Автор: Компания METROM mechatronische maschinen GmbH

Десятилетиями многорядная клепка служила методом сборки металлических конструкций фюзеляжей. Несмотря на то, что этот процесс в основном автоматизирован, он все еще остается дорогостоящим из-за продолжительности циклов. Дополнительной проблемой представляется необходимость нахлеста секций для клепки, что увеличивает вес конструкции и расходы материала. Такая технология оставляет потенциал значительного сокращения расходов и снижения веса. Этот потенциал может быть реализован только посредством новых технологий соединения элементов, включая альтернативный процесс соединения, интеллектуальные системы и зажимные устройства.

Металлические листы фюзеляжа большие и гибкие, что создает сложность их точного позиционирования для качественной обработки.

Схема принципа инструмента Bobbin-Tool

 

 

Принцип инструмента Bobbin-Tool

РЕШЕНИЕ

Инженеры METROM mechatronische maschinen GmbH совместно с ведущими научно-исследовательскими организациями Германии изучали соединительные технологии для авиакосмической промышленности. Наряду с лазерной сваркой метод сварки трением с перемешиванием становится все более важным для соединения элементов авиационной техники. В рамках программы авиакосмических исследований разработаны концепты интеллектуального машинного оборудования для обработки гибких трехмерных заготовок большого размера и их соединения методом сварки трением с перемешиванием (FSW).

Сварка трением с перемешиванием создает большие силы. Обычно эти силы сбалансированы опорной конструкцией, которая поддерживает заготовку. В рамках задач авиакосмической промышленности такой метод требует слишком больших затрат, поскольку компоненты для обработки очень больших размеров и различных форм. То есть каждый обрабатываемый элемент потребует отдельное крупное зажимноеустройство и опорную конструкцию.

 

Пассажирский самолет (металлическая конструкция фюзеляжа)

 

Поэтому команда инженеров разработала процесс сварки трением с перемешиванием с использованием гибких зажимных устройств без постоянных опорных точек.

Такой подход позволяет использовать так называемый инструмент Bobbin-Tool или DeltaN-Tool. Конструкция двойного заплечника не требует дополнительной опорной конструкции под зоной стыка (Рис. 1). Такие инструменты позволяют значительно уменьшить усилие, необходимое для удержания заготовок и выполнения сварки.

Концепт обрабатывающего центра был впервые реализован как опытная система для обработки демонстрационных заготовок размером 2.5 м.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Авиакосмическая промышленность потребляет множество несварных сплавов алюминия. Такие сплавы требуют соединения без плавления. Сварка трением с перемешиванием выполняет соединение материалов в твердой фазе и может найти обширное применение.

Большая энергия и обработка в твердой фазе позволяют получить мелкозернистую и термомеханически упроченную структуру стыка. Партнеры проекта провели дополнительное тестирование качества стыка и подтвердили высокое качество таких швов.

Инженеры METROM использовали 5-ти осевой станок с параллельной кинематикой, который автономно перемещается по трехкоординатной системе направляющих при помощи встроенного привода. Система также оснащена интеллектуальным зажимным устройством.

Зажимное устройство фиксирует заготовку, выравнивает фасонные детали, выполняет позиционирование для резания кромок и непосредственно процесса сварки. Достигнуты заданные показатели точности.

Первые тестовые образцы фюзеляжа уже были успешно сварены с использованием нового метода (Рис. 3). Применение инструмента с двойным заплечником и другие технологические решения позволяют избежать необходимости управления процессом обработки.

 

Тестовое выполнение трехмерной сварки трением с перемешиванием, материал Al 6xxx

 

Работы будут продолжены в рамках программы авиакосмических исследований.

Проект будет посвящен новым разработкам и оптимизации концепта обрабатывающего центра. В частности, планируется увеличить размер заготовки до 5 м в длину для обновления приводной технологии. Достижение этой цели позволит приблизиться к реальным размерам элементов авиакосмической техники. Такие результаты будут представлять ценность при оценке эффективности применения технологии для сборки фюзеляжей в будущем.

Дополнительную информацию об оборудовании и решениях компании METROM mechatronische maschinen GmbH Вы можете получить по ссылке: https://www.itmash.ru/metrom

Для консультаций, пожалуйста, обращайтесь в компанию "ИНТЕРТУЛМАШ", которая является официальным представителем и поставщиком продукции и услуг компании METROM mechatronische maschinen GmbH в России и СНГ.

Контактная информация:

Телефон: +7 (495) 668-13-58

email: inbox@itmash.ru

сайт: www.itmash.ru