Bantalan biasa digunakan di berbagai aplikasi ruang angkasa untuk membantu mencapai efisiensi bahan bakar yang lebih baik, memperpanjang interval perawatan, dan menurunkan emisi karbon. Aplikasi ini termasuk pemasangan di sistem sayap pesawat (flap, spoiler, dan bilah), kontrol penerbangan, kontrol kokpit, unit daya tambahan, roda pendarat, sistem pintu, dan interior pesawat (kursi, tempat sampah, kait, dan titik engsel). "Bantalan biasa kami bahkan memiliki jejak di Mars," kata Brett Ricci, Manajer Akun Strategis GGB Aerospace untuk Amerika Utara. "Beroperasi pada suhu antara -200 ° C hingga -280 ° C, bantalan biasa kami telah berfungsi sebagai komponen suspensi utama dalam lengan pengeboran robot Curiosity Mars Rover NASA sejak 2012."
Sama mengesankannya, semua aplikasi ini dilayani oleh hanya dua jenis bantalan biasa: logam-polimer dan komposit yang diperkuat serat (FRC).
Bantalan Polos Logam-Polimer
Bantalan logam-polimer terdiri dari lapisan luar logam dengan struktur bagian dalam berpori perunggu yang dilapisi dengan lapisan polimer-resin. Setiap bagian dari struktur ini berkontribusi terhadap karakteristik keseluruhan dari bantalan ini: lapisan polimer memberikan sifat pelumas dengan gesekan dan keausan yang rendah; struktur bagian dalam perunggu menyediakan mekanisme untuk memuat lapisan polimer sambil juga memindahkan beban dan panas; dan dukungan logam memberikan kekuatan mekanis. Bantalan logam-polimer dibuat dalam dua varietas: pelumasan sendiri dan pra-pelumasan.
Bantalan pelumasan sendiri memiliki liner berbasis PTFE yang halus yang ditransfer ke permukaan perkawinan selama operasi, membentuk film pelumas. Hal ini menghasilkan keausan yang sangat baik dan kinerja gesekan rendah pada berbagai beban, kecepatan, dan suhu dalam kondisi berjalan kering. Bantalan pra-pelumasan menggunakan bahan yang berbeda untuk liner ini dan termasuk indentasi bundar yang diisi dengan minyak sebelum operasi.
“Bantalan polimer logam pelumasan sendiri adalah produk GGB yang paling populer dengan industri dirgantara — khususnya DU-B,” kata Kim Evans, salah satu insinyur aplikasi ruang angkasa GGB. "Menurutku itu standar industri untuk struts roda pendaratan pesawat."
Fiber-Reinforced Composite (FRC) Bearings
Bantalan FRC terdiri dari pelapis self-lubricating yang didukung oleh fiberglass yang sangat kuat. Untuk memastikan mereka cocok dengan berbagai aplikasi, bantalan FRC menggunakan dua bentuk liner yang berbeda: serat dan pita. Liner serat menawarkan ketahanan abrasi yang tinggi dan kemampuan yang ditingkatkan untuk menangani guncangan dan ketidaksejajaran. Karena konten PTFE yang lebih besar, tape liner juga menawarkan kemampuan kecepatan yang lebih tinggi dan kemampuan mesin yang ditingkatkan. Terlepas dari liner, semua bantalan FRC melumasi diri sendiri melalui penggunaan pelumas kering. Metode pelumasan ini menghasilkan koefisien gesekan yang rendah, laju keausan yang rendah, dan interval perawatan yang diperpanjang, karena pelumasan ulang tidak diperlukan. Selain itu, bantalan FRC mampu beroperasi dalam berbagai suhu dan juga tahan terhadap asam, basa, larutan garam, minyak, bahan bakar, alkohol, pelarut, dan gas.
Bantalan FRC dapat memiliki liner pelumas sendiri pada diameter dalam atau luar dan dapat mengandung flensa atau alur dengan atau tanpa liner juga. Mesin cuci FRC, piring, dan bentuk khusus lainnya juga tersedia untuk melayani berbagai aplikasi. “Fleksibilitas dan spesifikasi produk FRC ini menjadikannya pilihan yang sangat baik untuk sebagian besar aplikasi beban berat, kecepatan rendah, dan berosilasi,” kata Yuri Klepach, Manajer Produk FRC GGB.
Manufaktur Bantalan Biasa
Bantalan logam-polimer diproduksi menggunakan serangkaian teknologi yang menggabungkan dukungan baja atau logam perunggu, bubuk perunggu, dan liner polimer. Pertama-tama, sebuah kumparan logam penyangga diumpankan melalui sebuah mesin yang menggunakan bubuk perunggu ke satu sisi melalui penggunaan panas — suatu proses yang dikenal sebagai "sintering." Strip yang disinter kemudian didinginkan dan siap untuk diresapi. Impregnasi adalah aplikasi liner polimer ke strip disinter dan dapat dilakukan dengan polimer baik dalam bentuk bubur atau pita. Menurut Evans, “Untuk bantalan berpelumas diri GGB, lengan mekanis menjatuhkan polimer ke strip yang disinter, yang kemudian diluncurkan melalui mesin hilir untuk membuat liner self-lubricating yang halus. Liner bantalan pra-pelumasan GGB dibuat dengan pita polimer yang diaplikasikan langsung ke strip yang disinter. ”
Proses impregnasi untuk kedua bentuk polimer meliputi serangkaian operasi gilingan, pemanasan, dan pendinginan untuk membuat strip logam-polimer dengan permukaan halus. Setelah impregnasi, strip selesai dan digulung untuk kemudian dibentuk menjadi produk bantalan. Seperti yang dijelaskan Evans, "Proses pembentukan ini menggunakan roll-forming atau pressing, tergantung pada ukuran bearing, untuk menciptakan produk berbentuk silinder yang halus."
Bantalan FRC diproduksi melalui proses penggulungan yang menggunakan mesin penggulungan otomatis. Untuk bantalan dengan liner pada diameter bagian dalam, material liner terlebih dahulu harus diaplikasikan pada panjang mandrel. Untuk produk-produk liner luka, ini dilakukan oleh mesin penggulung yang secara kontinyu diumpankan benang serat berkekuatan tinggi yang dikemas dalam resin epoksi yang dilumasi secara internal. Untuk produk tape liner, tape PTFE diterapkan pada mandrel. Setelah base liner ini diaplikasikan, backing fiberglass dililit di sekitar mandrel melalui penggunaan mesin penggulung otomatis. Setelah lapisan ini mencapai ketebalan yang dibutuhkan, mandrel dilepas dan kemudian disembuhkan dalam oven. Proses ini mengeraskan belitan di sekitar mandrel menjadi tabung padat. Pada titik ini, diameter dalam halus dan selesai sedangkan diameter luar kasar dan kebesaran. Untuk menyelesaikan diameter luar, itu digiling ke ukuran akhir yang diinginkan. Tabung kemudian dipotong untuk menghasilkan beberapa bantalan jadi yang ujung-ujungnya dikurangkan sesuai kebutuhan. "Panjang dan diameter mandrels yang digunakan dalam proses ini dapat bervariasi," kata Klepach, "untuk mencapai dimensi yang berbeda berdasarkan kebutuhan pelanggan."
Tren Menuju Bantalan Pelumas Sendiri
Seperti disebutkan sebelumnya, banyak model bantalan biasa digunakan dalam aplikasi luar angkasa — sebagian besar di antaranya pelumasan sendiri. Bantalan pelumasan sendiri menggunakan pelumas kering yang sudah diterapkan sebelumnya, biasanya PTFE, sebagai pengganti pelumas cair tradisional. Pelumas kering tidak memerlukan aplikasi ulang dan karenanya memerlukan perawatan yang lebih sedikit daripada bantalan tradisional. Ini membuatnya sangat efektif dalam aplikasi di mana pemeliharaan pelumasan kembali terbukti sulit. Pelumas kering juga dapat beroperasi dalam kondisi di mana pelumas fluida tidak efektif, seperti lingkungan yang rentan terhadap gas korosif, kotoran, dan debu; suhu tinggi; suhu cryogenic; radiasi; tekanan ekstrem; atau vakuum — yang semuanya merupakan bahaya yang ditemukan dalam industri dirgantara. Karena manfaat ini, tidak mengherankan bantalan pelumas diri digunakan di atas bantalan logam tradisional baik di Bumi maupun di luar dalam aplikasi berikut:
Di struts roda pendaratan pesawat,atau peredam kejut, di mana mereka menghilangkan retak tangga dan kerusakan panas pada permukaan batang penyangga. Bantalan polimer logam yang didukung DU-B dari GGB dipilih oleh salah satu produsen pesawat komersial terkemuka di dunia untuk digunakan dalam semua produksi saat ini dari roda pendaratan mereka karena kemampuan beban tinggi, ketahanan terhadap korosi, dan peningkatan umur komponen.
Dalam dukungan darat pesawat,yang membutuhkan peralatan yang andal untuk memastikan penerbangan pergi dengan aman dan tepat waktu. Menurut Klepach, “GGB's HSG [High-Strength GAR-MAX®] Bantalan FRC ditemukan dalam aplikasi tipe angkat gunting, yang menangani beban signifikan selama operasi intermiten, sering saat terpapar pada kondisi lingkungan yang keras. " Jenis bantalan ini menawarkan kekuatan tekan ultimat hingga 620 MPa (90.000 PSI) dan gesekan yang lebih konsisten daripada bantalan perunggu pelumas — dengan manfaat tambahan berupa ketahanan abrasi dan tahan korosi. Ini membantu memperpanjang interval perawatan dan meningkatkan efisiensi layanan dukungan darat pesawat.
Dalam Curiosity Rover NASA,Mars Rover terbesar dan tersukses hingga saat ini. Seperti yang dikatakan Ricci, “Bor lengan Curiosity membutuhkan bantalan yang dapat menahan suhu Mars yang keras — berkisar antara -153 ° C dan 20 ° C — dan atmosfer. DU®bantalan dipilih karena ketahanan aus yang tinggi, kemampuan untuk beroperasi dengan nyaman di suhu Mars, dan ketahanan terhadap debu dan serpihan. ” Pengoperasian bor lengan ini sangat penting untuk penemuan bahwa Mars pernah memiliki kondisi yang cocok untuk kehidupan mikroba.
GGB juga telah bekerja sama dengan Airbus, Helikopter Airbus, Boeing, Lockheed Martin, perusahaan luar angkasa swasta, militer, dan produsen pesawat terbang pribadi lainnya untuk menciptakan solusi khusus untuk kebutuhan bantalan mereka yang sederhana.
Solusi bearing polos memberi industri aerospace pengurangan berat dan ruang, peningkatan efisiensi energi, peningkatan kekuatan dan keselamatan, dan peningkatan suhu pengoperasian untuk aplikasi darat, udara, dan luar angkasa.