Informacje prasowe

Nowy poziom technologii trawienia aluminium

Nowy proces zwiększa dokładność i powtarzalność trawionych aluminiowych komponentów lotniczych

Aluminium pozostaje materiałem preferowanym w przemyśle lotniczo-kosmicznym, a w wielu samolotach komercyjnych stopy aluminium stanowią około 80 procent masy konstrukcyjnej. Jak jednak producenci mogą wytwarzać aluminiowe komponenty z dokładnością, powtarzalnością i opłacalnością wymaganymi w zastosowaniach lotniczych nowej generacji, skoro materiał ten jest powszechnie uznawany za wyjątkowo trudny w obróbce metodą trawienia chemicznego? W poniĹźszym artykule Ben Kitson, dyrektor ds. rozwoju biznesu w firmie Precision Micro specjalizującej się w dziedzinie trawienia chemicznego, wyjaśnia, w jaki sposób nowe moĹźliwości technologii trawienia aluminium pozwalają spełnić wymagania stawiane zastosowaniom w lotnictwie.

Łącząc niewielką masę z wytrzymałością niezbędną do lotu, aluminium od dawna jest podstawowym materiałem wykorzystywanym w konstrukcji samolotów. Stosowane zarówno w elementach konstrukcyjnych, jak i wyposaĹźeniu wewnętrznym, umoĹźliwia ograniczenie zuĹźycia paliwa i emisji spalin, jednocześnie zwiększając ładowność.

Co więcej, skala przewidywanego popytu na samoloty dodatkowo zwiększa znaczenie redukcji masy. Airbus prognozuje, Ĺźe w ciągu najbliĹźszych 20 lat popyt na nowe samoloty wyniesie 42 060 sztuk, a globalny ruch pasaĹźerski ma wzrosnąć ponad dwukrotnie i osiągnąć do 2045 r. poziom około 10 miliardów pasaĹźerów rocznie.

Stawia to aluminium w centrum uwagi, poniewaĹź w przypadku tradycyjnych samolotów komercyjnych o wąskim kadłubie, takich jak Boeing 737 czy Airbus A320, udział aluminium w masie konstrukcyjnej wynosi około 70–80 procent.

Wartość ta, podawana przez amerykańską Narodową Akademię Nauk (NASEM) w przełomowym raporcie dotyczącym materiałów stosowanych w lotnictwie, doskonale pokazuje, dlaczego wybór odpowiednich procesów wytwarzania aluminiowych komponentów jest tak istotny.

Dlaczego aluminium jest materiałem trudnym do trawienia

Aluminium łączy w sobie atrakcyjne właściwości: niewielką masę, wysoką wytrzymałość, odporność na korozję oraz dobrą przewodność cieplną. Jednak jego wysoka reaktywność sprawia, Ĺźe jest trudne do obróbki przy uĹźyciu konwencjonalnych metod trawienia chemicznego — procesu ubytkowego, w którym za pomocą środków chemicznych usuwa się materiał z arkusza blachy.

Podczas trawienia odsłonięty metal reaguje z chemicznym środkiem trawiącym w procesie elektrochemicznym, w którym atomy metalu ulegają utlenieniu pod wpływem odczynnika. Jest to reakcja egzotermiczna, co oznacza, Ĺźe towarzyszy jej wydzielanie ciepła.

Jeśli ciepło nie jest odpowiednio kontrolowane, reakcja trawienia może stawać się coraz trudniejsza do stabilnego prowadzenia, co wpływa na profil uzyskiwanej krawędzi oraz dokładność wymiarową.

W przeszłości prowadziło to do powstawania chropowatych, ziarnistych krawędzi podczas chemicznego trawienia aluminium. W zastosowaniach lotniczych, gdzie powtarzalność jest równie waĹźna jak sam projekt, konwencjonalne trawienie moĹźe okazać się nieodpowiednią metodą wytwarzania.

W związku z tym producenci musieli opracować bardziej zaawansowaną kontrolę nad parametrami chemicznymi, temperaturą, przygotowaniem materiału i warunkami procesowymi, aby aluminium mogło być stosowane jako materiał do precyzyjnego trawienia.

Redukcja masy bez utraty jakości

Trawienie chemiczne usuwa materiał bez uĹźycia siły mechanicznej ani skoncentrowanego Ĺşródła ciepła, charakterystycznego dla procesów takich jak obróbka skrawaniem czy cięcie laserowe, co pozwala uniknąć naprężeń mechanicznych, zadziorów i stref wpływu ciepła.

Ponadto cyfrowe narzędzia umoĹźliwiają wytwarzanie skomplikowanych geometrii bez wzrostu kosztów, przy osiągalnych tolerancjach rzędu ±0,020 mm. Dla konstruktorów z branĹźy lotniczej oznacza to moĹźliwość projektowania lekkich komponentów, które trudno byłoby ekonomicznie wytwarzać metodami konwencjonalnymi.

Przykładem zastosowań mogą być aluminiowe płyty wymienników ciepła z kanałami o złoĹźonych kształtach, w których trawienie chemiczne pozwala tworzyć skomplikowane ścieĹźki przepływu i maksymalizować powierzchnię wymiany ciepła w celu wydajnego zarządzania termicznego, przy jednoczesnym zmniejszeniu gabarytów i masy całego zespołu.

Z tej technologii mogą równieĹź korzystać producenci kratek wlotu powietrza do śmigłowców oraz komponentów bezzałogowych statków powietrznych (UAV), szczególnie tam, gdzie wymagane są złoĹźone geometrie bez odkształceń i zadziorów.

Kolejnym przykładem są płyty grzewcze osuszaczy przeznaczone do kabin samolotów. W tym przypadku trawienie chemiczne pozwala uzyskać złoĹźone, powtarzalne profile, umoĹźliwiając zarazem efektywne układanie elementów warstwowo w ramach końcowego montaĹźu.

Precyzja jest uĹźyteczna tylko wtedy, gdy jest powtarzalna

Norma AS9100, dotycząca zarządzania jakością w organizacjach z branĹźy lotniczej, kosmicznej i obronnej, wymaga spójności i jakości w całym łańcuchu dostaw. W przypadku trawienia chemicznego sprawia to, Ĺźe stabilność i powtarzalność procesu mają kluczowe znaczenie.

Kontrola procesów chemicznych i reakcji egzotermicznych ma na celu nie tylko uzyskanie komponentu o estetycznym wyglądzie, ale przede wszystkim zapewnienie moĹźliwości wielokrotnego wytwarzania elementów o tej samej geometrii oraz o przewidywalnych właściwościach materiałowych i wymiarowych.

Nowoczesne procesy pozwalają uzyskać gładsze profile krawędzi, węższe tolerancje i złoĹźone geometrie, zachowując jednocześnie lekkość, która od początku stanowiła o atrakcyjności aluminium.

Dla producentów z branĹźy lotniczo-kosmicznej wyzwaniem jest nie tylko samo znalezienie lekkiego materiału, lecz zastosowanie takiej technologii wytwarzania, która pozwoli zachować jego zalety, a jednocześnie zapewni wymaganą w produkcji precyzję i powtarzalność.

Firma Precision Micro opracowała nowy proces, który poprawia jednolitość i jakość chemicznie trawionych elementów aluminiowych. Więcej informacji moĹźna znaleźć na stronie www.precisionmicro.com.

Ĺšródło: Precision Micro