Rebitando na aviação: o princípio de engenharia por trás do processo de 'costura de metal' da aeronave na aeronave
O processo de rebitagem na fabricação de aeronaves é uma tecnologia crítica. Por que as aeronaves utilizam o processo de rebitagem em vez de soldagem? Principalmente, está intimamente ligado aos materiais de fabricação—Materiais compostos, como ligas de alumínio, que não são facilmente soldadas. As aeronaves voam pelo céu, com a responsabilidade pela segurança e confiança dos passageiros. Qualquer falha nos materiais de fabricação pode levar a consequências incomensuráveis e potencialmente comprometer a operação segura da aeronave a qualquer momento.
I. Princípios básicos e classificação de processos de rebitagem
1. Básico P princípios
A rebitagem é um método de fixação mecânica que une várias peças de trabalho usando rebites. Os rebites criam conexões permanentes através da deformação plástica e transferem cargas através do ajuste de interferência entre a haste de rebite e a parede do orifício. O processo de rebitagem normalmente envolve posicionamento, estampagem , piercing , formação , e libere. O rebite passa por deformação dentro do orifício do rebite para formar uma cabeça de rebite e uma seção expandida, estabelecendo assim uma conexão segura entre as peças de trabalho.
Os processos de rebitagem de aeronaves são classificados principalmente de acordo com as três dimensões a seguir:
1. De acordo com o controle de temperatura:
- rebite a frio: o rebite é realizado à temperatura ambiente e é adequado para rebites de aço com diâmetros inferiores a 10 mm, além de metais não ferrosos, metais leves e ligas com boa plasticidade.
- rebite a quente: o rebite é realizado após o aquecimento dos rebites a uma temperatura específica. Normalmente, rebites de aço com diâmetros superiores a 10 mm são aquecidos para 1000–1100°C para rebitar a quente, com uma força de martelo por unidade de área na haste rebite que varia de 650 a 800 MPa. O rebitante a quente fornece aperto superior, embora uma lacuna permaneça entre a haste do rebite e o orifício do rebite, impedindo que ele participe da transmissão de força.
2. De acordo com o método de rebitagem:
- Inicialmente, o fascinante manual, realizado principalmente usando armas de rebite, era o método dominante. Embora muito trabalhoso, ofereceu alta flexibilidade.
- Com os avanços industriais, o rebite mecânico tornou -se a abordagem principal, utilizando equipamentos de rebitagem especializados para aumentar a eficiência e a consistência.
3. De acordo com o tipo de rebite:
- rebites sólidos: compostos de metal sólido, esses rebites exibem excelentes resistência e durabilidade, tornando -os o tipo mais usado nas estruturas de aeronaves.
- rebites ocos: com um centro oco ou sendo totalmente oca, esses rebites são mais leves, mas oferecem menor resistência, tornando -os adequados para conexões levemente carregadas.
- rebites cegos: instalados de um lado, esses rebites são ideais para unir superfícies que não são facilmente acessíveis, como a estrutura interna de uma asa.
II. Aplicações específicas da tecnologia de rebitagem na fabricação de aeronaves
1. Cenários de aplicativos e seleção de rebites
A rebitagem é utilizada extensivamente na fabricação de aeronaves e é aplicada principalmente às seguintes estruturas:
• Estrutura da fuselagem: A fuselagem de uma aeronave consiste principalmente na seção da fuselagem dianteira, no meio da fusela e na cauda. Skins e estruturas de fuselagem de tamanhos variados são unidos com segurança através do processo de rebitagem. Uma aeronave de passageiros de tamanho médio contém milhões de rebites em seu corpo, enquanto um Airbus A380 normalmente emprega aproximadamente 5 milhões de rebites.
• Estrutura da asa: A asa serve como a principal fonte de elevação da aeronave e é um componente crítico para rebitar. Os rebites na borda principal da asa são peças móveis e devem ser esquisitas, o que significa que a superfície deve permanecer nivelada com a pele após a instalação. A falha em conseguir isso pode causar turbulência durante o fluxo de ar, levando ao aumento do consumo de combustível.
• Estrutura da cauda: A cauda compreende um estabilizador horizontal e uma barbatana vertical, que controlam o tom e a guinada da aeronave. As superfícies de controle estabilizador e móvel da cauda também são conectadas por meio de rebitagem.
• Conexão de material composto: como materiais compostos constituem uma proporção crescente de estruturas de aeronaves (contabilizando 40–60% em caças modernos), a tecnologia fascinante é especialmente vital para conexões de material composto. Materiais compósitos exibem plasticidade mínima e são suscetíveis a danos de impacto durante a rebitagem, necessitando de técnicas e processos de rebitagem avançada
2. Materiais e especificações de rebites
Os padrões de seleção e especificação de materiais para rebites de aeronaves são excepcionalmente rigorosos. Quão rigorosos são os requisitos do material? Ainda mais rigoroso do que os dos componentes aeroespaciais!
Os seguintes fatores são considerados principalmente:
Tipo de material:
- rebites da liga de alumínio: a escolha preferida para aplicações leves, usadas principalmente para conectar peles de aeronaves.
- rebites da liga de titânio: oferecem maior força (1100–1250 MPa) e resistência superior à corrosão, normalmente empregada para componentes críticos, como o ar arte Estruturas de estrutura e trem de pouso
- rebites de aço inoxidável: Forneça excelente resistência à corrosão e são adequados para áreas expostas a umidade prolongada ou ambientes corrosivos.
Tolerância dimensional:
- Tolerância ao diâmetro: rebites de aeronaves exigem consistência dimensional excepcionalmente alta. Por exemplo, o requisito de tolerância ao diâmetro para rebites domésticos usados na aeronave grande doméstica C919 é de 0 a 0,05 mm, o que é equivalente a um oitenta e oitavos do diâmetro de um cabelo.
- Tolerância ao diâmetro do orifício: Para rebitar a frio, o diâmetro do orifício deve corresponder de perto no diâmetro do haste de rebite, enquanto que, para o rebitador quente, é permitida uma diferença ligeiramente maior entre o orifício e os diâmetros de haste.
-Requisitos de força: O requisito de força específico para rebites da aeronave é de até 1100 MPa, equivalente a apoiar o peso de 10 carros em uma área de 1 centímetro de 1 quadrado. Os rebites feitos de diferentes materiais correspondem a níveis de força variados. Por exemplo, os rebites da liga de titânio normalmente exibem pontos fortes de cisalhamento excedendo 2500N.
3. Parâmetros de processo e controle de qualidade
Os parâmetros do processo e o controle de qualidade são críticos e devem ser meticulosamente considerados. Uma diferença de 1 mm pode fazer com que a aeronave se desintegre. O processo de rebitagem de aeronaves requer controle rigoroso dos seguintes parâmetros: pressão de rebitagem, velocidade de rebitamento e força de rebitamento.
Os requisitos de qualidade de rebitagem de aeronaves são excepcionalmente rigorosos, com uma tolerância ao diâmetro do rebite de 0 a 0,05 mm. O primeiro rebite deve ser idêntico ao milionésimo rebite Os padrões nacionais e internacionais impõem regulamentos rígidos sobre materiais de rebite, dimensões, força e outras especificações.