Jūs redzat, ka šis jautājums tagad uznirst biežāk, īpaši no inženieriem, kuri cenšas līdzsvarot veiktspēju ar ilgtspējības pilnvarām. Tūlītējs pieņēmums bieži ir tāds, ka derēs jebkura plastmasas starplika vai ka “zaļš” automātiski nozīmē bioloģiski noārdāmu vai kompostējamu. Šeit notiek pirmā kļūda. Zaļo tehnoloģiju lietojumos — iedomājieties saules enerģijas izsekotāju uzstādīšanu, vēja turbīnas komponentu izlīdzināšanu vai EV akumulatoru komplektu — materiāls nav tikai pildviela; tā ir kritiska saskarne. Tam ir jāiztur UV noārdīšanās, elektrolītu vai tīrīšanas līdzekļu ķīmiskā iedarbība, pastāvīga termiskā cikliskums un jāsaglabā tā izmēru stabilitāte slodzes laikā gadu desmitiem. Neveiksme šeit nav neliela neērtība; tas var izraisīt neatbilstību, stresa lūzumus vai sistēmas neefektivitāti, kas pilnībā samazina pašas tehnoloģijas ieguvumu videi. Tātad patiesais jautājums nav tikai par plastmasas starplikas nepieciešamību. Tas ir par pareizā polimēra noteikšanu naidīgai, ilgstošai videi.
Materiālu labirints: tas nekad nav tikai plastmasa
Sākumā mēs to iemācījāmies cietajā veidā. Klients montēja lielas saules enerģijas montāžas konstrukcijas un izmantoja parastu, komerciāli pieejamu neilona starpliku. Uz papīra tas izskatījās labi - laba izturība, pienācīga nodilumizturība. Taču 18 mēnešu laikā tuksneša instalācijā tika saņemti ziņojumi par starplikas plaisāšanu un deformāciju. Problēma? Mitruma absorbcija. Neilons iesūc ūdeni no gaisa, kas laika gaitā maina tā izmērus un samazina stingrību. Šajā sausajā vidē dienas un nakts termiskās svārstības ievilka un izvilka mitrumu, liekot tam ložņāt. Paneļu izlīdzināšana novirzījās, izraisot izmērāmu enerģijas ieguves kritumu. Tas bija klasisks materiāla neatbilstības gadījums, kas specifikāciju lapā izskatījās pareizi, bet laukā neizdevās.
Šī pieredze mūs mudināja uz stabilākiem inženiertehniskajiem polimēriem. Āra vidē ar augstu UV starojumu mēs tagad gandrīz vienmēr skatāmies uz tādiem materiāliem kā izturīgas plastmasas starplikas izgatavots no UHMW-PE (īpaši augstas molekulmasas polietilēna) vai noteiktu šķiru polipropilēna. Tiem ir lieliska ķīmiskā izturība, gandrīz nulles mitruma absorbcija un raksturīga eļļošana, kas ir lieliska uzstādīšanai un novērš galvanisko koroziju, ja tos izmanto starp dažādiem metāliem. POM (acetāls) ir vēl viens sāncensis par tā izmēru stabilitāti un stingrību, taču jums ir jābūt uzmanīgiem ar tā ilgstošo UV izturību - tam bieži ir nepieciešamas stabilizējošas piedevas.
Galvenais ir apstrādāt starpliku kā nodiluma sastāvdaļu. Jūs ne tikai meklējat uzstādīšanu; jūs meklējat saules enerģijas fermas 25 gadu kalpošanas laiku vai vēja turbīnas pārnesumkārbas 20 gadus. Polimēram ir jāiztur aukstā plūsma (šļūde) pastāvīgā spiedienā. Šeit trūkst datu lapu. Jums ir jāaplūko ilgtermiņa spiedes sprieguma-deformācijas līknes jūsu darba temperatūras diapazonā, nevis tikai īstermiņa mehāniskās īpašības. Daudzi piegādātāji nevar sniegt šos datus, kas ir galvenais sarkanais karogs.
Kāpēc metāls ne vienmēr ir atbilde (un kad tā ir)
Stiprinājumu un precīzo detaļu pasaulē noklusējums bieži ir metāls. Tas ir zināms, tas ir spēcīgs, tas ir pārbaudāms. Tāds uzņēmums kā Hebei Dewell Metal Products Co, Ltd (jūs varat atrast viņu portfolio vietnē https://www.dewellfastener.com) pamatoti izveidoja savu reputāciju uz metāla stiprinājumiem un detaļām. Viņi ir liels uzņēmums Yongnian pilsētā, Ķīnas standarta detaļu rūpniecības centrā, tāpēc viņi zina metalurģiju. Taču zaļajās tehnoloģijās plastmasas izolācijas īpašības daudzos gadījumos nav apspriežamas. Metāla starplikas izmantošana EV akumulatora modulī var radīt novirzītu strāvas ceļu vai siltuma tiltu, apdraudot drošību un efektivitāti.
Tomēr metāla pilnīga atlaišana ir kļūda. Ir hibrīda pieejas. Dažreiz nerūsējošā tērauda starplikas ar polimēra pārklājumu vai laminātu nodrošina perfektu spiedes stiprības un elektriskās izolācijas sajaukumu. Izaicinājums kļūst par piegādātāja iegūšanu, kas spēj tikt galā ar abām šī vienādojuma pusēm — precīzo metālapstrādi un polimēru pielietošanas pieredzi. Tā ir plaisa tirgū. Lielākā daļa uzņēmumu ir speciālisti vienā materiālu jomā.
Šeit saruna ar piegādātāju kļūst reāla. Kad jūs runājat ar uz metālu orientētu ražotāju, viņu instinkts varētu būt piedāvāt apzīmogotu nerūsējošā tērauda risinājumu. Saruna ir jāvirza uz vides un elektriskajām prasībām. Vai viņi var iegūt pareizo polimēru vai sadarboties? Vai viņi saprot nepieciešamos novecošanas testus? Tāds uzņēmums kā Dewell ar savu pētniecības, attīstības un ražošanas integrāciju ir spējīgs orientēties šajā jomā, taču klientam ir jāvada specifikācijas, kas pārsniedz tradicionālo.
Velns detaļās: uzstādīšana un pēršana reālajā pasaulē
Pareiza materiāla norādīšana ir tikai puse no panākumiem. Starplikas uzstādīšana bieži nosaka tā likteni. Esmu redzējis, kā skaisti norādītās UHMW-PE starplikas tiek sabojātas, jo uzstādīšanas komanda izmantoja trieciena uzgriežņu atslēgu, lai nospiestu skrūvi, radot pietiekami daudz berzes siltuma, lai lokāli izkausētu un deformētu plastmasu. Starplikas materiāls ir jāsavieno pārī ar pareizo uzstādīšanas protokolu — bieži vien ar kontrolētu griezes momenta procedūru.
Vēl viena aizmirstā detaļa ir malu apstrāde. Šķērsgriezums ar asu, tīru malu daudz labāk izturēs plaisu rašanos nekā tas, kura mala ir nobružāta, nospriegota sliktas kvalitātes štancēšanas vai griešanas procesa rezultātā. Plānām starplikām tas ir ļoti svarīgi. Jūs lūdzat šim mazajam plastmasas gabalam izturēt punktveida slodzi no skrūvju galvām un vienmērīgi sadalīt to. Bojāta mala ir neveiksmes punkts, kas gaida, kad tas notiks.
Tad ir jautājums par tolerances sakraušanu. Zaļo tehnoloģiju komplektos jums var būt liets metāla korpuss, mehāniski apstrādāta sastāvdaļa un plastmasas starplikas. Ja starplikas biezuma pielaide ir pārāk vaļīga, jūs vai nu nesasniedzat vajadzīgo izlīdzinājumu, vai arī jūs pārāk noslogojat mezglu, mēģinot aizvērt pārāk lielu spraugu. Attiecībā uz kritiskām saskarnēm mēs pārgājām uz starplikām ar pielaidi +/- 0,1 mm vai stingrāk, kas bieži nozīmē pāreju no lētām, lielapjoma starplikām uz piegādātāju, kas ir precīzāks.
Sourcing un zaļās verifikācijas galvassāpes
Ikviens vēlas ilgtspējīgu produktu. Bet par a izturīgs plastmasas starplikas, ko īsti nozīmē zaļš? Vai tas ir pārstrādāts saturs? Vai tas ir polimērs, kas iegūts no bioloģiskiem avotiem? Vai tas tikai nodrošina zaļo tehnoloģiju? Šis ir neskaidrs apgabals. Izmantojot starpliku ar 30% pēcpatērēšanas pārstrādāta satura, tas izklausās lieliski, līdz atklājat, ka pārstrādātā straume ir nekonsekventa, apdraudot polimēra ilgtermiņa noturību pret laikapstākļiem. Neveiksmes risks ir pārāk augsts.
Praktiskāka un, iespējams, ietekmīgāka zaļā pieeja ir ilgmūžība. Zaļākā sastāvdaļa ir tā, kas nekad neizdodas un nekad nav jānomaina, izvairoties no oglekļa izmaksām, kas saistītas ar servisa izsaukumu, jaunu daļu un utilizāciju. Tāpēc, norādot neapstrādātu, augstas veiktspējas polimēru, kas garantē 25 gadu kalpošanas laiku, var būt labāks tīrais vides rezultāts nekā starplikas ar pārstrādātu saturu, kas sabojājas 10 gadu laikā. Šī ir neērta patiesība, kas ir pretrunā vienkāršiem mārketinga apgalvojumiem.
Veicot piegādi, jums ir jāpārbauda piegādes ķēde. Vai ražotājs var nodrošināt partiju konsekvences sertifikātus? Vai tie pievieno UV stabilizatorus, antioksidantus un hidrolīzes inhibitorus konkrētajai lietošanas videi? Piemēram, piekrastes vēja turbīnās izturība pret sāls izsmidzināšanas koroziju ir būtiska metāliem, bet attiecībā uz plastmasām ir jāuztraucas par sāls izraisītu polimēru ķēžu degradāciju. Ne visi piegādātāji domā tādā līmenī.
Piemērs: neliela uzvara un ilgstoša problēma
Mēs uzvarējām ar klientu, kurš montēja spēka elektroniku saules enerģijas invertoriem. Viņiem vajadzēja starpliku, lai izolētu siltuma izlietni no šasijas. Viņi izmantoja lētu PVC paplāksni, kas termiski noārdījās un kļuva vadoša. Mēs tos nomainījām uz precīzi apstrādātu poliimīda (PI) starpliku. Tas ir dārgāks par gabalu, taču tam ir nepārtraukta darba temperatūra virs 250 ° C, lieliska dielektriskā izturība un tas nelīst. Lauka atteices līmenis šim mezglam samazinājās līdz nullei. Izmaksas tika absorbētas, novēršot garantijas remontu.
Bet šeit ir ieilgusi problēma, kuru mēs neesam pilnībā atrisinājuši: krāsa. Kvalitātes kontrolei un drošībai inženieri bieži vēlas dažādu biezumu starplikas ar krāsu kodiem. Tomēr pigmenti, ko izmanto plastmasu krāsošanai, dažkārt var darboties kā degradācijas aģenti, īpaši ultravioletā starojuma ietekmē. Koši zils vai sarkans starplikas var izskatīties lieliski rūpnīcā, bet krīts un ātri izbalināt saulē, potenciāli to vājinot. Atrast piegādātāju, kas izmanto UV stabilas krāsu galvenās partijas, kas ir saderīgas ar bāzes polimēru, ir grūtāk, nekā izklausās. Dažreiz visdrošākais risinājums ir izmantot dabisku (bieži baltu vai gandrīz baltu) materiālu un paļauties uz lāzera kodināšanu vai drukātām etiķetēm identifikācijai, pievienojot vēl vienu soli un izmaksas.
Tas atgriežas pie pamatidejas: nav pieejamas perfektas atbildes. Jautājums ir dziļas niršanas sākums. Jūs līdzsvarojat polimēru zinātni, mašīnbūvi, vides ķīmiju un piegādes ķēdes realitāti. Pareizais starplikas pastāv, taču, lai to atrastu, ir jāpāriet pagātnē no kataloga iepirkšanās un jāiesaistās sadarbības specifikācijas procesā ar partneri, kuram ir gan materiālzinātne, gan galapatēriņa brutalitāte. Tā ir maza sastāvdaļa, kas satur ļoti lielu un ļoti zaļu ideju.
