近日，奧地利的Multiplast公司和德國(guó)巴斯夫公司應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)開發(fā)出了新一代滅火器塑料閥門。這個(gè)技術(shù)改變了滅火器主閥一直采用銅制的歷史。據(jù)悉，這種新型塑料閥門是Mutiplast公司專門為歐洲滅火器市場(chǎng)研制的，起初是和泰科公司共同合作開發(fā)的。這種塑料閥門采用的是巴斯夫公司特制的聚酰胺(Ultramid TKR4355G10)制造的，這也是這種新一代高強(qiáng)度玻璃鋼的首次實(shí)際應(yīng)用。這種塑料閥門在零下40攝氏度到80攝氏度的環(huán)境下，承受高達(dá)100巴的爆破壓力和高達(dá)250巴(1巴= 100000帕斯卡)的抗壓力。這種塑料滅火器閥門除了具有很強(qiáng)的抗滅火劑侵蝕能力，還能抵抗環(huán)境因素如紫外線輻射和臭氧環(huán)境因素的侵蝕。
推動(dòng)設(shè)計(jì)有效率性，不僅汽車制造行業(yè)設(shè)計(jì)中會(huì)遇到，家具制造、管道供應(yīng)和電氣設(shè)備行業(yè)內(nèi)的人士也越來(lái)越認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)模擬在制定新組件尤其是涉及到取代金屬時(shí)的好處。在CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)的輔助下，設(shè)計(jì)新的塑料部件可以節(jié)省時(shí)間和金錢，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)中昂貴的原型常被作廢。奧地利的Multiplast公司和德國(guó)巴斯夫公司將這一技術(shù)應(yīng)用在開發(fā)新一代滅火器塑料閥門。
這種新的滅火器閥體主要采用的是巴斯夫公司特制的聚酰胺(Ultramid TKR4355G10)制造的，這也是這種新一代高強(qiáng)度玻璃鋼的首次實(shí)際應(yīng)用。這一具有挑戰(zhàn)性的塑料組件改變了滅火器主閥一直采用銅制的歷史。它是Mutiplast公司專門為歐洲滅火器市場(chǎng)研制的。泰科滅火及樓宇產(chǎn)品公司，作為世界上最大的滅火器制造商之一，在該產(chǎn)品的早期研發(fā)階段，曾與Multiplast公司進(jìn)行合作。在該系列產(chǎn)品開始批量生產(chǎn)后，泰科已經(jīng)獲得該新型閥門的約90%的產(chǎn)品范圍。該新型產(chǎn)品在Moosbrunn的生產(chǎn)已滿負(fù)荷運(yùn)行。
塑料優(yōu)于黃銅
這種新型閥門主要使用家庭使用的手提滅火器中，需要安裝一個(gè)特殊的加壓彈夾。這種類型的滅火器以前只能采用銅制閥門。這種滅火器的主閥是一種多功能組件，它集成了內(nèi)部隔水管連接、噴槍軟管、觸發(fā)機(jī)制和把手。為了使操作更可靠，制造商往往要求閥門能夠承受在零下30攝氏度到60攝氏度的條件下能夠承受超過(guò)80巴的壓力，并且擁有15至20年的使用壽命。進(jìn)口金屬質(zhì)量的不一致是Multiplast公司的銅制閥門的主要缺點(diǎn)之一。
因此，Multiplast公司決定制定一個(gè)塑料組件，以此通過(guò)高效率的噴射模塑法來(lái)生產(chǎn)，塑料組件比傳統(tǒng)的黃銅組件具有更穩(wěn)定的質(zhì)量和更大的功能。這種應(yīng)用要求塑料具有較高的耐熱性、高強(qiáng)度和剛度以及高穩(wěn)定性。之前試圖制造出滅火器塑料閥體不成功是因?yàn)槭褂玫臋C(jī)械性質(zhì)的材料不能滿座要求。標(biāo)準(zhǔn)性的聚酰胺不適合使用在此。這些材料最終必須通過(guò)才能一系列的安全檢查才能大量使用在滅火器制造中。這些檢查包括包括使用壽命調(diào)查、爆破壓力、耐滅火劑侵蝕和長(zhǎng)期紫外線照射后的穩(wěn)定性。
無(wú)所不能模擬的塑料性能
為了有效、快速、可靠地開發(fā)復(fù)雜的元件，巴斯夫公司使用了UltraSim模擬工具。目前，傳統(tǒng)模具填充模擬是在CAE領(lǐng)域是最先進(jìn)的。但是，采用UltraSim模擬工具，它可以確定纖維的充氣壓力和門的位置，并在這一基礎(chǔ)上優(yōu)化了對(duì)組件的機(jī)械性能。這對(duì)于含有百分之五十和顯著各向異性的玻璃纖維來(lái)說(shuō)并非易事。三位負(fù)載模擬下模擬具有重大意義：閥門在120巴壓力的條件下的行為，當(dāng)滅火器被突然舉起時(shí)，彈夾會(huì)對(duì)閥門施加一個(gè)水平壓力同時(shí)把手會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)的壓力。
為了防止受到過(guò)高壓力致使滅火器發(fā)生爆炸，需要對(duì)在滅火器的閥門上設(shè)計(jì)一個(gè)承壓能力較弱的部位，使其在承受105至110巴的壓力時(shí)發(fā)生破裂，以此來(lái)防止不受控制整個(gè)滅火器爆破。使用UltraSim模擬工具，專家們能準(zhǔn)確界定該破裂點(diǎn)的位置，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究來(lái)充分證實(shí)。
滅火器一般是水平位置，消防滅火劑(粉末或液體)會(huì)與閥門連續(xù)接觸。這種Ultramid閥門可以經(jīng)受模擬和現(xiàn)實(shí)條件下的這種負(fù)載情況。最后，當(dāng)滅火器被突然舉起不能出現(xiàn)任何錯(cuò)誤：杠杠和模擬受到挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@涉及到了材料性能的應(yīng)變率變化。因此，模擬和實(shí)驗(yàn)之間需要達(dá)成的重大協(xié)議。
有了這些知識(shí)，就有可能精確地確定這些復(fù)雜零件設(shè)計(jì)，可以在一次性注塑時(shí)將所有附加功能和集成插入而無(wú)需采用金屬。即使四個(gè)綜合指標(biāo)線程都是塑料的，這也給塑料和生產(chǎn)帶來(lái)挑戰(zhàn)。特殊的Ultramid級(jí)模擬工具提供的良好耐化學(xué)性能使新型主閥還能在船舶上使用。船舶環(huán)境要求滅火器具有更大的安全性。此外，閥門的最終型式可以在零下40攝氏度到80攝氏度的環(huán)境下，可以承受高達(dá)100巴的爆破壓力和高達(dá)250巴的抗壓力。相比于銅制閥門，這些特點(diǎn)是塑料閥門的優(yōu)勢(shì)。這種塑料滅火器閥門除了具有很強(qiáng)的抗滅火劑侵蝕能力，還能抵抗環(huán)境因素如紫外線輻射和臭氧環(huán)境因素的侵蝕。此外，手提式滅火器的承載特性和操作性能也能得到明顯的改善。