Защо самолетите използват нитове, а не заварени конструкции
Бях мотивиран да попитам с този въпрос: Защо самолетите са приковани и не са прецакани?
Защо не заварена конструкция? Твърде трудно ли е заваряването на тези сплави? Произхождам от рафиниране и в много опасни задължения заварената конструкция се превърна в норма, защото целостта е по-лесна за гарантиране от винтове, болтове или нитове.
Просто се чудя какво е различното в авиацията? Не е ли по-добър ремонт, безопасност, тегло и аеродинамика със заварена конструкция?
7 отговора
Кратък отговор: Алуминиевите сплави с висока якост са трудни за заваряване правилно. Алуминият е толкова фин материал за въздухоплавателни конструкции, че с радост се приема необходимостта от занитване.
Две неща са важни:
Докато стоманата има температурен диапазон, в който става все по-течаща, алуминиевите сплави преминават от твърдо в течно с няколко градуса. Също така топлопроводимостта в сплавите на основата на желязо е по-ниска, отколкото в алуминия, поради което локалното нагряване на стоманата ще поддържа околния материал по-студен и по-силен в сравнение с алуминия. Въпреки че заваряването на тънки стоманени листове е тривиално, отнема много опит в алуминия. За много тънки листове е необходимо специално оборудване като медна смола с водно охлаждане, върху която лежат алуминиевите листове, така че гърбовете им да се охлаждат. Също така, температурата на топене на стоманата и титана е достатъчно висока, за да може да се възпламени много преди да се разтопи, докато алуминият ще се стопи, без да ви дава никаква оптична индикация за температурата.
Алуминият с висока якост се получава чрез прогресивно стареене и утаяване чрез втвърдяване на материала. Обикновените сплави използват различни медни атоми чрез алуминиевата матрица, която локално изкривява атомната решетка и я укрепва. Ако те се нагряват и охлаждат бързо чрез заваряване, разпределението на медта ще се промени и материалът ще се разхлаби около зоната на заваряване. Повторното укрепване на завършената конструкция е доста непрактично в повечето случаи, така че занитването е най-добрата алтернатива.
Трета специалност е алуминиевият оксиден слой, който има температура на топене по-висока от основния материал. Нуждаете се от заварчик AC TIG, за да разчупите слоя алуминиев оксид, така че изборът на техники за заваряване е доста ограничен.
Също така, нитираните конструкции са по-лесни за проверка и ремонт. Повечето ремонти изискват отстраняване на конструкцията на самолета за достъп, а занитната конструкция е по-лесна за разглобяване и сглобяване след ремонт с помощта на малко по-дебели нитове.
Опитът ми с алуминиево заваряване се спря на листове с дебелина 4 мм; докато най-дебелите бяха лесни за заваряване, така и не успяхме да заваряваме най-тънките. Застанете пред вашата конструкция и загрейте мястото, където искате да започнете заваряването. Гледайки я през тъмния екран на главата, изчакайте, докато лицето под арката стане блестящо, което сигнализира, че повърхността е започнала да се топи. Сега трябва да добавите заваръчна тел като луда, за да не се нагрява лицето ви повече и да се раздвижите. Ако се провалите, секунда по-късно ще имате дупка под арката, защото алуминият е напълно разтопен и паднал. Правенето на това с 2-милиметрови листове беше чисто безполезно упражнение за мен - докато повърхността стана лъскава, тя вече се бе свила.
Благодарим на @ voretaq7 за споделянето на линка за триенето на заваряване, разбъркайте в коментарите! Това е възможно чрез прецизното позициониране на частите и компютърно контролирана заваръчна глава и ще има по-широко приложение в бъдеще. Eclipse Aerospace твърди, че им помага да избегнат 60% от нитовете в своя реактивен самолет.