Miksi lentokoneiden valmistuksessa käytetään enemmän niittausta kuin hitsausta?

01 Yleiskatsaus hitsaustekniikkaan

Nykyaikaisessa teollisuudessa arvostetaan hitsausta, joka on erittäin tehokas ja hyvä tiivistysominaisuus, ja joka on osoittanut viehätyksensä ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, jolla on tärkeä rooli laivanrakennuksessa ja joka loistaa autoteollisuudessa. Hitsausprosessia käytetään myös monilla aloilla, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ja autoteollisuudessa, sen korkean tehokkuuden ja hyvien tiivistysominaisuuksien ansiosta.

Kun kuitenkin tarkastamme tämän lentokoneen valmistusprosessin, huomaamme, että hitsauksesta ei ole tullut hallitsevaa, ja mikä on syy tähän?

Hitsauksen edut

Lentokoneiden valmistusmateriaali on ensisijainen syy, ennen uusien lentokoneiden, kuten Boeing 787 ja Airbus, syntymistä alumiiniseos on nykyaikaisen lentokonevalmistuksen tärkein materiaali, tämä materiaali on kevyt ja kestävä, hitsattavuus on huono, perinteinen hitsausmenetelmä aiheuttaa jännityskeskittymiä alumiiniseoksen hitsatulla alueella, mikä tekee metallista haurasta, ja se tuottaa myös vikoja, kuten hiekkareikiä, kuplia ja mikrohalkeamia, mikä puolestaan vaikuttaa rakenteen yleiseen suorituskykyyn. Siksi tällaisia mahdollisia vikoja ei koskaan sallita lentokoneiden valmistuksessa.

Hitsauksen haasteet

Lisäksi Boeing 787 ja Airbus ja muut uudet lentokoneet käyttävät komposiittimateriaaleja suunnittelun päärunkona, nämä erilaiset yhden materiaalin komposiitti erikoismateriaalista, se on vaikeampi hitsata kuin alumiiniseokset, mikä johti siihen, että valmistajat luopuivat lähes kokonaan hitsausprosessista.

Lentokoneen ulkokuori on haaste hitsaukselle. Sen paksuus on tyypillisesti vain noin 2 mm, ja sen ohuuden vuoksi hitsaus on erittäin haastavaa ja vaikeaa muille kuin asiantuntijoille, mikä puolestaan ei edistä lentokoneiden massatuotantoa.

Samaan aikaan lentokoneen käyttöominaisuudet ovat sellaiset, että ihoon kohdistuu vetovoimia suurilla nopeuksilla ja suurissa korkeuksissa lentäessä. Moottorin ja lentokoneen itsensä aiheuttamat värähtelyt sekä lennon aikana jatkuvasti muuttuvat voimat voivat aiheuttaa ihoon väsymisongelmia. Siksi lentokoneiden valmistusprosessissa hitsaukseen liittyy monia ongelmia, kuten materiaalien huono suorituskyky, monimutkainen tekniikka ja vaikeudet selviytyä tärinästä ja väsymyksestä.

02� Niittauksen edut lentokoneiden rakentamisessa

Nykyään on saatavilla erikoisprosesseja, kuten kitkan sekoitushitsausta ja laserhitsausta, mutta niiden toteuttaminen on silti erittäin monimutkaista ja prosessin vakauden varmistaminen vaikeaa. Niitti- ja ruuviliitoksilla sen sijaan on erinomaiset tärinän- ja väsymiskestävyysominaisuudet, ja ne ovat luonnostaan vastustuskykyisiä halkeamien leviämiselle liitosreikien fyysisen läsnäolon vuoksi.

Materiaaliominaisuuksien sovittaminen yhteen niittauksen kanssa

Tämä johtuu ensisijaisesti siitä, että lentokoneiden valmistuksessa käytettävien materiaalien vuoksi alumiiniseokset ovat olleet nykyaikaisessa lentokoneiden valmistuksessa pääasiallisesti käytetty materiaali, kunnes Boeing 787:n ja Airbusin kaltaiset uudet lentokoneet otettiin käyttöön, jotka ovat kevyitä ja kestäviä mutta joiden hitsausominaisuudet ovat suhteellisen huonot, joten alumiiniseosten ja nykyaikaisten komposiittimateriaalien ominaisuuksien vuoksi niittaus on ollut vakaampi liitosmenetelmä.

Työn ominaisuuksien mukauttaminen niittaukseen

Kun lentokone lentää suurella nopeudella suuressa korkeudessa, ihoon kohdistuu vetovoimia. Moottorin aiheuttamat värähtelyt, lentokoneen itsensä aiheuttamat värähtelyt ja lennon aikana jatkuvasti muuttuvat voimat voivat aiheuttaa ihoon väsymisongelmia. Niittiliitokset kestävät kuitenkin paremmin vetoa, tärinää ja väsymistä.

Käyttöominaisuuksien sovittaminen niittiliitoksiin

Ensinnäkin voidaan tietää, että lentokoneilla on omat erityiset käyttövaatimuksensa, jotka ovat myös lentokoneiden valmistuksessa, jossa käytetään niittausta hitsauksen sijasta keskeistä sisältöä. Ilma-aluksen käyttöikä on yleensä yli 20 vuotta, se on varustettu monilla monimutkaisilla ja tarkoilla välineillä rungon sisällä, ja pidemmällä käyttöajalla nämä välineet ovat eri syistä johtuen eriasteisesta kulumisesta. Koska niittaus on hyvä huolto ja tarkastus, se täyttää lentokoneen tarpeet pitkään.

03 Hitsaussovellukset ilmailu- ja avaruusalalla

Ilmailu- ja avaruusalalla hitsaus nopeuden ja hyvän tiivistyksen ja muiden ominaisuuksien vuoksi, jotta saadaan monenlaisia sovelluksia, erityisesti lentokoneiden valmistusprosessissa, hitsauksen merkitys on merkittävämpi osoittaa, ilma-aluksen työympäristön erityisluonteen vuoksi, ensimmäisen tekijän tiivistys on otettava huomioon, maailmankaikkeuden tyhjiöympäristössä, ilmakehän kitka sekä äänen siirto ovat tulleet Maailmankaikkeuden tyhjiöympäristössä ilmakehän kitkalla ja äänen siirtymisellä ei ole suurta merkitystä, minkä ansiosta hitsauksen nopeat ja helpot ominaisuudet voidaan hyödyntää täysimääräisesti.

Ilmailu- ja avaruusympäristö ja hitsauksen edut

Tämän lisäksi avaruusalusten suhteellisen lyhyt käyttöikä, sillä useimmat niistä poistetaan käytöstä muutaman kierrätyskerran jälkeen, tarkoittaa, että käyttöikää ja alkuperäisten osien vaihtamista ei oteta juurikaan huomioon valmistusprosessin aikana, mikä selittää osaltaan, miksi hitsaus on valittu yhteys ilmailu- ja avaruusteollisuudessa.

Esimerkkianalyysit-Mig-25

Hitsaus on myös tärkeä tekniikka lentokoneiden valmistuksessa. Esimerkiksi Neuvostoliiton Mikojan MiG-25-hävittäjäkoneen rakensi Mikojanin suunnittelutoimisto, ja sen runko valmistettiin ruostumattomasta teräksestä, joka liitettiin toisiinsa hitsaamalla. Tämän rakenteen ansiosta MiG-25 saavutti Mach 3 -maksiminopeuden.