Liejamas PEEK/PEI ir CNC apdirbintas aliuminis aviacijos gaminiams: kas laimi pagal svorį ir stiprumą

Ar specifinį stiprumą nustato polimerio markė, ar technologija?

Tik tankis vienas savaime daro polimerą privalumą, tačiau specifinis stiprumas — tempimo stiprumas, padalintas iš tankio — yra skaičius, kuris pakeičia metalo ar plastiko pasirinkimą¹⁶. Toje pačioje lyginimo lentelėje nepluoštuotas PEEK yra žemiau 6061-T6, o 30% anglies pluošto PEEK — aukščiau jo, todėl verdantą nustato armavimo markė, o ne liejimo technologijos pasirinkimas¹⁶.

Laikykite šią lentelę atrankine įvestimi: reikšmės yra paskelbtos kaip tipiniai diapazonai, kurie skiriasi priklausomai nuo tiekėjo, orientacijos ir apdirbimo metodo, ir turi būti patikrinti pagal aktualų medžiagos duomenų lapą prieš baigiant projektavimą¹⁶.

Kiek svorio detalė iš tikrųjų gali sutaupyti?

Quotuojami du skirtingi sutaupymai, ir juos reikia laikyti atskirai. Pirmasis — tik tankio: nepluoštuoto PEEK tankis yra maždaug 48% aliuminio tankio, o tai geometriškai identiškam gaminiui gali duoti 50-85% masės sumažinimą, netgi neįtraukiant jokių projektavimo laisvės privalumų¹⁹.

Antrasis — detalių konsolidavimas. Vienas liejimo gamintojas aprašo konstrukcinį laikiklį, kuriam anksčiau reikėdavo 5 frezuotų aliuminio detalių ir 15 tvirtinimo elementų, o dabar visa tai liejama kaip viena konstrukcija, o bendras svorio sumažinimas siekia 30-50%¹⁴.

Antrasis skaičius mažesnis, nes jis apibūdina visą konstrukciją, o ne vieno detaliaus vietoj kitą pakeitimą. Atskiru teiginiu nurodoma, kad aviacijos laikikliai, pakeisti iš aliuminio į PEEK ar CF-PEEK, sutaupo 60-75% detalių svorio ir nepraranda sertifikuotų savybių¹⁹.

Prieš įtraukdami tiekėjo skaičių į komparatyvinį tyrimą, paklauskite, kokį pagrindą jis naudoja.

Ar eksploatacijos temperatūra patenka į polimero diapazoną?

Ilgalaikės eksploatacijos temperatūra gali nulemti pasirinkimą dar nekalbant apie kainą. PEEK ir PEI nurodomi 170-250C ilgalaikės eksploatacijos temperatūra⁹, o PEEK stulpelis lyginimo lentelėje duoda 250-260C¹⁶.

Aliuminis 6061-T6 toje pačioje lentelėje nurodomas 150-200C¹⁶. Jei jūsų komponentas veikia karštai, tikrinkite polimero ilgalaikės eksploatacijos reikšmę pagal faktinę temperatūrą, o ne pagal trumpalaikį piko vertę.

Taip pat atkreipkite dėmesį, kad šaltiniai nepateikia savybių išlaikymo kreivių šiame diapazone — todėl paprašykite medžiagos tiekėjo duomenų apie savybių išlaikymą jūsų eksploatacijos temperatūroje.

Ar apimtis pateisina PEEK liejimo įrankius?

PEEK liejimo ekonomiką lemia dervos kaina ir įrankiai. Žaliavos kaina nurodoma $60-120/kg nepluoštuotai ir $80-200/kg su pluoštu, įrankiai turi 20-40% priedą lyginant su standartinėmis P20 formomis, o vieno gaminio gamybos sąnaudos yra 8-15x didesnės nei atitinkamo ABS gaminio²⁵.

CNC apdirbimas, priešingai, aprašomas kaip ekonomiškas vienetinėms ir vidutinės apimties gamyboms, su apribojimais sudėtingai detalių geometrijai³. Praktinis klausimas yra, kiek detalių perkate: nė vienas šaltinis šiame rinkinyje nurodo atsipirkimo kiekio ribos tarp PEEK liejimo ir aliuminio CNC.

Todėl sudarykite savo palyginimą iš pateiktos įrankių kainos, pateiktos vieno gaminio kainos ir metinio kiekio.

Kokį leistinį nuokrypį ir paviršiaus apdailą reikalauja brėžinys?

Nustatykite leistino nuokrypio ir paviršiaus apdailos reikalavimą prieš pasirinkdami technologiją. PEEK apdirbti sunku: jo lyginimo temperatūra apie 341C reiškia, kad pjovimo šiluma greitai neišsisklaido, o pusiau kristalinta struktūra gali atpalaiduoti įtempį, todėl detalės juda po to, kai medžiaga pašalinama²⁰.

Detalės gali praeiti kontrolę, o po kelių valandų ar dienų iškrypti arba prarasti plokštumą, o su anglies ar stiklo pluoštu markės gali susidaryti mikrodangos arba kraštų skeldėjimas³². Jei liejate ir tada frezuojate kritinius elementus, užplanuokite šią elgseną į technologinio maršruto ir kontrolės terminus.

• ✓Patvirtinkite su liejimo gamintoju pasiekiama liejimo leistinį nuokrypį ir paviršiaus šiurkštumą jūsų konkrečiai PEEK/PEI markei — šaltiniai nepateikia liejamų PEEK leistinų nuokrypių duomenų.
• ✓Jei reikia paskesnio apdirbimo, paklauskite, kaip dirbtuvė valdo pjovimo šilumą ir vidinių įtempių mažinimą PEEK.
• ✓Nurodykite, kada matmenys matuojami — iš karto po apdirbimo arba po įtempių atsipalaidavimo — ir reikalaujite, kad kontrolė atitiktų.
• ✓Su pluoštu markėms paklauskite, kaip tikrinamos ir kaip priimamas sprendimas dėl kraštų mikrodangų ir skeldėjimo.
• ✓Palyginkite brėžinio siauriausius elementus su aviacijos CNC etalonais, tokiais kaip ±0.0127 mm tikroji padėtis ir Ra 0.4 um guolių įvorėse, ir patvirtinkite, kad pasirinktas maršrutas juos gali išlaikyti.

Kokius kvalifikacijos dokumentus turi pateikti tiekėjas?

AS9100D nurodomas kaip pagrindinis aviacijos kokybės valdymo standartas, o ginkluotės prekėms reikalingas ITAR registravimas; tiekėjas turėtų galėti pateikti sertifikato numerius ir galiojimo datos patikrai²⁹. Liejimo pusėje vienas liejimo gamintojas deklaruoja AS9100 atitikimą su Atitikties sertifikatu ir Medžiagos bandymų ataskaitomis kiekvienai gamybos partijai⁹.

Paprašykite dokumentų, kurių jūsų programai iš tikrųjų reikia, ir kol nepamatysite sertifikatų, laikykite polimerinio maršruto atsekamumo deklaracijas tiekėjo pozicija.

• ✓Paprašykite tiekėjo AS9100D sertifikato numerį ir galiojimo datą.
• ✓Patikrinkite, ar detalė yra ginkluotės prekė, kuriai reikalingas ITAR registravimas.
• ✓Liejamiems gaminiams reikalaujite CoC ir MTR kiekvienai partijai ir patikrinkite, ar juose nurodyta jūsų dervos partija.
• ✓Atskira paprašykite degimo, dūmų, toksikškumo ir medžiagos leistinųjų duomenų — šaltiniai šiame rinkinyje jų neapima nė vienu maršrutu.

Kokią eksploatacijos riziką kiekvienas maršrutas turi?

Šaltiniai labiau apibūdina proceso riziką nei eksploatacijos laiko riziką. Polimerio pusėje blogai kontroliuojamas PEEK apdirbimas pasireiškia iškrypimu, kraštų pažeidimu, vidine įtampimi ir matmenų slinkimu, kurį medžiagos tiekėjas sieja su perdirbimu, atliekomis ir ilgesniais gamybos terminais³².

Aliuminio pusėje vienas liejimo gamintojas teigia, kad tradicinis CNC apdirbimas aviacijos aliuminio palieka apie 80% žaliavos atliekoms, palyginti su beveik galutinio dydžio liejimu¹⁴. Nė vienas iš šių skaičių jums nepasako, kaip detalė elgiasi nuovargio, smūgio, drėgmės, UV ar šliaūžimo sąlygomis — šiame šaltinių rinkinyje nėra lyginamųjų PEEK/PEI ir aliuminio patvarumo duomenų.

Todėl gaukite juos iš medžiagos tiekėjo arba iš savo bandymų programos, kol tvirtinate skrydžio kritinę detalę.

Kur specifinio stiprumo skaičiai nesutaria

Įspūdis, kad PEEK lenkia aliuminį, nėra šaltinių ginčas — tai viena lyginimo lentelė, rodanti dvi skirtingas markes¹⁶. Eilutes skaitykite pagal konkrečią markę ir pasirinkite eilutę, atitinkančią medžiagą, kurią ketinate nurodyti.

Before you request a quote

• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.