Lekkie materiały konstrukcyjne uzyskują kształt poprzez pełzanie – Próżnia wspomaga nową metodę produkcji podzespołów lotniczych

Lekkie materiały konstrukcyjne uzyskują kształt poprzez pełzanie – Próżnia wspomaga nową metodę produkcji podzespołów lotniczych

Nowy stop aluminium umożliwia osiągnięcie znaczących oszczędności masy w sektorze lotniczym. Wykorzystując formowanie w wyniku pełzania, materiał jest kształtowany pod wpływem ciśnienia atmosferycznego. Pompy próżniowej Firmy Busch wytwarzają niezbędną próżnie.
Creep-age-formation-metal-2.jpg

W technologii termin „pełzanie" odnosi się do powolnego procesu odkształcania, który jest wyzwalany, gdy materiał jest poddawany ciśnieniu lub obciążeniu. Przykładowo, gdy metal „pełza", cząsteczki stopniowo przemieszczają się w materiale, a struktury krystaliczne ulegają ciągłym zmianom. Powolny proces odkształcania może również skutkować znaczącymi uszkodzeniami.

Oszczędność masy, paliwa i CO2

Jednak w przypadku długotrwałego formowania przez pełzanie te zmiany strukturalne są wywoływane celowo. Metoda została opracowana dopiero niedawno specjalnie dla przemysłu lotniczego i przewiduje się jej zastosowanie również w innych branżach. Jest odpowiednia do stosowania w przypadku materiałów obejmujących mieszaninę metali zawierającą glin, magnez i skand znaną jako AA5024.

Ten stop ma wytrzymałość zbliżoną do konwencjonalnych materiałów aluminiowych, ale jest o około pięć procent lżejszy. Chociaż taka oszczędność masy może wydawać się niewielka, w realiach przemysłu lotniczego skutkuje znacznie niższymi kosztami paliwa oraz zmniejszoną emisją węgla. Do kształtowania AA5024 wymagana jest próżnia. Arkusz jest umieszczany w formie i mocowany do krawędzi w celu zapewnienia szczelności. Podczas ogrzewania z zewnątrz za pomocą mat grzewczych gaz z przestrzeni między formą a obrabianym elementem jest usuwany za pomocą pompy próżniowej.

Kwestia dostosowania

W wyniku oddziaływania ciśnienia atmosferycznego na arkusz, metal w ciągu określonego czasu „wpełza" do formy i dostosowuje się do nowych konturów. Metoda nadaje się do stosowania w przypadku wielu stopów glinu i stwarza nowe możliwości kształtowania materiałów, w szczególności w produkcji zakrzywionych struktur dla przemysłu lotniczego. Jest nie tylko bardziej ekonomiczna niż inne metody, ale również wywiera mniejsze naprężenia niż tłoczenie i toczenie. Maszyny do formowania przez długotrwałe pełzanie są znacznie mniejsze niż stelaże do rozciągania często stosowane w produkcji samolotów. Ponadto proces jest mniej energochłonny, wytwarza mniej odpadów i zapewnia większą precyzję. :Nawet wypraski, które zostały już zespawane, mogą być ponownie formowane przy użyciu tego podejścia bez negatywnego wpływu na spawy. Firma Busch oferuje bardzo wydajne pompy próżniowe wytwarzające próżnię wymaganą do formowania przez długotrwałe pełzanie.

Glin jest trzecim najpowszechniej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. Można go łączyć w stopach z niemal wszystkimi metalami oraz z wieloma niemetalami. Wiele stopów aluminium ma wytrzymałość zbliżoną do stali, jednak przy o dwie trzecie mniejszej gęstości i odpowiednio niższej masie. Lekkość aluminium połączona z jego wytrzymałością oraz łatwą dostępnością czyni z niego idealny materiał do produkcji samolotów.

Co więcej, stosując glin można uzyskać wiele stopów spełniających szeroką gamę zadań. Określony składnik stopu może znacząco zmienić jego właściwości. Na przykład magnez zwiększa odporność lekkiego metalu na korozję i jego wytrzymałość. Tytan w połączeniu z borem zwiększa drobnoziarnistość struktury. Skand, metal lekki należący do grupy pierwiastków ziem rzadkich, pomaga aluminium osiągnąć wyższą granicę elastyczności. W związku z tym stop ten zapewnia większą odporność na odkształcenia powstające podczas rozciągania. Umożliwia to wybranie idealnego stopu spełniającego różne wymagania związane z różnymi podzespołami samolotów.


Subskrybuj biuletyn „World of Vacuum"!
Subskrybuj teraz, aby otrzymywać najnowsze ciekawe wiadomości z branży urządzeń próżniowych.

SUBSKRYBUJ