Ulepszona technologia tłoczenia do tworzenia lepszych metalowych części statków powietrznych W przypadku produkcji złożonych części statków powietrznych nie ma miejsca na błędy: wąskie zakresy tolerancji i zwiększona plastyczność wymagają, by konstrukcje były doskonałe, a nie po prostu wystarczająco dobre. Hiszpańska firma Batz opracowała zaawansowane matryce do tłoczenia na potrzeby tworzenia konstrukcji żeber skrzydeł o dużej precyzji i złożoności. Technologie przemysłowe © Naruesorn Sampanpaisarn, Shutterstock Formowanie metali pozwala inżynierom z przemysłu lotniczego i kosmicznego na tworzenie szerokiej gamy małych i dużych części konstrukcyjnych statków powietrznych oraz elementów płatowca. Mónica Carranza Sáenz, koordynatorka finansowanego ze środków UE projektu Rib-ON, zauważa, że pomimo potencjału, jaki drzemie w tym procesie, „jeśli chodzi o formowanie blach aluminiowych w temperaturze pokojowej, wykazują one niską plastyczność i sprężystość, czyli tendencję do powracania do pierwotnego kształtu. Podwyższenie temperatury znacznie pomogłoby w pokonaniu tych przeciwności i produkcji części o dużej precyzji i złożonej geometrii”. Formowanie metalowych części w wysokich temperaturach Tłoczenie na gorąco jest obiecującą technologią do wysokonakładowej i konkurencyjnej produkcji podstawowych i podrzędnych części konstrukcyjnych statków powietrznych. „Połączenie tłoczenia na gorąco z wysokowydajnymi stopami aluminium oferuje mnóstwo korzyści, takich jak bardziej zakrzywione kształty, węższe zakresy tolerancji i mniejszy ciężar, przy jednoczesnym zachowaniu wytrzymałości końcowego elementu”, dodaje Carranza Sáenz. W ramach projektu Rib-ON hiszpańskiej firmie Batz oraz partnerowi projektu – centrum technologii AZTERLAN – udało się opracować modułową, tanią matrycę do tłoczenia żeber skrzydeł o różnych geometriach na bazie wysokowydajnych stopów aluminium. Ta zaawansowana matryca umożliwiła inżynierom produkcję aluminiowych żeber o różnych kształtach i długościach. Przed jej opracowaniem naukowcy przeprowadzili serię symulacji w celu określenia rodzaju i właściwej konfiguracji elementów matrycy. Na potrzeby narzędzia do wytłaczania na gorąco wybrano prostą konfigurację składającą się ze stempla, matrycy i dociskacza. Proces formowania metalu obejmował również etap formowania na zimno, aby wyeliminować ryzyko ewentualnego sprężynowania. Ten etap formowania na zimno można również pominąć, ponieważ tolerancje części uzyskane w procesie formowania na gorąco są wystarczająco duże. W celu analizy tarcia i zużycia kilku połączeń materiałów i powłok w różnych temperaturach przeprowadzono testy tribologiczne. Ostatecznie najbardziej opłacalnym materiałem do produkcji matryc okazał się rodzaj żeliwa sferoidalnego o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie o nazwie GGG70-L. Niższe koszty materiału i obróbki cieplnej „Użycie tego typu żeliwa do produkcji matryc do tłoczenia na gorąco pozwoliło obniżyć koszty materiałowe o 80 % w porównaniu z powszechnie stosowanymi stalami kutymi (stopy węgla i żelaza). Koszty produkcji udało się obniżyć również poprzez zastosowanie prostych układów chłodzenia w matrycy, dzięki długiemu czasowi cyklu, na który pozwala produkcja małoseryjna”, zauważa Carranza Sáenz. Ze względu na mały rozmiar partii można wyeliminować potrzebę powlekania matrycy, ponieważ żeliwo wykazało najniższy poziom zacierania się – rodzaj zużycia, który powoduje przywieranie metalu do innego metalu – w temperaturach typowych dla krótkich serii produkcyjnych. Matryce do tłoczenia są ważnym czynnikiem wpływającym na ostateczny koszt części konstrukcyjnych. Niskie koszty niewątpliwie ułatwiają ich szerokie zastosowanie w przemyśle lotniczym i kosmicznym. Matryca do tłoczenia na gorąco BATZ okazała się odpowiednia do produkcji żeber skrzydeł, zapewniając wysoki poziom precyzji, wąskie zakresy tolerancji i powtarzalność na potrzeby produkcji złożonych geometrii. Słowa kluczowe Rib-ON, tłoczenie na gorąco, matryca, żebro skrzydła, samolot, tolerancja, aluminium, części konstrukcyjne, żeliwo, lotnictwo, odlewanie metali
