El Torlon PAI se recomienda para aplicaciones que deben funcionar de forma fiable bajo cargas físicas y fuerzas de fricción extremas, exposición a radiación y productos químicos, condiciones criogénicas y altas temperaturas que superan los límites de la mayoría de los polímeros.
Los tubos de Torlon han demostrado ser muy eficaces para el mecanizado de componentes con forma circular o tubular destinados a equipos que funcionan en estas condiciones de servicio extremas.
¿Cuáles son las ventajas del tubo de Torlon?
Independientemente de si un componente se mecaniza a partir de un tubo, una barra o una Plate de Torlon, el punto de partida para elegir el material es la combinación de propiedades que ofrecen los distintos grados de Torlon.
Ventajas de rendimiento del Torlon PAI
El Torlon PAI ofrece una combinación impresionante e inigualable de propiedades. Las características más destacadas de este material son:
- Resistencia a la temperatura: el Torlon PAI tiene una gran estabilidad térmica bajo carga. Su temperatura de transición vítrea (Tg) o punto de reblandecimiento, de275 °C(527 °F), es más alta que la de cualquier termoplástico procesable por fusión, y es constante en todos los Grades. Los distintos grados de Torlon también tienen una alta temperatura de distorsión térmica de278 °C(532 °F), según los ensayos estándar de la ASTM.
El Torlon PAI también conserva su resistencia y dureza a temperaturas criogénicas. Esta característica, junto con su tolerancia a la exposición a la radiación, ha dado lugar a especificaciones para piezas funcionales mecanizadas a partir de tubos de Torlon destinadas a equipos espaciales.
- Resistencia al desgaste: el Torlon PAI tiene un coeficiente de fricción intrínsecamente bajo. Se puede conseguir una mayor resistencia al desgaste con el Torlon 4301 y el Torlon 4275. Estos grados mejorados y resistentes al desgaste están modificados con diversas combinaciones de lubricantes sólidos, como PTFE, grafito y fibras de carbono, que se integran de forma uniforme en cada formulación. Prolongan la vida útil de los componentes operativos y pueden alargar el tiempo entre paradas para sustituir piezas, lo que supone un importante aumento de la productividad y la producción.
El tubo de Torlon suele ser la opción elegida como pieza mecanizable para estos grados destinados a rodamientos y aplicaciones de desgaste. Es la opción más económica para mecanizar juntas, casquillos y otras aplicaciones con configuraciones circulares que deben funcionar de forma fiable bajo cargas dinámicas elevadas.
Además de los grados estándar de Torlon, Drake Plastics elabora tres grados diferentes de Drake PAI para cojinetes y resistencia al desgaste —que antes fabricaba Syensqo— y los transforma en tubos de Torlon para una amplia gama de aplicaciones. Todos los grados están fabricados con resina Torlon PAI con diferentes niveles de lubricantes sólidos, siguiendo las formulaciones anteriores de Syensqo. Drake extruye las piezas utilizando su tecnología exclusiva Seamless Tube®, que elimina las líneas de soldadura, que pueden ser puntos débiles en los tubos extruidos con métodos convencionales.
- Alta resistencia y rigidez a temperaturas elevadas: una de las características distintivas del Torlon PAI es que mantiene su alto módulo de flexión a temperaturas que superan los límites de la mayoría de los demás polímeros. El Torlon 5030 reforzado con fibra de vidrio y el Torlon 7130 reforzado con fibra de carbono tienen un contenido de relleno que aumenta la resistencia estructural del material a niveles aún más altos.
- Estabilidad dimensional: el bajo coeficiente de expansión térmica del polímero PAI garantiza que los componentes de precisión mecanizados a partir de tubos de Torlon mantengan sus dimensiones críticas incluso ante cambios bruscos en las temperaturas de funcionamiento. La resistencia a la fluencia del material también mantiene la integridad estructural de las piezas bajo carga.
- Resistencia química: el Torlon PAI es capaz de soportar una amplia gama de sustancias químicas, como combustibles para aviones, aceites y otros hidrocarburos diversos. Sin embargo, hay factores como la temperatura y la presión que pueden afectar al rendimiento de cualquier material en un entorno concreto. Siempre es recomendable confirmar la resistencia química para una aplicación concreta directamente con el proveedor del material y, en última instancia, realizando pruebas con las piezas reales en su entorno de funcionamiento.
Las ventajas del poscurado de los tubos y piezas mecanizadas de Torlon
La composición química única del Torlon PAI permite que sus cadenas poliméricas se extiendan y se reticulen durante el curado térmico. La ventaja es que unas condiciones óptimas de poscurado crean una superficie exterior en los tubos y piezas mecanizadas de Torlon que presenta la Tg más alta y la mejor resistencia al desgaste y a los productos químicos.
Un postcurado adecuado suele requerir más de dos semanas a la temperatura óptima de 500 °F/262 °C. Estas condiciones dan lugar a una superficie dura, oscurecida y de alto rendimiento, mientras que el material del interior permanece menos curado. Al mecanizar la superficie también se aprecia el color más claro del material interior (foto).
En el caso del tubo de Torlon, el postcurado completo proporciona unas propiedades óptimas de rodamiento y resistencia al desgaste en las superficies del diámetro exterior y del diámetro interior. Por eso, el diámetro exterior y/o el diámetro interior pueden servir como superficies altamente resistentes al desgaste y capaces de soportar cargas en aplicaciones como los rodillos. Si es necesario mecanizar la superficie optimizada para cumplir con las especificaciones de diseño de la pieza, es recomendable someter las piezas finales a un postcurado para recuperar las propiedades ideales en la interfaz de apoyo y desgaste.
Drake Plastics es una empresa líder en la extrusión de tubos de Torlon que realiza el poscurado de todos sus perfiles en stock y cuenta con la capacidad y la experiencia necesarias para poscurar también componentes mecanizados.
Ventajas del tubo de Torlon en la fabricación de piezas
El tubo de Torlon es la forma ideal para piezas como juntas y anillos. Además, se presta bien al mecanizado, siempre y cuando el tubo se haya extruido y postcurado correctamente.
- Mecanizabilidad: la eficiencia y la reproducibilidad de las dimensiones precisas de las piezas durante el mecanizado dependen, en primer lugar, de la calidad y la estabilidad del tubo de Torlon extruido. Unas condiciones adecuadas de extrusión y postcurado minimizan las tensiones internas del tubo de Torlon, que, de lo contrario, podrían provocar deformaciones durante el mecanizado y al estar expuesto a las variaciones de temperatura en el equipo de funcionamiento. Por el contrario, un tubo de Torlon de alta calidad permite obtener piezas mecanizadas con tolerancias de precisión repetibles y bajas tensiones residuales.
- Aspectos económicos de la producción: la configuración tubular es la opción más obvia para mecanizar componentes como anillos de sellado, engranajes circulares y casquillos. La mínima pérdida de material, en comparación con el mecanizado de este tipo de piezas a partir de varillas, es significativa.
Históricamente, algunas aplicaciones de gran diámetro también se mecanizaban a partir de chapas, lo que suponía una pérdida significativa de material debido a la falta de tubos de Torlon de grandes dimensiones. Sin embargo, Drake Plastics ha desarrollado una tecnología para extruir tubos de Torlon en una amplia gama de combinaciones de diámetro interior y exterior, lo que elimina la necesidad de utilizar otros formatos de material menos eficientes.
¿Cuáles son las aplicaciones más comunes de los tubos de Torlon?
Los tubos de Torlon ofrecen una buena relación calidad-precio y un alto rendimiento para componentes mecanizados complejos que deben funcionar de forma fiable a temperaturas extremas y bajo cargas estructurales o dinámicas elevadas. Entre sus aplicaciones típicas se incluyen:
- Manguitos y casquillos para rodamientos: los tubos de Torlon son una opción muy habitual para manguitos y casquillos mecanizados para rodamientos y otros componentes giratorios sujetos a desgaste, y a menudo sustituyen al metal que necesita lubricación externa. Los grados de Torlon para rodamientos y resistencia al desgaste también tienen un historial probado en aplicaciones con altas exigencias térmicas en equipos de petróleo y gas de fondo de pozo. Su rendimiento fiable en condiciones criogénicas y bajo radiación también ha dado lugar a numerosas aplicaciones en equipos aeroespaciales y de naves espaciales.
- Anillos de desgaste, anillos guía y componentes de empuje: la excelente resistencia al desgaste y la baja fluencia del Torlon lo convierten en una buena opción para piezas que deben soportar fuerzas de fricción y mantener sus dimensiones bajo altas presiones.
- Asientos de válvula: el Torlon PAI resulta especialmente eficaz en aplicaciones de asientos de válvula que deben funcionar de forma fiable a altas temperaturas y presiones o bajo cargas físicas. Su resistencia química es otro factor que justifica muchas de las especificaciones de estos componentes.
- Componentes de bombas y compresores: el Torlon es una opción habitual para anillos de compresores, manguitos de bombas, soportes de cojinetes y componentes cilíndricos que están expuestos a altas presiones, temperaturas y fricción.
- Componentes aeroespaciales y de defensa – El hecho de que el Torlon PAI cumpla con las especificaciones de la FAA (FAR 25.853) sobre inflamabilidad, humos y toxicidad, así como con las normas internacionales AS9100 para la aviación, la defensa y la industria espacial, explica por qué se usa en tantas aplicaciones estructurales, de rodamientos y de resistencia al desgaste en estos sectores. También se usa como racores para los sistemas de combustible de los aviones de combate.
- Componentes para la fabricación de semiconductores: los tubos de Torlon se mecanizan para convertirlos en casquillos y aislantes térmicos y eléctricos, así como en aisladores, para equipos de fabricación de semiconductores.
- Componentes especializados para el rendimiento de los vehículos: el Torlon se utiliza en arandelas de empuje de la transmisión, casquillos especializados para el sistema de dirección y componentes de turbocompresores y sobrealimentadores que requieren un buen rendimiento a altas temperaturas bajo cargas físicas y dinámicas extremas.
El crecimiento en el uso de tubos de Torlon para componentes mecanizados ha sido constante en las industrias de alta tecnología de todo el mundo, y el aumento ha sido excepcional gracias a la expansión de sus aplicaciones en naves espaciales y en equipos de exploración y cartografía del espacio profundo.
¿Por qué es importante el método de extrusión de los tubos de Torlon?
Los tubos de Torlon se fabrican principalmente mediante extrusión en estado fundido. Sin embargo, la tecnología de extrusión de tubos varía bastante en el sector, y esto puede afectar al rendimiento de las piezas mecanizadas.
Por ejemplo, usar un diseño de matriz tipo «araña», con un mandril central que determina las dimensiones del diámetro exterior (OD) y del diámetro interior (ID), es un método habitual para extruir tubos rígidos de plásticos de alto rendimiento. Sin embargo, las matrices tipo «araña» dividen el flujo de material fundido en varias vías de flujo que luego forman líneas de soldadura cuando el material se vuelve a unir o se «entreteje» para adoptar la configuración final del tubo más adelante en el proceso.
Las líneas de soldadura pueden ser puntos débiles en el tubo de Torlon que pueden suponer un problema para los componentes sometidos a elevadas tensiones circunferenciales. Otros problemas asociados a este método de extrusión del tubo de Torlon incluyen un espesor de pared irregular.
Para hacer frente a estos problemas, Drake Plastics ha desarrollado lo que denomina su tecnología Seamless Tube® para el Torlon y otros plásticos de alto rendimiento. El proceso permite obtener una sección transversal homogénea, sin líneas de flujo ni de soldadura. En el caso de los grados reforzados con fibra, el proceso orienta las fibras en la dirección que maximiza la resistencia al estallido y a las tensiones circunferenciales.
Los avances en la tecnología de extrusión, que han permitido un rendimiento más fiable, y la ampliación de la gama de combinaciones de diámetro exterior e interior disponibles han dado lugar a un crecimiento significativo de las aplicaciones de mecanizado de los tubos de Torlon en todo el mundo.
Además de tener en cuenta el equipo de extrusión y las matrices, el poscurado es una parte fundamental del proceso de extrusión de tubos para sacar el máximo partido a cualquier pieza fabricada en Torlon. Las empresas de extrusión con experiencia contarán con los conocimientos, la trayectoria y la capacidad para gestionar la fase de curado posterior a la extrusión con plazos de entrega fiables para las aplicaciones de tubos de Torlon, que suelen ser críticas.