轻型结构材料蠕变成形——真空为飞机零部件制造提供全新方法

轻型结构材料蠕变成形——真空为飞机零部件制造提供全新方法

应用于航空领域的一种新型铝合金可以大大减轻重量。利用蠕变时效成形技术,此材料在大气压作用下即可实现成形处理。Busch 普旭真空泵为此工艺提供所需的真空。
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在技术领域,"蠕变"一词指的是当材料受到压力或载荷时所引发的缓慢变形过程。例如,当金属发生"蠕变"时,分子将在材料中慢慢移动,晶体结构将发生永久性改变。缓慢的变形过程还会导致严重的损坏。

减少重量、燃料消耗和二氧化碳排放量

但是,在蠕变时效成形时,这些结构变化是被有意诱导发生的。此方法是在近期专为航空航天工业而研发的,也将用在一般工业应用中。它适用于各种材料,例如铝镁钪合金(又名 AA5024)。

此合金的强度与传统铝材相当,但重量轻 5% 左右。虽然减轻的这点儿重量看起来微不足道,但它将大大降低航空业的燃料成本和碳排放量。要将 AA5024 加工成形,必须利用真空。先将板材放在模具中,并沿模具边缘固定,保证气密性。然后,用加热垫片从外部加热,用真空泵为模具和工件之间的空间抽真空。

缓慢适应

当大气压作用在板材上时,金属会随着时间的流逝"蠕变"进入模具,并"慢慢适应"新的轮廓。此方法适用于许多铝合金,并为材料成形提供了新的方式,特别是在航空航天工业的弧形结构生产中。此方法不仅成本低于其他方法,而且相比于压制和轧制在材料中留下的张力更少。蠕变成形机比飞机制造中经常用到的"拉伸架"要小得多。此外,该过程所需能源更少,产生的废料更少,而且结果更精确。甚至焊接好的模压部件也可以采用这种方法进行改造,而且不会对焊缝产生不利影响。Busch 普旭的高效真空泵可以为蠕变成形提供所需的真空。

铝是地壳中最常见的金属, 它可以与几乎所有金属以及多种非金属元素结合,从而形成合金。许多铝合金的强度与钢相当,但密度只有钢的三分之一,因此重量相对较轻。铝具有轻质、坚硬、易于获取等优点,是制造飞机的理想材料。

更重要的是,各种合金可以利用铝来完成多种多样的制造任务。根据成分的不同,合金的属性可能千差万别。例如,镁可以使轻金属更耐腐蚀、更坚硬。钛与硼结合可以使材料的颗粒结构更精细。钪,一种属于稀土元素的轻金属,有助于铝达到更高的弹性极限。这种合金由此更耐受拉伸应变。因此,根据各种飞机零部件的不同要求,可以选择使用最合适的铝合金。


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