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경량 구조 소재 성형

새로운 항공기 부품 생산 방법을 지원하는 진공

새로운 알루미늄 합금을 활용함으로써 항공기 부문에서는 중량을 크게 줄이고 있습니다. 크리프 시효 성형(creep age forming)을 사용하면 대기압으로 재료를 성형할 수 있습니다. Busch (부쉬)의 진공 펌프는 이를 위해 필요한 진공을 생성합니다.

기술 분야에서 "크리프(creep)"라는 말은 재료에 압력이나 하중이 가해질 때 트리거 되는 느린 변형 공정을 의미합니다. 예를 들어, 금속이 "크리프"할 때 분자는 재료에서 점진적으로 이동하며 결정질 구조가 영구적으로 변하게 됩니다. 느린 변형 공정으로 인해 대규모 손상이 발생하기도 합니다.

중량, 연료 및 CO2 감소

그러나 크리프 시효 성형에서는 이러한 구조 변화가 의도적으로 수행됩니다. 항공 분야용으로 최근 방법이 개발되었으며 이 방법은 일반 산업 어플리케이션으로도 활용이 가능합니다. 이 방법은 AA5024라는 알루미늄, 마그네슘 및 스칸듐으로 구성된 금속 화합물 등의 재료에 적합합니다.

이 합금은 기존 알루미늄 소재만큼 강하지만 약 5% 더 가볍습니다. 이러한 중량 감소는 작게 느껴질 수 있지만, 이러한 감소를 통해 항공 산업에서는 연료 비용이 감소하고 탄소 배출량이 줄어들게 됩니다. AA5024를 성형하기 위해서는 진공이 필요합니다. 시트를 금형에 배치하고 가장자리 주변에 고정하여 밀폐합니다. 가열 매트를 사용하여 외부에서 가열하는 동안 금형과 작업 부품 사이의 공간은 진공 펌프로 비워집니다.

익숙함의 문제

시트에는 대기압이 가해지므로, 금속은 특정 기간 동안 금형으로 "크리프"되며 새로운 윤곽에 "익숙해집니다". 이러한 방법은 다양한 알루미늄 합금에 적합하며 소재 성형, 특히 항공 산업용 유선형 구조를 제작하는 데에서 새로운 기회를 제공합니다. 이 방법은 비용 대비 효율적일 뿐만 아니라 압축 및 롤링에 비해 소재에 가해지는 장력도 감소합니다. 크리프 시효 성형 장비는 항공기 제작에서 사용되는 "스트레칭 랙"에 비해 크기가 매우 작습니다. 또한, 공정에는 더 적은 에너지가 필요하고 폐기물이 더 적게 생성되며 보다 정밀한 결과를 제공합니다. 이 방법을 활용하면 용접 부위를 훼손하지 않고 이미 용접된 성형 부품을 재성형하는 것도 가능합니다. Busch (부쉬)는 크리프 시효 성형에 필요한 진공을 제공할 수 있는 고효율 진공 펌프를 공급합니다.

항공 산업에서 항상(거의) 알루미늄이 사용되는 이유는 무엇입니까?

알루미늄은 지구 표면에서 가장 일반적으로 발견되는 금속입니다. 그리고 합금을 만들기 위해 거의 모든 금속 요소 및 다양한 비금속 요소와 결합이 가능합니다. 많은 알루미늄 합금은 강철과 강도가 유사하지만, 밀도는 1/3에 불과하고 이로 인해 중량이 감소합니다. 알루미늄은 가볍고 강하며 쉽게 구할 수 있기 때문에 항공기 생산에 이상적인 소재입니다.

또한, 알루미늄을 이용하면 매우 다양한 공정을 위한 다양한 합금을 제작할 수도 있습니다. 추가되는 성분에 따라 속성이 크게 변할 수 있습니다. 예를 들어, 마그네슘을 사용하면 경량 금속에 부식 방지 특성과 함께 강도가 증가하게 됩니다. 붕소와 결합된 티타늄은 알루미늄 금속의 입자 구조를 보다 세밀하게 만들어 줍니다. 희귀 금속으로 분류되는 경금속인 스칸듐을 사용하면 알루미늄의 탄성 한계가 향상될 수 있습니다. 이를 통해 이 합금은 장력 변형에 대한 저항성이 증가합니다. 그러므로 여러 항공기 부품의 다양한 요구 사항에 적합한 이상적인 합금을 선택할 수 있습니다.