Vespel® :le matériau aérospatial

DuPont Vespel® Polyimide

Vespel® est le nom commercial de DuPont pour un groupe de matériaux utilisés pour fabriquer une grande variété de composants. Ceux-ci incluent des fixations telles que des vis, des rondelles plates, des écrous hexagonaux, des vis à tête hexagonale, etc. Vespel® est utilisé pour fabriquer des pièces personnalisées telles que des joints de vanne, des rondelles de butée, des pointes d'axe et des bagues de guidage d'actionneur. Il s'agit d'un plastique haute performance utilisé principalement dans les applications semi-conductrices, aérospatiales et de transport. Dans ce blog, nous nous concentrerons sur l'utilisation de Vespel® dans l'industrie aérospatiale. En particulier, nous discuterons de l'utilisation des grades SP1 et SP21 du matériau dans les sièges et joints d'étanchéité pour vannes.

Les métaux sont considérés comme des matériaux rigides avec un module relativement élevé. Les joints de vanne métal sur métal peuvent empêcher les deux pièces d'accouplement de se conformer aux très petites irrégularités entre elles. Par conséquent, des chemins de fuite peuvent se produire. De plus, les composants métalliques qui doivent glisser ensemble peuvent également provoquer des fielures, en particulier dans les cas où les lubrifiants liquides ne peuvent pas être utilisés. Les débris de grippage peuvent provoquer une contamination et, par conséquent, le système ne fonctionnera pas correctement. Un grippage excessif pourrait entraîner le grippage et la défaillance de la vanne.

Ingénierie thermoplastiques

Les thermoplastiques techniques hautes performances ont un module modéré à température ambiante. Par conséquent, à température ambiante, les composants fabriqués à partir de ces thermoplastiques tels que le nylon, le PCTFE et le PEEK se conforment à des irrégularités mineures dans la surface de contact métallique. Ces plastiques peuvent également avoir un faible frottement lorsqu'ils glissent contre une surface métallique. La vanne fonctionnera en douceur avec une durée de vie prolongée.

Cependant, lorsqu'ils sont utilisés dans des applications à très haute température, ces plastiques deviennent mous et présentent un fluage et une relaxation de contrainte accélérés. Au fil du temps, ils peuvent également se dégrader et devenir cassants. Les thermoplastiques peuvent également avoir des taux élevés de dilatation thermique assez différents de la ou des pièces métalliques correspondantes. Cela peut provoquer des fuites dans la vanne et une défaillance potentielle de la vanne.

De plus, la plupart de ces mêmes thermoplastiques ne fonctionnent pas bien à des températures extrêmement basses. Ils peuvent devenir raides et cassants. Lorsque les températures cryogéniques sont combinées à des charges de compression comme dans les vannes, le joint en plastique peut même se fissurer et donc la vanne finira par échouer.

 Vespel® SP1 est la résine non chargée. Il expose :

• excellentes caractéristiques d'isolation électrique
• résistant à la relaxation du stress
• isolation thermique supérieure
• stabilité thermique
• température de service continu – températures cryogéniques jusqu'à 260 °C (500 °F)
• résistant au fluage
• léger par rapport aux métaux
• excellentes performances d'usure et de friction
• résistant aux chocs
• maintient davantage son module apparent au fil du temps
• ne nécessite pas de lubrification externe
• taux de dilatation et de contraction thermiques faibles et constants.

SP21 est le grade de Vespel® chargé à 15 % de graphite. Il possède toutes les propriétés du grade non chargé SP1 et :

• un coefficient de frottement plus faible améliorant sa stabilité dimensionnelle
• est compatible avec les systèmes à oxygène liquide
• température d'allumage automatique élevée

DuPont® Vespel® SP1 est un polyimide thermodurcissable. Il maintient un module (rigidité) important même à des températures aussi élevées que 260 °C (500 °F) avec des températures à court terme atteignant 900 °F. Il conserve une grande partie de son module apparent au fil du temps, même dans les applications où une pression élevée et des températures élevées sont impliquées . Cela en fait un excellent choix pour les sièges de soupapes et les joints dans les applications aérospatiales. Il fonctionnera également bien à des températures cryogéniques.

Utilisations de Vespel ® SP21 :

Certaines vannes aérospatiales doivent fonctionner haut dans l'atmosphère, dans des climats polaires ou dans l'espace. Par conséquent, les joints sont exposés à des températures extrêmement froides. Le PCTFE, qui est un matériau de siège de soupape courant, deviendra cassant à des températures inférieures à 150 kelvins. La résistance à la compression de la nuance Vespel® SP21 en particulier reste constante lorsqu'elle est refroidie à des températures cryogéniques. Par conséquent, les joints conservent leur ductilité et sont capables de maintenir une étanchéité à haute pression sans présenter de rupture fragile.

D'autres qualités de Vespel® ont été approuvées par la NASA pour différentes utilisations de vannes d'engins spatiaux hautes performances, y compris le moteur Ares I Upper Stage J-2X.

Il est important d'évaluer les conditions dans lesquelles les pièces Vespel® doivent fonctionner, telles que les sujets traités ci-dessus, mais également les produits chimiques présents et tout autre facteur. Cela vous aidera à décider lequel des nombreux grades de Vespel® conviendra le mieux à votre application.

Remarque :N'utilisez pas Vespel® dans des applications médicales dans lesquelles le matériau est implanté dans le corps humain ou entre en contact avec des fluides ou des tissus corporels internes.

Impressions, pièces ou problèmes ?