Toleranties voor het gieten van aluminium in de ruimtevaart

Om het gewicht te minimaliseren, worden vliegtuigcomponenten zoals spruitstukken, adapterpoorten en behuizingen dichter bij hun ontwerpideaal gebracht, maar vereisen ook minder variabiliteit in de productie. Gieten is een belangrijk proces voor gewichtsvermindering, maar een grondig begrip van de giettoleranties is nodig om ervoor te zorgen dat de veiligheidsfactoren behouden blijven.

Aluminium gebruiken in de ruimtevaart

Aluminium heeft een zeer hoge specifieke sterkte, wat betekent dat er onderdelen van gemaakt kunnen worden die licht maar sterk zijn. Het is ook bestand tegen corrosie en vermoeidheid. Sommige moderne composieten bieden superieure prestaties, maar brengen een aanzienlijke kostenbesparing met zich mee in vergelijking met aluminium. Het kan ook moeilijk zijn om de structurele integriteit van composieten te verifiëren. Om deze redenen wordt in moderne ruimtevaartconstructies nog steeds veelvuldig gebruik gemaakt van aluminium in zowel gesmeed als gegoten vormen.

Aluminium wordt bijna altijd als legering gebruikt. De belangrijkste gebruikte legeringselementen zijn silicium, koper, magnesium en zink. Deze beïnvloeden eigenschappen zoals corrosie- en vermoeiingsweerstand en gietbaarheid.

Aluminiumlegeringen worden gedefinieerd in termen van serienummers die het primaire legeringselement aangeven. A356.0 bijvoorbeeld, een aluminiumlegering die veel wordt gebruikt in de ruimtevaart, is 92% aluminium en 7% silicium, waarbij de rest magnesium, ijzer, koper en andere elementen omvat.

Aluminium gieten voor ruimtevaarttoepassingen

Aluminium wordt veel gebruikt in moderne vliegtuigen. Beugels, behuizingen, behuizingsdeksels, pompdeksels, spruitstukken en poortadapters zijn slechts enkele van de vele toepassingen. Gieten is een manier om onderdelen te combineren die anders aan elkaar zouden worden gelast of vastgeschroefd. Bouten kunnen losraken en enige beweging toestaan. Het lassen van sommige soorten aluminium is moeilijk en kan het gebruik van niet-destructieve evaluatietechnieken vereisen om de integriteit van de gewrichten te verifiëren.

Een manier om het gewicht te verminderen is het minimaliseren van wanddiktes. Dit wordt bereikt door nauwkeurige plaatsing van kernen die holtes vormen in het laatste deel. Voor kwaliteitsonderdelen die bij lange productieruns aan nauwe toleranties voldoen, is de positionering van de kern een cruciaal aspect van het gietproces.

Gietprocessen verschillen in hun vermogen om geometrische consistentie te bieden. Bovendien hebben sommigen trekhoeken nodig om patronen uit mallen te laten komen, waardoor de wanddikte toeneemt en de bewerking bemoeilijkt wordt.

Drie gietprocessen die door Impro worden gebruikt voor lucht- en ruimtevaartonderdelen zijn:

• Investment casting - waarbij een waspatroon wordt gecoat met keramische slurry om een ​​mal te produceren
• Permanent gieten - maakt gebruik van metalen matrijzen, vergelijkbaar met spuitgieten of spuitgieten
• Schelpvormen - vormt een vormholte in twee helften door metalen halve patronen met zand te bedekken.

Concepthoeken

Het investeringsgietproces heeft zelden trekhoeken nodig die aan het te gieten onderdeel worden toegevoegd. Dit komt vooral omdat de keramische schaal na het stollen van het metaal wordt afgebroken. Bovendien zijn er zelden trekhoeken nodig in de waspatronen, omdat deze de neiging hebben om voldoende te krimpen om gemakkelijk uit de mal te komen.

Permanente mallen hebben meestal 2° trek nodig bij het gieten van aluminium om een ​​gemakkelijke lossing te garanderen. Voor het vormen van schelpen is 1° trek nodig om het patroon los te laten van de zandschelp.

Toleranties voor casten

Toleranties worden voornamelijk gedefinieerd als de maximaal toelaatbare of verwachte afwijking in vorm per lineaire inch. Op basis hiervan zijn haalbare toleranties voor elk gietproces:

• Investeringsgietwerk – +/- 0,010” per inch, met nauwere toleranties haalbaar op aanvraag. Een lengte van meer dan 3" is beter dan +/- 0,020" haalbaar.
• Permanente gietvorm – +/- 0,015” voor de eerste inch, daarna +/- 0,002” per inch
• Schelpvormen – +/- 0,005” per inch, met een tolerantie van +/- 0,020” over een lengte van 3”

Hulp bij het selecteren van het castingproces

Lucht- en ruimtevaartonderdelen worden gemaakt met nauwe toleranties om de kleine veiligheidsfactoren te bereiken die nodig zijn voor gewichtsvermindering. Gietprocessen ondersteunen gewichtsvermindering door onnodig materiaal te elimineren door het gebruik van kernen. Het is essentieel om een ​​hoog niveau van geometrische consistentie te behouden voor lucht- en ruimtevaartonderdelen. Begrijpen welke toleranties haalbaar zijn door de verschillende gietprocessen is daarom essentieel.

Impro heeft uitgebreide expertise in investeringsgieten, permanent gieten en schaalgieten. Neem vandaag nog contact met ons op om te zien hoe deze processen uw ruimtevaartvereisten kunnen ondersteunen.