Журнал Professional Engineering попытался оценить возможность использования новых сплавов и технологий при создании металлических компонентов для аэрокосмической отрасли.
Ситуация в аэрокосмическом секторе изменилась - композитные материалы отыгрывают позиции у металлических сплавов и играют более важную роль в программах создания новых самолетов. Так, например, в конструкции нового авиалайнеры Boeing 787 композитные материалы занимают до 50%, а всего лишь десятилетие назад такая цифра выглядела маловероятной.
Однако развитие новых технологий в металлургической промышленности не прекращается, также как и не прекращается разработка новых сплавов. Такие компании как GKN продолжают вкладывать средства в разработку новых алюминиевых и титановых сплавов и в создание новых методов обработки металлов, пытаясь найти новые области применения для металлических компонентов.
Как показывают проведенные исследования, в некоторых областях конструкции самолета металлические сплавы являются более лучшим решением по сравнению с композитными материалами из-за определенных факторов.
По словам руководства GKN, металлические сплавы по-прежнему играют важную роль в бизнесе компании и такая ситуация будет сохраняться в будущем.
Так, например, компания GKN изучает возможность применения такого метода, как сварка трением алюминиевых и титановых сплавов. Этот метод может сократить потребление металлов на 40%. В настоящее время из-за несовершенства применяемых технологий 90% покупаемых материалов тратится впустую, поскольку в готовую продукцию превращается только 10%. Таким образом, GKN стремится к разработке новых технологий по экономическим и экологическим соображениям.
Однако прежде, чем применять новую технологию, GKN должна убедиться в том, что новый метод сварки является адекватным и соблюдается приемлемая воспроизводимость процесса. Кроме того, необходимо доказать, что любое изделие, полученное методом сварки трением, пригодно для использования в определенных целях. Данная технология должна пройти сертификацию до того, как будут внесены фундаментальные изменения в производственный процесс.
Кроме того GKN рассматривает возможность применения двух совершенно разных технологий. Первой технологией является производство деталей посредством метода электронно-лучевой плавки (EBA), когда металл проходит через электронный луч сварочной головки, в результате чего можно придать ему определенную форму, которая необходима для его будущего применения.
Такая технология гораздо лучше подходит для применения во время проектирования деталей для самолетов. Как только необходимая деталь будет создана, останется только провести механическую обработку, чтобы закончить производственный процесс. Данный метод позволяет сократить количество используемого материала и увеличить пропускную способность производственный линии по сравнению с прежними технологиями, когда нужная деталь вырезается из затвердевшего сплава.
Серьезное внимание GKN уделяет и методам лазерной плавки, когда для создания детали определенной формы порошковый материал расплавляется лазерным лучом. Такой метод обладает еще большей эффективностью, даже по сравнению с технологией EBA.
Передовые методы соединения элементов также представляют большой интерес. Сваренные детали будут занимать большую долю в конструкции будущих самолетов, поскольку они позволяют сократить использование клепки, что в свою очередь позволяет сократить время, затрачиваемое на сборку. GKN исследует возможности соединения неоднородных материалов за счет метода сварки трением. Стоит отметить, что такая технология уже применялась при изготовлении компонентов для самолетов Airbus A400M, и сейчас GKN изучает возможность применения новых методов при изготовлении гражданских авиалайнеров.
Не ускользают из внимания инженеров GKN и виды используемых материалов. В частности, компания исследует новые титановые и алюминиевые сплавы, которые гораздо легче поддаются механической обработке. Особый интерес здесь представляет алюминиево-литиевый сплав. В среднесрочной перспективе компания рассматривает возможность применения и более экзотических материалов, таких как наноматериалы, металлов с открытыми порами и титановых порошков.
Артур Нургалеев
