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輕型結構材料蠕變成形

真空為飛機零件製造提供全新方法

在航空領域應用全新鋁合金可大幅減輕重量。利用蠕變時效成形,以大氣壓力使材料成形。Busch 真空泵浦生成所需真空。

在技術層面,「蠕變」是指材料在壓力或負荷下觸發的緩慢變形過程。例如是金屬「蠕變」,分子將在材料中緩慢移動,晶體結構發生永久性改變。緩慢的變形過程也可能造成嚴重損壞。

節省重量、燃油和 CO2 排放

但在蠕變時效成形中,結構改變是被有意誘發的。該方法是近期專為航空工業所研發,也即將應用至常規工業應用。它適合用於由鋁鎂鈧製成的金屬化合物(又名 AA5024)。

這種合金的強度與常規鋁材料相當,但重量減輕約 5%。雖然減輕的重量很小,但可大大降低航空工業的燃油成本和二氧化碳排放。AA5024 需要真空才能成形。把板材放入模具中,沿著模具邊緣固定使其氣密。使用加熱墊從外部加熱,真空泵浦抽空模具與工件之間的空間。

緩慢適應

隨著大氣壓力作用於板材,金屬將在一段時間後「蠕變」成形並與「適應」新輪廓。此方法適用於多款鋁合金並為材料成形帶來全新可能,尤其是在航空工業的弧形結構製造中。它不僅比其他方法更具經濟效益,而且與壓制與軋制相比,材料張力更小。蠕變時效成形機要比飛機製造常用的「拉伸架」小得多。此外,該製程所需能源更少、降低廢棄物並帶來更精確的結果。即便是已經焊接的模塑部件,也可使用該方法改變形狀,不會損傷焊縫。Busch 提供高效率真空泵浦,滿足蠕變時效成形所需真空。

為何航空領域(幾乎)總是採用鋁合金?

鋁合金是地殼中最常見的金屬。它可與幾乎所有金屬(以及非金屬)元素組合形成合金。多數鋁合金與鋼強度相當,但密度只有其三分之一,重量也相對更輕。事實上,鋁合金既輕便又堅固,而且容易獲得,因此是飛機製造的理想材料。

此外,使用鋁合金可生成多種合金應對各種任務。視添加成分而定,其特性可顯著變化。例如鎂,可使輕金屬更加耐腐蝕並提升強度。鈦與硼結合使材料的顆粒結構更加精細。鈧是一種屬於稀土元素的輕金屬,助鋁實現更高的彈性極限。由此,這種合金更耐拉伸應變。因此,可選擇這種理想合金滿足各種飛機組件的不同需求。