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Lubrificantes Krytox para aplicações aeroespaciais

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As aplicações aeroespaciais apresentam alguns dos requisitos mais exigentes quando se trata de lubrificação. Em comparação com aplicações automotivas, por exemplo, as faixas de temperatura nas quais um único lubrificante deve operar são consideravelmente mais amplas. Em aplicações aeroespaciais militares podem envolver extremos ainda maiores, além de outros requisitos como longa vida útil de armazenamento.

[id da legenda = "attachment_4227" alinhamento = "alignnone" largura = "594"] Lubrificantes PFPE para aplicações aeroespaciais (Imagem cortesia de Chemours.) [/caption]

Lubrificantes Krytox para aplicações aeroespaciais

Os lubrificantes perfluoropoliéter Krytox oferecem estabilidade térmica e baixa pressão de vapor com pesos moleculares muito baixos. Steve Johnston, Gerente de Serviços Técnicos de Lubrificantes, The Chemours Company, deu o seguinte exemplo: "Considere um avião localizado em uma pista na Arábia Saudita, onde a temperatura ambiente pode ser de 50ºC. Quando o avião atinge a altitude de cruzeiro, a temperatura é de aproximadamente -55ºC . Aplicações próximas a motores podem atingir uma temperatura operacional de >200°C, com potencial para outra absorção de 50-100°C. FALE COM UM ESPECIALISTA

Lubrificantes perfluoropoliéter (PFPE)

Os lubrificantes perfluoropoliéter (PFPE) tiveram suas primeiras aplicações aeroespaciais comerciais sob a marca Krytox em 1965 e têm estado em produção contínua pela The Chemours Company desde então. Não é surpreendente, dada a sua estabilidade térmica, o facto de serem quimicamente inertes e as suas baixas pressões de vapor com pesos moleculares muito baixos. Elementarmente, os PFPEs consistem apenas em carbono, flúor e oxigênio, com diferentes quantidades de carbono e oxigênio proporcionando propriedades diferentes. Comparados a outros lubrificantes, os PFPE são os menos comuns e mais caros. [id da legenda = "attachment_4222" alinhamento = "aligncenter" largura = "975"] Lubrificantes PFPE para aplicações aeroespaciais (Imagem cortesia de Steve Johnston/Chemours.) [/caption] Isso ocorre porque a cadeia de fornecimento de PFPE é muito mais complexa e exige muito capital em comparação com outros lubrificantes. O petróleo bruto, os monômeros dele derivados e os lubrificantes sintéticos derivados desses monômeros são produzidos em bilhões de quilogramas por ano. O Krytox, por outro lado, é produzido a partir de fluoreto de cálcio (Fluorspar) convertido em ácido fluorídrico (HF). O HF é então usado para produzir hidroclorofluorocarbonetos de 1 carbono que são convertidos em tetrafluoroetileno (TFE) ou hexafluoropropileno (HFP). Os PFPE são então produzidos a partir destes monômeros, diretamente ou através de monômeros adicionais. A cada passo, o volume diminui, portanto, acoplar o pequeno volume ao processamento adicional faz com que o preço aumente. Isto limita as aplicações em que o PFPE pode competir, como a aeroespacial, onde existe um grande mercado. “Existem boas razões pelas quais os lubrificantes especiais projetados para aplicações aeroespaciais e de aviação tendem a ser mais caros”, disse Bob Moffett, Consultor Sênior de Serviços Técnicos da The Chemours Company. “Esses produtos geralmente exigem grandes esforços de desenvolvimento – medidos em anos – e as aplicações geralmente exigem volumes muito pequenos – às vezes apenas dezenas de quilogramas por ano”.

Principais propriedades dos PFPEs Lubrificantes PFPE para aplicações aeroespaciais

As falhas de componentes em aplicações aeroespaciais podem ser catastróficas, não apenas em termos dos custos de capital das próprias peças, mas também devido aos custos de reparação auxiliares e aos riscos de segurança que geram. A volatilidade é especialmente importante em aplicações espaciais, uma vez que o lubrificante deve ser capaz de operar no vácuo . Muitas aplicações espaciais exigem lubrificantes que possam funcionar durante toda a vida útil do componente , pois nunca haverá oportunidade de relubrificação. “Muitos lubrificantes usados ​​em aeronaves também podem ser usados ​​em aplicações terrestres mais mundanas, mas essas aplicações terão algumas características importantes de desempenho em comum com aplicações aeroespaciais e aeronáuticas ”, disse Bob, “como a capacidade de contribuir com um valor muito alto”. no desempenho, muitas vezes diretamente relacionado à segurança, em condições muito exigentes." Existem várias propriedades importantes dos lubrificantes Krytox que os tornam adequados para aplicações aeroespaciais.

  • Eles não queimarão nem suportarão combustão, mesmo em oxigênio completamente líquido ou gasoso .
  • Os vários graus de lubrificantes Krytox cobrem uma ampla faixa de temperatura de -75°C a +360°C contínua, com picos em temperaturas acima de 400°C.
  • Os lubrificantes Krytox não se degradam nem se decompõem na presença de produtos químicos agressivos e oferecem longa vida útil do lubrificante sem potencial para depósitos de carbono.
  • Sua alta espessura de filme lubrificante protege sob altas cargas e em uma ampla faixa de velocidades .
  • São compatíveis com a maioria dos elastômeros, polímeros e uma ampla gama de metais, além de serem inofensivos, não tóxicos e completamente inertes quimicamente .
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[id da legenda = "attachment_4224" alinhamento = "alignright" largura = "426"] Lubrificantes PFPE para aplicações aeroespaciais (Imagem cortesia de Steve Johnston/Chemours.) [/caption]

Fabricação e teste de graxas Krytox

A receita das graxas Krytox geralmente consiste em três ingredientes básicos: óleo Krytox PFPE, polietrafluoroetileno Teflon (PTFE) e vários aditivos. Esses aditivos incluem compostos antidesgaste ou anticorrosivos, como nitrato de sódio; Compostos para ambientes de extrema pressão, como dissulfeto de molibdênio; E outros aditivos adaptados a aplicações específicas. As graxas Krytox são testadas usando vários procedimentos padrão da indústria para avaliar a vida útil da graxa, incluindo métodos de teste ASTM D-3336 e SKF R0F+. O primeiro procedimento é girar um rolamento SAE No. 204 a 10.000 ou 20.000 rpm em uma temperatura de teste elevada. Usando fusos do tipo CRC, uma carga axial de 5-15 libras (22-67N) e uma carga radial de 15 libras (67N) são aplicadas ao rolamento. O ciclo de teste é de 20 horas e 4 horas de descanso para a temperatura de teste exigida. O resultado do teste é indicado em termos do número cumulativo de horas que o rolamento operará sem exceder o ponto de ajuste de sobrecarga do motor, o ponto de ajuste de sobrecarga de torque ou o limite de superaquecimento. Você pode ver os resultados do teste ASTM D-3336 em uma graxa Krytox em comparação com graxas padrão para rolamentos de motores elétricos abaixo: Lubrificantes PFPE para aplicações aeroespaciais O método de teste de vida útil da graxa para rolamentos SKF R0F+ envolve a operação de cinco grupos de dois rolamentos. Diferentes tipos e tamanhos de rolamentos podem ser usados ​​em velocidades entre 5.000 e 25.000 rpm e em temperatura ambiente até um máximo de 230°C. As cargas pneumáticas nesses rolamentos podem ser ajustadas entre 50 – 900 N radialmente e 100 – 1.100 N axialmente. Os rolamentos funcionam até a falha, sendo válidos para a “distribuição estatística de vida de Weibull” após apenas um teste. Você pode ver os resultados dos testes SKF R0F+ em rolamentos de esferas 6204 para uma graxa Krytox versus graxas padrão abaixo: Lubrificantes PFPE para aplicações aeroespaciais


Aplicações aeroespaciais comuns para lubrificantes PFPE

Lubrificantes perfluoropoliéter têm sido usados ​​em diversas aplicações aeroespaciais, incluindo:

  • Juntas para acoplamento do sistema de oxigênio, válvulas, reguladores, etc.
  • Motores de foguete de combustível líquido e sistemas de apoio terrestre
  • Instrumentos, giroscópios e gimbals
  • Selos, válvulas e sistemas pneumáticos
  • Rolamentos
  • Guias roscadas e parafusos de esfera
  • Atuadores eletromecânicos
  • Acoplamentos para eixos estriados para motores auxiliares
  • Lubrificante não condutor para vedação de conectores elétricos
  • Sensores infravermelhos e ópticos

FALE COM UM ESPECIALISTA Existem também vários exemplos específicos de aplicações de graxa Krytox:

  • A graxa Krytox 283AD é usada no eixo de partida dos motores da série PW 400 e é o único produto aprovado para esta aplicação. A graxa Krytox 250AD é aprovada para ranhuras de bombas de combustível e hidráulicas em motores PW para aeronaves A330, A340 e A380. A Chemours também está trabalhando atualmente com um importante OEM na próxima geração de graxas para lubrificar eixos de bombas de combustível.
  • A graxa Krytox AGL 683 foi desenvolvida especificamente para rolamentos de atuadores eletromecânicos, engrenagens e fusos de esferas. É aprovado para dispositivos em sistemas de ar condicionado de cabine e geração de nitrogênio. A graxa semifluida leve foi projetada para lubrificação duradoura em uma faixa de temperatura de -70°C a +180°C e é formulada especificamente para torque de partida em baixa temperatura com um pacote de aditivos projetado para anticorrosão.
  • A graxa Krytox AGL 829 foi desenvolvida como uma graxa retardadora de chamas para motores de empuxo reverso para eliminar a necessidade de revestimentos externos contra incêndio. A graxa leve para caixas de engrenagens foi projetada especificamente para ser um lubrificante de vedação vitalício para aplicações de baixa temperatura (-60°C) que estão sujeitas a altas vibrações e cargas.
  • O Krytox Krytox XHT-BDX é especificado para anéis de vedação e acoplamentos flexíveis em sistemas de controle ambiental usados ​​para direcionar o ar quente do motor para descongelamento de asas e cauda. Os componentes nesta aplicação observam regularmente temperaturas de 315°C.

[id da legenda = "attachment_4225" alinhamento = "aligncenter" largura = "942"] Lubrificantes PFPE para aplicações aeroespaciais Corte do F-35 (Imagem cortesia de Charles R. Davis / USAF.) [/caption] Uma das aplicações mais interessantes para lubrificantes PFPE está no F-35 em sua decolagem e pouso vertical (STOVL). Neste caso, os lubrificantes Krytox para temperaturas extremas são usados ​​para as passagens de escape, engrenagens de transmissão e atuadores, em todos os casos normalmente excedendo 320 ° C. O F-35 também fornece um exemplo de uso de lubrificantes PPFE para melhorar o desempenho de lubrificantes tradicionalmente não lubrificados. materiais, como a palheta de acionamento variável para as palhetas “Vespel” encontradas no ventilador do elevador F-35.


Lubrificantes PFPE no setor aeroespacial

A falha em aplicações aeroespaciais não é uma opção, especialmente porque as condições operacionais no setor aeroespacial podem ser severas. A lubrificação inadequada ou lubrificantes que não funcionam conforme o esperado podem levar ao aumento do tempo de inatividade para manutenção da aeronave e falhas de componentes. “Em aviões, a falha não é uma opção no transporte de tripulantes e passageiros”, disse Chad Warriner, engenheiro de serviços técnicos da The Chemours Company. "A confiabilidade e o desempenho da aeronave devem estar próximos de 100 por cento. Com uma confiabilidade quase perfeita, o custo de operação e manutenção entra em jogo. Durações mais longas entre intervalos de lubrificação resultam em menos tempo de inatividade e menos perda de produtividade. O que, por sua vez, pode ser transmitido em economia para o cliente." Lubrificantes PFPE para aplicações aeroespaciais A combinação de estabilidade térmica, inércia química e a capacidade de trabalhar em baixas pressões de vapor com pesos moleculares muito baixos torna os lubrificantes Krytox ideais para uma ampla variedade de aplicações. aplicações militares. Dos elementos do motor às válvulas do tanque de combustível e aos mecanismos de ajuste do assento, o Krytox é a única maneira de voar. FALE COM UM ESPECIALISTA Para obter mais informações sobre os lubrificantes Krytox , visite o site da The Chemours Company . Artigo escrito por: James Anderton Traduzido por: Antala Industria

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