de una exposición prolongada a una variedad de condiciones climáticas. 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 fibras de carbono y de vidrio tienen una resistencia estructural y una rigidez excepcionalmente altas. 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 en los que se incurre 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 lanzadores de misiles portátiles.
Los radomos, las copas de los encendedores, las aletas, los alerones y los soportes de los cables son algunas de las aplicaciones de estos polímeros de alto rendimiento en los misiles desplegados desde plataformas portátiles y fijas y otras armas guiadas. Los complejos sistemas de armas aprovechan el Torlon PAI, el PEEK, el Ryton R-4 PPS y otros polímeros de alto rendimiento de Drake Plastics para obtener resistencia estructural y estabilidad en condiciones de funcionamiento muy diferentes y severas. Estos materiales poliméricos que Drake suministra como piezas y formas de stock mecanizables han demostrado que pueden soportar las exigencias de las armas y sistemas de armamento avanzados con más de dos décadas de rendimiento exitoso.
Aplicaciones para aviones militares en los polímeros de alto rendimiento de Drake
Los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake han construido un sólido historial en la provisión de soluciones a los desafíos asociados con la ingeniería de complejos componentes de aeronaves militares. Las condiciones de funcionamiento rutinarias requieren materiales ligeros que permanezcan rígidos y dimensionalmente estables en la proximidad del intenso calor de los motores de los aviones 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 de los sistemas sin concesiones. Las tensiones en vuelo y las fuerzas de aceleración, desaceleración y aterrizaje exigen que los componentes mantengan altos niveles de rigidez y resistencia al impacto. Los propulsores de los misiles y los combustibles de los aviones exigen una mayor resistencia química a los materiales utilizados en los componentes de las aeronaves. Las aplicaciones mecanizadas y moldeadas por inyección de la gama de formulaciones de Torlon PAI, Victrex y Solvay KetaSpire PEEK, Ryton R-4 PPS y Ultem PEI han demostrado su eficacia para afrontar 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 de diseño inicial. Sin embargo, hay excepciones en las que estos polímeros de altísimo rendimiento han aportado soluciones a deficiencias imprevistas que se encuentran en 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 tanques auxiliares proporcionan al avión de combate una importante ventaja táctica al ampliar su alcance en un 50%. Las conexiones de metal húmedo utilizadas con los tanques originales se consideraron inseguras en caso de caída de rayos. En lugar de seguir el costoso e incierto camino de tratar de aislar las piezas metálicas, los ingenieros asumieron el reto de encontrar un material que sustituyera directamente los componentes metálicos. El material debía resistir la degradación y la fragilización provocadas por la exposición al combustible de aviación, soportar fuertes vibraciones sin fallar y mantener su rigidez y dimensiones a temperaturas de hasta 200 °C (400 °F) durante el vuelo con postcombustión. El equipo de desarrollo de Drake trabajó con los ingenieros de la aeronave y señaló el Torlon 4203L como el material con la mejor combinación de propiedades para satisfacer sus requisitos. A continuación, especificaron que el material Seamless Tube®, propiedad de Drake, sería el que se utilizaría para el mecanizado de los empalmes. Las piezas de Torlon 4203L mecanizadas a partir del tubo extruido Seamless Tube® mostraron menores niveles de tensión inherente y mayor tenacidad y resistencia que las piezas moldeadas por inyección. La producción de los empalmes a partir de tubos sin soldadura de Drake, en lugar de varillas sólidas, también minimizó la pérdida de material y supuso un importante ahorro en el tiempo de mecanizado. Desde la primera conexión que produjo la operación de mecanizado de Drake, todas han pasado la rigurosa prueba de presión de 650 psi (45 bar) requerida para la aplicación.
Muchas de las aplicaciones para aviones militares de los productos Torlon PAI, PEEK, Ultem PEI y Ryton R-4 PPS mecanizados y moldeados por Drake son bastante similares a las de los aviones comerciales. Entre ellos se encuentran los conectores eléctricos, los bloques de terminales y las carcasas de luz, 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, paletas y otras piezas móviles y deslizantes similares también se fabrican con materiales resistentes al desgaste y a los rodamientos para lograr un rendimiento fiable a largo plazo en condiciones extremas.
Los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake en los componentes de los 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 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 la cantidad de radiación que se encuentra en cada aplicación afecta a las propiedades de los polímeros es un factor clave en la selección de materiales.
Al someterse a pruebas con niveles elevados de rads, algunos materiales plásticos presentan una fuerte caída 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 probó una amplia gama de materiales termoplásticos, incluyendo Torlon PAI, PEEK y Ultem PEI, a niveles de exposición de103 a109 rads. Sólo un puñado de materiales mostraron una retención satisfactoria de las propiedades a niveles de106 y superiores. El Torlon 5030 PAI de alta resistencia, un polímero reforzado con un 30% de vidrio 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 Victrex PEEK, otro polímero de alto rendimiento para formas y piezas de Drake, también pasó a109 rads. El PEI Ultem 2300 reforzado con vidrio, que Drake suministra en sus configuraciones únicas y eficientes Seamless Tube®, demostró una impresionante retención de propiedades a108 rads.
Junto con su historial de rendimiento fiable en aplicaciones similares, su retención de propiedades bajo la exposición a la radiación llevó a los ingenieros de la Marina de los Estados Unidos a especificar Torlon PAI en una serie de diseños de Drake Plastics para asientos de válvulas de bola y tubos para sus submarinos nucleares. Gracias a la excepcional resistencia del material a los efectos de la radiación, Torlon PAI ofrece y mantiene la alta resistencia a la compresión, la tenacidad y la resistencia al desgaste especificadas para estos componentes.
El equipo de desarrollo de Drake Plastics también cumplió con el reto de la Armada de Estados Unidos de contar con un material de larga duración en una forma que pudiera utilizarse para las juntas de las bocinas. La solución: Drake Seal Segments® fabricados con Torlon PAI. En la actualidad, la creciente flota de buques de la Armada confía en estos componentes de sellado en forma de arco por su alta resistencia a la compresión, su tenacidad y su resistencia al desgaste a largo plazo.
Otras aplicaciones de los productos de polímero de alto rendimiento de Drake en los buques de guerra son los conectores eléctricos y los receptáculos mecanizados con PPS Ryton R-4 de alta resistencia a los productos químicos. El material ofrece excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y térmico necesarias para una variedad de estos componentes. Su resistencia química también es notable, ya que no se conocen disolventes para el material PPS.
Drake Polímeros de alto rendimiento en componentes militares y de defensa
- Las aletas de misiles portátiles mecanizadas en PEEK reforzado con un 30% de fibra de carbono son ligeras, resistentes y rígidas, lo que contribuye a la portabilidad, fiabilidad y precisión de las armas.
- Los radomos se benefician de las propiedades dieléctricas, la alta resistencia y la mayor resistencia a la temperatura del PEEK KetaSpire XT920 GF30 de Solvay frente al grado de PEEK estándar.
- Soportes de antena mecanizados en PEEK relleno de fibra de carbono, utilizado por sus extraordinarias propiedades de resistencia y conductividad eléctrica.
- Los conectores eléctricos confían en la estabilidad dimensional y en las propiedades de aislamiento y de protección de Ryton R-4 PPS.
- Los casquillos y cojinetes mecanizados a partir de los grados PAI y PEEK de Torlon, resistentes al desgaste, ofrecen un rendimiento fiable en aeronaves y buques de guerra.
- El depósito de combustible auxiliar y las conexiones de aire mecanizadas con Torlon 4203 Seamless Tube® amplían la autonomía de vuelo de los aviones de combate.
- Los asientos de las válvulas de bola mecanizados con Torlon PAI tienen un rendimiento fiable a largo plazo en los submarinos nucleares y otros buques navales.
- Los sellos de las bocinas de pop a compuestos por Torlon PAI Seal Segments® de Drake sirven a la creciente flota de buques navales.
