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玻璃處理掃指

個案研究

VESPEL® SCP-5050 掃出手指和堆疊桿插件

Veda-Pack 是一家 的俄羅斯玻璃包裝公司，需要提高工廠的可靠性。他們測試了許多不同的玻璃接觸材料，但收效甚微，直到他們看到了 Vespel® SCP-5050 掃出指和堆垛桿插件的結(jié)果

挑戰(zhàn)

為了提高工廠的可靠性、提高效率和降低運營成本，玻璃瓶制造商不斷尋找使用壽命長且不會損壞玻璃的材料。傳統(tǒng)的碳石墨部件在工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但它們存在破損、壽命短、吸油和檢查等問題。

磨損量度為失重百分比


解決方案

為了提高工廠的可靠性，Veda-Pack 不斷測試許多不同的接觸材料，但收效甚微。Veda-Pack 位于圣彼得堡的工廠還測試了 Vespel® SCP-5050 掃除指和堆垛桿插件。結(jié)果是使用壽命比碳石墨部件長 2 到 3 倍。Veda-Pack 還報告稱，Vespel® SCP-5050 組件不吸油，不易破損，易于加工。工廠機械師和技術(shù)人員評論說，他們從未見過任何熱玻璃處理材料的性能優(yōu)于 Vespel® 零件。


主要優(yōu)勢

杜邦™ Vespel® SCP-5050 部件基于專有聚合物，代表了玻璃行業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新。測試結(jié)果顯示，在 315°C （600°F） 振蕩條件下，磨損比碳石墨少 3 倍。玻璃瓶廠報告稱，Vespel® SCP-5050 組件的使用壽命是碳石墨組件的 2 到 11 倍。這意味著耗材的使用壽命顯著延長，從而提高生產(chǎn)效率。此外，Vespel® SCP-5050 組件具有非常低的導(dǎo)熱性，幾乎不吸油，抗沖擊性增強，使其成為掃出指形和堆垛桿插件應(yīng)用的理想選擇。

Vespel® SCP 高溫聚酰亞胺零件


在航空航天和工業(yè)應(yīng)用中，Vespel® SCP 聚酰亞胺部件擴(kuò)展了使用高溫聚酰亞胺的空間。與傳統(tǒng)聚酰亞胺相比，Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件具有更高的耐溫性和更低的熱膨脹系數(shù)。與 Vespel® SP-21 部件相比，填料技術(shù)減少了摩擦并顯著提高了耐磨性。

延長部件壽命

由于具有優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性（圖 1）和高溫耐磨性（圖 2），Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件在高溫磨損環(huán)境中的使用壽命比傳統(tǒng)聚酰亞胺更長。

重量更輕

Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件通過在更高溫的環(huán)境中更換金屬來減輕重量。在高溫下，這兩種材料都比傳統(tǒng)的填充聚酰亞胺硬得多（圖 3）。它們的低熱膨脹系數(shù)允許更緊密的配合和更容易管理的公差疊加。SCP-5050 部件的 CTE 與不銹鋼的 CTE 幾乎相當(dāng)。


圖 1 的熱穩(wěn)定性


降低成本
用 Vespel® SCP-5050 或 SCP-50094 部件替換金屬可以節(jié)省初始和生命周期成本。初始成本低于硬面或經(jīng)過特殊處理的金屬磨損部件。
減少對配合的高價值部件（例如噴氣發(fā)動機定子）的磨損，可以大大降低維護(hù)成本。



圖 2.耐磨性


如何看待它們

杜邦™ Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件在航空航天和其他行業(yè)具有重大優(yōu)勢。

噴氣發(fā)動機： 的制造商在發(fā)動機應(yīng)用中使用 Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件，提升了傳統(tǒng)聚酰亞胺部件的磨損性能，并在高溫環(huán)境中替換了金屬部件，因為以前的溫度限制而沒有使用傳統(tǒng)聚酰亞胺。典型應(yīng)用包括耐磨墊和耐磨條、止推墊圈、襯套、軸承、保險杠等。



圖 3.熱時僵硬


其他航空航天用途：Vespel® SCP 部件出色的耐磨性能還可以在溫度低于發(fā)動機內(nèi)部的情況下提供優(yōu)勢。示例包括控制連桿組件、門機構(gòu)、襯套、軸承、保險杠、耐磨墊和止推墊圈。

其他行業(yè)：Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件為車輛以及需要比傳統(tǒng)聚酰亞胺和金屬軸承更高的耐溫能力、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性的工業(yè)設(shè)備提供成本和性能優(yōu)勢。

在玻璃制造中，SCP-5050 表現(xiàn)出較低的導(dǎo)熱性和吸油性，同時比傳統(tǒng)的玻璃瓶裝組件具有更高的抗沖擊性和耐磨性

用于密封件、絕緣體等：

Vespel® SCP-5000 是 SCP 系列中未填充的等級，使用與 SCP-5050 和 SCP-50094 相同的基礎(chǔ)聚酰亞胺。它在需要介電特性的絕緣體或需要增強高溫性能和化學(xué)相容性的密封件和閥座等應(yīng)用中具有重大優(yōu)勢。

杜邦擁有合適的材料、技術(shù)和技術(shù)資源，可幫助您設(shè)計和制造 的零件和系統(tǒng)。

Vespel® SCP-5050
具有不同屬性集的 Vespel® S 聚酰亞胺零件和形狀系列 Vespel® S 系列產(chǎn)品是高度耐用的聚酰亞胺，適用于需要出色耐熱性、低磨損和/或低摩擦、強度和抗沖擊性的苛刻應(yīng)用。

杜邦™ Vespel® SCP-5050 零件和形狀提高了高溫性能和耐磨性，可以更換金屬和石墨零件。Vespel® SCP-5050 部件和形狀可實現(xiàn)更高效、更耐用的系統(tǒng)，提高性能并降低維護(hù)成本。SCP-5050 的熱膨脹系數(shù) （CTE） 與鋼相似。

應(yīng)用
護(hù)罩是一個分段環(huán)，帶有徑向向外鉆的孔，用于噴氣發(fā)動機壓縮機內(nèi)部使用的可變?nèi)~片桿。有些是分裂的。
用于密封件、絕緣體等 Vespel® SCP-5000 是 SCP 系列中的未填充等級，使用與 SCP-5050 相同的基礎(chǔ)聚酰亞胺。它在需要介電特性的絕緣體或需要增強高溫性能和化學(xué)相容性的密封件和閥座等應(yīng)用中具有重大優(yōu)勢。
在護(hù)罩上切割凹槽以容納金屬連接環(huán)，通常帶有可磨損的密封件。
內(nèi)護(hù)罩通常漂浮在發(fā)動機軸線上。
噴氣發(fā)動機 的制造商在發(fā)動機應(yīng)用中使用 Vespel® SCP-5050 部件，提升了傳統(tǒng)聚酰亞胺部件的磨損性能，并在高溫環(huán)境中替換了金屬部件，而傳統(tǒng)聚酰亞胺由于以前的溫度限制而無法使用。典型應(yīng)用包括耐磨墊和耐磨條、止推墊圈、襯套、軸承、保險杠等。
其他航空航天用途Vespel® SCP 部件出色的耐磨性能還可以在溫度低于發(fā)動機內(nèi)部的情況下提供優(yōu)勢。
其他行業(yè) 與傳統(tǒng)聚酰亞胺和金屬軸承相比，Vespel® SCP-5050 部件在需要更高溫度能力、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性的車輛以及工業(yè)設(shè)備中具有成本和性能優(yōu)勢。在玻璃制造中，SCP-5050 表現(xiàn)出較低的導(dǎo)電性和吸油性，同時提供比石墨部件更高的抗沖擊性。
護(hù)罩通常為鋁、不銹鋼或鈦。
護(hù)罩利用襯套來增強磨損并減少可變?nèi)~片桿的摩擦。


特別警告
部件需要在預(yù)期的發(fā)動機壽命內(nèi)承受熱偏移。
如果襯套過早磨損，可能會損壞昂貴的金屬部件，例如葉片
護(hù)罩的設(shè)計需要允許同時組裝多個葉片。
護(hù)罩需要承受沖擊、負(fù)載并保持葉片的相對位置。

解決 方案
設(shè)計護(hù)罩采用輕質(zhì)、耐高溫、耐磨的 Vespel® SCP-5050 復(fù)合材料代替金屬。

特點和優(yōu)點
熱時僵硬
熱時僵硬
熱時僵硬
熱時僵硬
通過部件整合降低系統(tǒng)成本。
通過部件整合降低系統(tǒng)成本。
久經(jīng)考驗的抗沖擊性。
久經(jīng)考驗的抗沖擊性。
由于復(fù)合材料的密度較低，重量可能比鋁減輕 40%，比不銹鋼和鈦減輕 75%。
由于復(fù)合材料的密度較低，重量可能比鋁減輕 40%，比不銹鋼和鈦減輕 75%。
延長部件壽命
Vespel® SCP-5050 部件在高溫下具有優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性和耐磨性，在高溫磨損環(huán)境中比傳統(tǒng)聚酰亞胺使用壽命更長。
重量更輕
Vespel® SCP-5050 部件可讓您在更高溫的環(huán)境中更換金屬，從而減輕重量。它們在高溫下比傳統(tǒng)的填充聚酰亞胺硬得多。它們的低熱膨脹系數(shù)使您的設(shè)計更加緊密地配合和更容易管理的公差疊加。SCP-5050 部件的 CTE 與不銹鋼的 CTE 幾乎相當(dāng)。
更耐熱磨損
更耐熱磨損
通過消除襯套，減少庫存和組裝的零件。
通過消除襯套，減少庫存和組裝的零件。
的熱穩(wěn)定性
的熱穩(wěn)定性
與動態(tài)系數(shù)為 .2 或更低的金屬相比，摩擦力更低。
與動態(tài)系數(shù)為 .2 或更低的金屬相比，摩擦力更低。
更耐熱磨損
更耐熱磨損
復(fù)合材料與金屬的減振性能。
復(fù)合材料與金屬的減振性能。
提供盡可能大的子裝配體。
提供盡可能大的子裝配體。
類似金屬的尺寸穩(wěn)定性
類似金屬的尺寸穩(wěn)定性
降低成本
用 Vespel® SCP-5050 部件代替金屬可以節(jié)省初始和生命周期成本。 ? 對于襯套等零件，初始成本低于硬面或經(jīng)過特殊處理的金屬。 ? 減少對配合的高價值部件（例如噴氣發(fā)動機定子）的磨損，可以大大降低維護(hù)成本。
在超過 600 °F/315 °C 的應(yīng)用環(huán)境中，材料具有高溫能力。
在超過 600 °F/315 °C 的應(yīng)用環(huán)境中，材料具有高溫能力。
由于減少了磨損界面，整個護(hù)罩使用軸承材料，并消除了襯套壽命問題，因此部件壽命更長。
由于減少了磨損界面，整個護(hù)罩使用軸承材料，并消除了襯套壽命問題，因此部件壽命更長。



電氣性能
財產(chǎn) 價值 單位 方法
表面電阻率 體積電阻率 介電強度 ASTM D-257 歐姆/平方 歐姆·厘米 （Ohm·in） 伏特/米 （Volt/in） 4.1 x 105 約9.4 x 107 （3.7 x 107） 導(dǎo)電
介電常數(shù)，102 Hz 104 赫茲 106 赫茲 ASTM D-150 — 21.1 20.6 19.1
耗散因數(shù)，102 Hz 104 赫茲 106 赫茲 ASTM D-150 — 0.0075 0.0112 0.0165
其他屬性
財產(chǎn) 價值 單位 方法
24 小時后的吸水率 ASTM D-570 重量變化百分比 0.04
比重 ASTM D-792 — 1.76
熱性能
財產(chǎn) 價值 單位 方法
熱膨脹系數(shù) 平行 Z 軸 垂直 X-Y ASTM E-831 m/m·°C （in/in·°F） 51 x 10–6 （29 x 10–6） 16 x 10–6 （9 x 10–6）
比熱 ASTM E-1269 焦耳/千克°C （Btu/lb°F） 887 (0.212) 920 (0.22)
熱膨脹系數(shù) ASTM E-831 m/m·°C 或 m/m·K （in/in·°F） 29 x 10–6 （16 x 10–6）
導(dǎo)熱 ASTM F-433 W/mK （Btu/hr 單位為 °F） 1.65 (0.08) 1.78 (0.09) 1.38 (0.07)
磨損特性
財產(chǎn) 價值 單位 方法
摩擦系數(shù) / 無潤滑，Air 25K PV 100K 光伏 法萊克斯 — 0.20 0.08
磨損系數(shù) / 無潤滑，Air 25K PV 100K 光伏 法萊克斯 毫米-秒/MPa-m-hr （3 分鐘/英尺磅-小時） 4.0 x 10–3 （55 x 10–10） 1.9 x 10–3 （26 x 10–10）
吸水率 ASTM D-570 重量變化百分比 0.07
機械性能
財產(chǎn) 價值 單位 方法
壓縮應(yīng)變， ASTM D-695 % 13 27
負(fù)載變形，10 分鐘 24 小時 ASTM D-621 % 變形 0.00 0.04
壓縮模量 ASTM D-695 MPa （千倍壓力） 2,997 (435) 3,138 (455)
負(fù)載變形 24 小時，14 MPa （2 kpsi） ASTM D-621 % 變形 0.03
抗壓強度 ASTM D-695 MPa （千倍壓力） 154 (22) 106 (15) 219 (32) 240 (35)
壓縮蠕變，10 小時 100 小時 1000 小時 ASTM D-2990 % 0.05 0.07 0.09
彎曲模量 ASTM D-790 MPa （千倍壓力） 7820 (1130) 5270 (764) 7,800 (1,130) 5,080 (740)
拉伸伸長率 ASTM D-638 E-8 標(biāo)本 ASTM D-638 D-1708 標(biāo)本 % 2.3 3.1 2.5 5.3
10% 應(yīng)變時的壓應(yīng)力 ASTM D-695 MPa （千倍壓力） 156 (23) 73 (11) 172 (25.0) 184 (26.7)
彎曲強度 ASTM D-790 MPa （千倍壓力） 120 (17) 73 (11) 130 (19) 73 (11)
楊氏模量 ASTM D-638 E-8 標(biāo)本 ASTM D-638 D-1708 標(biāo)本 MPa （千倍壓力） 9590 (1390) 3860 (561) 8,928 (1,295) 2,931 (425)
抗張強度 ASTM D-638 E-8 標(biāo)本 ASTM D-638 D-1708 標(biāo)本 MPa （千倍壓力） 79 (11.5) 41 (6.0) 72 (10.5) 38 (5.6)
洛氏 “E” 硬度 ASTM D-785 — 12 63
泊松比 ASTM D-638 — 0.22 0.23


Vespel® 取出插件

個案研究


體 外

用于熱玻璃處理的 Vespel® SCP-5050 取出插件

Vitro 是一家 的玻璃容器制造商，總部位于墨西哥。在瓜達(dá)拉哈拉（墨西哥）的工廠，他們在生產(chǎn)特種伏特加酒瓶時遇到了制造挑戰(zhàn)。體外測試了杜邦™ Vespel® SCP-5050 取出插件，結(jié)果是顯著的改進(jìn)。

挑戰(zhàn)

為了提高工廠的可靠性和效率并降低運營成本，玻璃瓶制造商尋找經(jīng)久耐用且不會損壞玻璃的材料。傳統(tǒng)的碳石墨部件在工業(yè)中被廣泛使用，但這些部件存在破損、壽命短、吸油和檢查等問題。

總部位于墨西哥的 玻璃容器制造商 Vitro 報告稱，由于不斷破損，碳石墨取出插件只能使用 2 天，因此遇到了制造挑戰(zhàn)。這種破損導(dǎo)致了許多過程中斷，從而降低了可靠性并增加了運營成本。

解決方案

體外測試了杜邦™ Vespel® SCP-5050 取出插件，并報告稱，與 21 天不間斷運行相比，使用壽命比碳石墨長了 10 倍。

主要優(yōu)勢

杜邦™ Vespel® SCP-5050 基于專有聚合物，代表了玻璃行業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新。測試結(jié)果表明，與碳石墨相比，它的抗沖擊性提高了 75%（在 315°C （600°F） 下老化 100 小時后）。這減少了部件在制造、處理和操作過程中的破損，從而延長了接觸部件的使用壽命，提高了工藝可靠性并降低了運營成本。此外，Vespel® SCP-5050 組件具有非常低的導(dǎo)熱性、很少的吸油性和更高的耐磨性，這使其成為取出插件的理想選擇。


用于電池和氫動力汽車的高性能聚酰亞胺解決方案


作者：

Christoph Berger
杜邦公司應(yīng)用開發(fā)經(jīng)理
，位于新伊森堡（德國）

相片：

MTZextra（MTZ 雜志）




近年來，電動汽車從根本上改變了汽車行業(yè)，并帶來了許多技術(shù)挑戰(zhàn)，包括不斷增長的

對更高動力總成效率的需求。必須考慮整個傳動系統(tǒng)中的摩擦阻力，例如電動機、減速箱和差速器中的摩擦阻力，以優(yōu)化車輛的性能和行駛里程。高性能聚合物在摩擦學(xué)傳動系統(tǒng)組件中發(fā)揮著越來越大的作用，使變速箱在各種應(yīng)用中具有高性能、耐用性和效率。本文將仔細(xì)研究兩個要求苛刻的應(yīng)用：變速器中的摩擦優(yōu)化止推墊圈和水力發(fā)電推進(jìn)系統(tǒng)中的高性能密封件。

杜邦開發(fā)了一種新型材料，甚至可以承受 挑戰(zhàn)性的摩擦條件，例如高負(fù)載和極高速度的組合。

與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車相比，電動汽車往往更強大，千瓦、馬力和牛頓米的數(shù)量不斷增加。從電機到車輪的傳動系統(tǒng)不僅受系統(tǒng)功率增加的影響，還受電驅(qū)動特性的影響。圖 1 顯示了內(nèi)燃機和電動機的典型扭矩和功率曲線。電動機在低速時已經(jīng)提供 扭矩。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機相比，在傳遞扭矩時沒有離合器或換檔延遲。因此，直接通過傳動系統(tǒng)的扭矩往往更直接，因此也更高。雖然傳統(tǒng)的多速齒輪減速機沒有被使用，但制造商依靠單級或兩級的齒輪減速機，使電動機能夠在更有利和高效的高速范圍內(nèi)運行[1]。




圖 1 典型扭矩和功率曲線 （ © Victor Barreto）


基于聚酰亞胺的止推墊圈

Vespel SP 材料系列常用于制造止推墊圈。它是一種燒結(jié)聚酰亞胺，在遠(yuǎn)高于 400 °C 的分解溫度下沒有可觀察到的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點。 這種獨特的特性對于摩擦應(yīng)用至關(guān)重要，在短期邊界潤滑狀態(tài)下可能會出現(xiàn)高溫點。一個突出的例子是福伊特的 DIWA 齒輪箱，其相對轉(zhuǎn)速超過 20,000 rpm。在這些情況下，Vespel 聚酰亞胺墊圈的較低摩擦特性還有助于通過在摩擦界面處保持較低的溫度來延長連續(xù)換油之間的范圍[2]。當(dāng)潤滑水平不足時，摩擦功率損失會產(chǎn)生極高的溫度。如果使用不合適的材料，這會導(dǎo)致接觸溫度升高、熱機械效應(yīng)和隨后的熱彈性不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致過度局部磨損 [3]。

聚酰亞胺塑料的獨特性能主要是由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)，圖 2。





圖 2 Vespel SP 的化學(xué)結(jié)構(gòu) （ © 杜邦 ）


聚酰亞胺在聚合物主鏈中具有很強的共價鍵。此外，聚合物鏈之間存在分子間相互作用，提供了額外的機械穩(wěn)定性。因此，聚酰亞胺對高溫和長期變形（也稱為蠕變）表現(xiàn)出非凡的抵抗力。

Vespel S 部件通過粉末燒結(jié)獲得，可以被描述為熱固性材料。相比之下，熱塑性聚合物的機械穩(wěn)定性較差，尤其是在高溫下，并且由于其化學(xué)性質(zhì)而無法處理高接觸壓力。

由于在 條件下具有機械穩(wěn)定性，Vespel 減摩組件可以提高變速器的效率和功率密度。為了更好地了解聚酰亞胺聚合物的高性能，圖 3 顯示了比較摩擦學(xué)止推墊圈測試的結(jié)果。





圖 3 摩擦系數(shù)比較 （ © DuPont）


摩擦系數(shù) （COF） 是在不同的潤滑制度下測量的。壓力保持恒定，滑動速度逐漸增加到 27 m/s，以模擬行星齒輪箱中止推墊圈的狀況。Vespel 達(dá)到了測試終點，而其他材料由于卡住、振動或溫度突然升高至 220 °C 以上而過早失效。

在設(shè)計和選擇適合止推墊圈應(yīng)用的材料時，要考慮的另一個基本參數(shù)是所謂的“PV 極限”。PV 是表面壓力 （P） 和摩擦分量的相對速度 （V） 的乘積。材料的 PV 極限是一個失效點，通常表現(xiàn)為材料磨損率的突然增加 [4]。鋼制止推墊圈的 PV 極限通常約為 1 MPa×m/s [5]。這大大減少了它們在高性能應(yīng)用中的使用。與 Vespel 材料（高達(dá) 38 MPa×m/s）相比，所有其他測試材料在未潤滑狀態(tài)下的 PV 極限都明顯較低。測試中 好的競爭材料顯示，PV 極限幾乎低了 5 倍，接近 8 MPa×m/s。

然而，當(dāng)存在油時，會出現(xiàn)不同的情況。由磷青銅制成的止推墊圈在潤滑環(huán)境中可以承受約 16 MPa×m/s 的 PV 值，而 Vespel SP-21 級止推墊圈可以達(dá)到高達(dá) 40 MPa×m/s 的更高 PV 值。然而，隨著更嚴(yán)峻的負(fù)載和潤滑條件的增加，開發(fā)了一種新的高 PV Vespel 等級，其 PV 極限超過 55 MPa×m/s。這使得這些止推墊圈適用于最苛刻的環(huán)境。圖 4 展示了與 Vespel SP-21 和磷青銅相比，這種新牌號的 PV 性能。

行星齒輪箱是要求越來越高的一個突出例子。它們是許多現(xiàn)代電動汽車的關(guān)鍵元件，以便在狹小的安裝空間內(nèi)有效傳輸高水平扭矩并減少摩擦。



圖 4 測試結(jié)果 PV 極限比較 （ © 杜邦）


止推墊圈位于行星和行星齒輪架之間，圖 5。它們吸收軸向力并防止動態(tài)和靜態(tài)配合表面之間的接觸。與傳統(tǒng)金屬解決方案相比，Vespel 聚酰亞胺墊圈具有優(yōu)勢。它們的制造厚度可以小至 0.4 mm，從而允許同軸齒輪箱設(shè)計進(jìn)一步小型化。這反過來又有助于減小驅(qū)動軸的角度，從而提高效率和 NVH（噪聲振動粗糙度）性能并減少磨損。聚晶墊圈比傳統(tǒng)的鋼部件輕得多。

除了減少安裝空間要求外，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)重量的減輕。Vespel 優(yōu)化的摩擦和磨損性能也有助于進(jìn)一步減少 CO2排放。杜邦 Vespel 零件還可以與鋁等軟合金一起使用，從而進(jìn)一步減輕重量。

Vespel 聚酰亞胺部件不會熔化，并具有緊急操作性能，因此它也可以在稀薄和低粘度潤滑條件下運行。此外，Vespel 止推墊圈的聚合物特性提供了有利的阻尼特性，進(jìn)一步優(yōu)化了 NVH 系統(tǒng)的整體性能。金屬和聚合物溶液的磨損機制有很大不同。Vespel 將粘著磨損、卡住和微動的風(fēng)險降至 ，并且不會產(chǎn)生磨料顆粒。油槽也可以嵌入墊圈表面，以幫助在摩擦接觸區(qū)域內(nèi)保持恒定的油膜，從而顯著降低摩擦系數(shù)和扭矩?fù)p失。

耐高壓速度材料將是滿足先進(jìn)齒輪箱要求的關(guān)鍵。高滑動速度通常是齒輪箱更關(guān)鍵的方面，而 Vespel 在密封功能方面大放異彩的是耐壓性。



圖 5帶 Vespel 止推墊圈的行星齒輪架 （ © 杜邦 ）


用于氫氣應(yīng)用的聚酰亞胺基密封材料

氫氣已成為下一代燃料的有前途的候選者，因為它能夠儲存綠色能源，通過天然氣管道運輸，并用于燃料電池和內(nèi)燃機。然而，暴露于氫氣的應(yīng)用需要特殊的材料，這些材料可以抵抗氫脆并表現(xiàn)出低滲透性，同時又不會污染氫氣。在這種情況下，用于密封的材料在防止泄漏和確保系統(tǒng)安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。除了新的高 PV Vespel 牌號外，還提供已被證明非常適合氫氣應(yīng)用的共聚物。例如，Vespel SCP-5000 具有出色的耐氫性，并在高壓和超低溫等 條件下保持其機械性能。這在氫氣應(yīng)用中非常重要，因為氫氣應(yīng)用中，由于負(fù)的焦耳-湯姆遜效應(yīng)（氫氣膨脹過程中溫度升高），或者由于氫氣在氧氣（空氣）存在下通過靜電火花點燃的能力，泄漏可能會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。Vespel SCP-5000 對氫的滲透性較低，如圖 6 所示。它的性能明顯優(yōu)于其他材料，其氫滲透系數(shù)比聚醚醚酮 （PEEK） 低 26 倍。



圖 6 透氫性測試結(jié)果（由九州大學(xué)測量）（©杜邦）


Vespel 展示適當(dāng)密封性能的另一個例子是車輛中的油箱閥。即使在數(shù)百萬次循環(huán)后，這些閥門仍必須安全可靠地容納氫氣，以避免事故并確保操作安全 [6]。與某些類型的鋼相比，Vespel 沒有氫脆的跡象，并且不易快速減壓。此外，它在低溫條件 （-253 °C） 下保持相對的延展性，而聚三氟氯乙烯 （PCTFE） 等其他聚合物會變脆。

杜邦 Vespel SCP-5000 的機械性能可以概括為“柔軟但堅固”：與鋼相比，Vespel 的 5.62 GPa 低壓縮模量確保了密封性能的“柔軟”，而超過 600 MPa 的壓縮應(yīng)力極限則表明了“強”的機械彈性。這些特性轉(zhuǎn)化為在很寬的溫度和負(fù)載范圍內(nèi)良好的抗蠕變性，即使不需要增強填料。這些聚酰亞胺材料是關(guān)鍵密封應(yīng)用的理想選擇，可確保在各種條件下安全處理氫氣，包括液化氫。



結(jié)論

杜邦 Vespel 品牌下的高性能聚酰亞胺基聚合物是出色的材料，可在電氣化傳動系統(tǒng)和氫暴露應(yīng)用中展示其優(yōu)勢。Vespel 聚酰亞胺的特性對于提高未來移動出行技術(shù)的效率和可持續(xù)性非常重要。Vespel 止推墊圈以更高的允許 PV 極限突破極限，將有助于進(jìn)一步優(yōu)化齒輪箱性能，并致力于復(fù)雜齒輪箱設(shè)計的進(jìn)一步小型化。此外，在氫密封中使用聚酰亞胺有助于提高氫應(yīng)用的安全性和可靠性，這將在綠色能源儲存和分配中發(fā)揮關(guān)鍵作用。高性能聚酰亞胺具有獨特的性能和優(yōu)于其他材料的優(yōu)勢，對于提高電動汽車和氫能技術(shù)的效率和可持續(xù)性至關(guān)重要。


Vespel® SCP 高溫聚酰亞胺零件

品



在航空航天和工業(yè)應(yīng)用中，Vespel® SCP 聚酰亞胺部件擴(kuò)展了使用高溫聚酰亞胺的空間。與傳統(tǒng)聚酰亞胺相比，Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件具有更高的耐溫性和更低的熱膨脹系數(shù)。與 Vespel® SP-21 部件相比，填料技術(shù)減少了摩擦并顯著提高了耐磨性。

延長部件壽命

由于具有優(yōu)異的熱氧化穩(wěn)定性（圖 1）和高溫耐磨性（圖 2），Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件在高溫磨損環(huán)境中的使用壽命比傳統(tǒng)聚酰亞胺更長。

重量更輕

Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件通過在更高溫的環(huán)境中更換金屬來減輕重量。在高溫下，這兩種材料都比傳統(tǒng)的填充聚酰亞胺硬得多（圖 3）。它們的低熱膨脹系數(shù)允許更緊密的配合和更容易管理的公差疊加。SCP-5050 部件的 CTE 與不銹鋼的 CTE 幾乎相當(dāng)。



圖 1 的熱穩(wěn)定性


降低成本
用 Vespel® SCP-5050 或 SCP-50094 部件替換金屬可以節(jié)省初始和生命周期成本。初始成本低于硬面或經(jīng)過特殊處理的金屬磨損部件。
減少對配合的高價值部件（例如噴氣發(fā)動機定子）的磨損，可以大大降低維護(hù)成本。





圖 2.耐磨性


如何看待它們

杜邦™ Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件在航空航天和其他行業(yè)具有重大優(yōu)勢。

噴氣發(fā)動機： 的制造商在發(fā)動機應(yīng)用中使用 Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件，提升了傳統(tǒng)聚酰亞胺部件的磨損性能，并在高溫環(huán)境中替換了金屬部件，因為以前的溫度限制而沒有使用傳統(tǒng)聚酰亞胺。典型應(yīng)用包括耐磨墊和耐磨條、止推墊圈、襯套、軸承、保險杠等。



圖 3.熱時僵硬


其他航空航天用途：Vespel® SCP 部件出色的耐磨性能還可以在溫度低于發(fā)動機內(nèi)部的情況下提供優(yōu)勢。示例包括控制連桿組件、門機構(gòu)、襯套、軸承、保險杠、耐磨墊和止推墊圈。

其他行業(yè)：Vespel® SCP-5050 和 SCP-50094 部件為車輛以及需要比傳統(tǒng)聚酰亞胺和金屬軸承更高的耐溫能力、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性的工業(yè)設(shè)備提供成本和性能優(yōu)勢。

在玻璃制造中，SCP-5050 表現(xiàn)出較低的導(dǎo)熱性和吸油性，同時比傳統(tǒng)的玻璃瓶裝組件具有更高的抗沖擊性和耐磨性

用于密封件、絕緣體等：

Vespel® SCP-5000 是 SCP 系列中未填充的等級，使用與 SCP-5050 和 SCP-50094 相同的基礎(chǔ)聚酰亞胺。它在需要介電特性的絕緣體或需要增強高溫性能和化學(xué)相容性的密封件和閥座等應(yīng)用中具有重大優(yōu)勢。

杜邦擁有合適的材料、技術(shù)和技術(shù)資源，可幫助您設(shè)計和制造 的零件和系統(tǒng)。

Vespel 是杜邦公司生產(chǎn)的一系列耐用高性能聚酰亞胺基塑料的商標(biāo)。

特點和應(yīng)用
Vespel 主要用于航空航天、半導(dǎo)體和運輸技術(shù)。它結(jié)合了耐熱性、潤滑性、尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和抗蠕變性,可用于惡劣和 的環(huán)境條件。
與大多數(shù)塑料不同,即使在高溫下也不會產(chǎn)生明顯的釋氣,這使得它可用于輕質(zhì)隔熱罩和坩堝支撐。它在真空應(yīng)用中也表現(xiàn)良好,低至極低的低溫。然而,Vespel 往往會吸收少量的水,從而導(dǎo)致放置在真空中的泵時間更長。

盡管在這些特性中,有些聚合物都超過了聚酰亞胺,但它們的結(jié)合是 Vespel 的主要優(yōu)勢。

熱物理性質(zhì)
Vespel 通常用作測試熱絕緣體的導(dǎo)熱性參考材料,因為它具有高再現(xiàn)性和熱物理性能的一致性。例如,它可以承受高達(dá) 300 °C 的反復(fù)加熱,而不會改變其熱性能和機械性能。已經(jīng)發(fā)布了大量測量的熱擴(kuò)散率、比熱容和推導(dǎo)密度的表格,這些表格都是溫度的函數(shù)。
磁性
Vespel 用于 NMR 波譜的高分辨率探針,因為它的體積磁化率(Vespel SP-1 在 21.8 °C 時為 -9.02 ± 0.25×10?6[5])接近室溫下的水(20 °C 時為 -9.03×10?6 [6]) 負(fù)值表示兩種物質(zhì)都是抗磁性的.將NMR樣品周圍材料的體積磁化率與溶劑的體積磁化率相匹配,可以減少磁共振線的磁化率展寬。
制造應(yīng)用加工
Vespel 可以通過直接成型 (DF) 和等靜壓成型(基本形狀 - 板材、棒材和管材)進(jìn)行加工。對于原型數(shù)量,通常使用基本形狀以提高成本效益,因為 DF 零件的工具成本相當(dāng)高。對于大規(guī)模的CNC生產(chǎn),DF零件通常用于降低每個零件的成本,而犧牲的材料性能不如等靜壓生產(chǎn)的基本形狀。
類型
對于不同的應(yīng)用,特殊配方被混合/復(fù)合。形狀由三個標(biāo)準(zhǔn)過程生成:
壓縮成型(用于板材和環(huán));
等靜壓成型(棒材用);和
直接成型(用于大批量生產(chǎn)的小尺寸零件)。
與從壓縮成型或等靜壓形狀加工而成的零件相比,直接成型零件的性能特征較低。等靜壓形狀具有各向同性的物理性質(zhì),而直接成型和壓縮成型的形狀表現(xiàn)出各向異性的物理性質(zhì)。

性能優(yōu)勢

飛機發(fā)動機外件
杜邦™ Vespel® 可以幫助解決飛機發(fā)動機外部部件的嚴(yán)苛密封、磨損、摩擦、振動和耐熱性挑戰(zhàn)。

Vespel® 飛機發(fā)動機風(fēng)扇葉片材料
杜邦™ Vespel® 為飛機風(fēng)扇葉片耐磨條和葉片墊片提供經(jīng)過驗證的強度、耐磨性和低摩擦。

發(fā)動機部件
杜邦™ Vespel® 零件在高溫下具有持久的性能,摩擦和磨損小,是襯套、墊圈和密封圈的理想選擇。

渦輪增壓器
杜邦™ Vespel® 部件有助于減少排放,同時具有耐熱性和隔熱性,是渦輪增壓器和 EGR 系統(tǒng)的理想選擇。

Vespel® SCP-5050 減輕重量并延長裹尸布壽命

個案研究

由耐高溫的 VespelSCP-5050 復(fù)合材料制成的噴氣發(fā)動機護(hù)罩具有經(jīng)過驗證的抗沖擊性，并可能顯著減輕重量（與鋁相比減少 40%，與不銹鋼和鈦相比減少 75%）。使用 VespelSCP-5050 制成的護(hù)罩還具有更長的部件壽命，這要歸功于減少了磨損界面、整個護(hù)罩使用了軸承材料以及消除了襯套壽命問題。® ®

復(fù)合護(hù)罩提供低摩擦、耐磨的表面，可防止損壞昂貴的金屬葉片桿。此外，VespelSCP-5050 可以簡化設(shè)計和組裝，使用這種材料實現(xiàn)的重量減輕有助于提高飛機的燃油效率、航程和有效載荷能力。®

應(yīng)用

護(hù)罩是一個分段環(huán)，其孔徑向向外鉆孔，用于噴氣發(fā)動機壓縮機內(nèi)部使用的可變?nèi)~片桿。有些是分裂的。
凹槽被切成護(hù)罩以接受金屬連接環(huán)，通常帶有可磨損的密封。
護(hù)罩通常是鋁、不銹鋼或鈦。
護(hù)罩利用襯套來增強磨損并減少可變?nèi)~片桿的摩擦。
內(nèi)罩通常漂浮在發(fā)動機軸線上。
挑戰(zhàn)

如果襯套過早磨損，昂貴的金屬部件（如葉片）可能會損壞。
組件需要在預(yù)期的發(fā)動機使用壽命內(nèi)承受熱偏移。
護(hù)罩需要承受沖擊、負(fù)載并保持葉片的相對位置。
護(hù)罩的設(shè)計需要允許與多個葉片同時組裝。
更強的耐熱磨損性


杜邦 Vespel 在高溫下的耐磨性圖表

溶液

設(shè)計護(hù)罩采用輕質(zhì)、耐高溫、耐磨的 VespelSCP-5050 復(fù)合材料代替金屬。®

特點和優(yōu)勢

在超過 600F/315C 的應(yīng)用環(huán)境中具有耐高溫材料的能力?！恪?br /> 由于減少了磨損界面，整個護(hù)罩使用軸承材料，并消除了襯套壽命問題，因此延長了部件壽命。
久經(jīng)考驗的抗沖擊性。
由于復(fù)合材料的密度較低，與鋁相比，重量可能減輕 40%，與不銹鋼和鈦相比，重量可能減輕 75%。
通過消除襯套，減少需要庫存和組裝的零件。
通過部件整合降低系統(tǒng)成本。
提供盡可能大的子組件。
與動態(tài)系數(shù)為 .2 或更低的金屬相比，摩擦力更低。
復(fù)合材料與金屬的減振性能。