Remachado en aviación: el principio de ingeniería detrás del proceso de 'costura de metal' de aviones en aviones
El proceso de remachado en la fabricación de aviones es una tecnología crítica. ¿Por qué los aviones utilizan el proceso de remachado en lugar de la soldadura? Principalmente, está estrechamente vinculado a los materiales de fabricación—Materiales compuestos como aleaciones de aluminio, que no se soldan fácilmente. Los aviones se elevan a través del cielo, con la responsabilidad de la seguridad y la confianza de los pasajeros. Cualquier defecto en los materiales de fabricación podría conducir a consecuencias inconmensurables y potencialmente comprometer la operación segura de la aeronave en cualquier momento.
I. Principios básicos y clasificación de procesos remachados
1. Básico P principios
El remachado es un método de fijación mecánica que une múltiples piezas de trabajo usando remaches. Los remaches crean conexiones permanentes a través de la deformación plástica y las cargas de transferencia a través del ajuste de interferencia entre el vástago del remache y la pared del orificio. El proceso de remachado generalmente implica posicionamiento, estampado , perforación , formación y liberar. El remache sufre una deformación dentro del orificio del remache para formar tanto una cabeza de remache como una sección ampliada, estableciendo así una conexión segura entre las piezas de trabajo.
Los procesos de remachado de la aeronave se clasifican principalmente de acuerdo con las siguientes tres dimensiones:
1. Según el control de la temperatura:
- remachado en frío: el remachado se realiza a temperatura ambiente y es adecuado para remaches de acero con diámetros de menos de 10 mm, así como metales no ferrosos, metales ligeros y aleaciones con buena plasticidad.
- remachado en caliente: el remachado se realiza después de calentar los remaches a una temperatura específica. Por lo general, los remaches de acero con diámetros superiores a 10 mm se calientan a 1000–1100°C para remachar en caliente, con una fuerza de martillo por unidad de área en la barra del remache que varía de 650 a 800 MPa. El remachado en caliente proporciona una opresión superior, aunque queda un espacio entre la varilla del remache y el orificio del remache, evitando que participe en la transmisión de la fuerza.
2. Según el método remachado:
- Inicialmente, el remachado manual, realizado principalmente con armas de remaches, era el método dominante. Si bien es intensivo en el trabajo, ofreció una alta flexibilidad.
- Con los avances industriales, el remachado mecánico se convirtió en el enfoque principal, utilizando equipos remachados especializados para mejorar la eficiencia y la consistencia.
3. Según el tipo de remaches:
- Remaches sólidos: compuestos de metal sólido, estos remaches exhiben una excelente resistencia y durabilidad, lo que los convierte en el tipo más utilizado en estructuras de aviones.
- remaches huecos: con un centro hueco o que está completamente hueco, estos remaches son más livianos pero ofrecen menor resistencia, lo que los hace adecuados para conexiones ligeramente cargadas.
- Rivalizos ciegos: instalados desde un lado, estos remaches son ideales para unir superficies a las que no son fácilmente accesibles, como la estructura interna de un ala.
II. Aplicaciones específicas de la tecnología remachada en la fabricación de aviones
1. Escenarios de aplicación y selección de remaches
El remachado se utiliza ampliamente en la fabricación de aviones y se aplica principalmente a las siguientes estructuras:
• Estructura del fuselaje: el fuselaje de una aeronave consiste principalmente en el fuselaje delantero, el fuselaje medio y la sección de cola. Las pieles y las estructuras de fuselaje de diferentes tamaños se unen de forma segura a través del proceso de remachado. Un avión de pasajeros de tamaño mediano contiene millones de remaches en su cuerpo, mientras que un Airbus A380 generalmente emplea aproximadamente 5 millones de remaches.
• Estructura del ala: el ala sirve como la fuente principal de elevación para la aeronave y es un componente crítico para la remachado. Los remaches en el borde de ataque del ala son piezas móviles y deben ser anticuados, lo que significa que la superficie debe permanecer al ras con la piel después de la instalación. No lograr esto puede causar turbulencia durante el flujo de aire, lo que lleva a un mayor consumo de combustible.
• Estructura de la cola: la cola comprende un estabilizador horizontal y aleta vertical, que controlan el tono y la guiñada del avión. Las superficies estabilizadoras y de control móvil de la cola también están conectadas a través de la remachado.
• Conexión de material compuesto: a medida que los materiales compuestos constituyen una proporción creciente de estructuras de aeronaves (que contabilizan 40–60% en aviones de combate modernos), la tecnología fascinante es especialmente vital para las conexiones de material compuesto. Los materiales compuestos exhiben una plasticidad mínima y son susceptibles al daño por impacto durante la remachado, lo que requiere técnicas y procesos de remachado avanzados
2. Materiales y especificaciones de remaches
Los estándares de selección y especificación de material para remaches de aeronaves son excepcionalmente estrictos. ¿Qué tan estrictos son los requisitos del material? ¡Aún más riguroso que los de los componentes aeroespaciales!
Los siguientes factores se consideran principalmente:
Tipo de material:
- Rivalizos de aleación de aluminio: la opción preferida para aplicaciones livianas, que se utiliza principalmente para conectar las pieles de la aeronave.
- Arranque de aleación de titanio: ofrecer mayor resistencia (1100–1250 MPa) y resistencia a la corrosión superior, típicamente empleada para componentes críticos como el aire artesanía estructuras de marco y tren de aterrizaje
- Arrendas de acero inoxidable: Proporcione una excelente resistencia a la corrosión y son adecuadas para áreas expuestas a humedad prolongada o ambientes corrosivos.
Tolerancia dimensional:
- Tolerancia al diámetro: los remaches de la aeronave exigen una consistencia excepcionalmente alta dimensión. Por ejemplo, el requisito de tolerancia al diámetro para los remaches domésticos utilizados en el avión grande doméstico C919 es de 0 a 0.05 mm, que es equivalente a una ochenta del diámetro de un cabello.
- Tolerancia al diámetro del orificio: para la remachado en frío, el diámetro del orificio debe coincidir de cerca con el diámetro del vástago del remache, mientras que para la remachado caliente, es permisible una diferencia ligeramente mayor entre el orificio y los diámetros de la vástago.
-Requisitos de resistencia: el requisito de resistencia específico para los remaches de aeronaves es tan alto como 1100 MPa, equivalente a soportar el peso de 10 automóviles en un área de 1 centímetro cuadrático. Los remaches hechos de diferentes materiales corresponden a niveles de resistencia variables. Por ejemplo, los remaches de aleación de titanio generalmente exhiben fuerzas de corte superiores a 2500N.
3. Parámetros de proceso y control de calidad
Los parámetros del proceso y el control de calidad son críticos y deben considerarse meticulosamente. Una diferencia de 1 mm puede hacer que la aeronave se desintegre. El proceso de remachado de la aeronave requiere un control estricto de los siguientes parámetros: presión fascinante, velocidad fascinante y fuerza fascinante.
Los requisitos de calidad de remachado de la aeronave son excepcionalmente estrictos, con una tolerancia al diámetro del remache de 0 a 0.05 mm. El primer remache debe ser idéntico al millonésimo remache Los estándares nacionales e internacionales imponen regulaciones estrictas sobre materiales de remaches, dimensiones, fuerza y otras especificaciones.