Komponen kedirgantaraan dan pasar komponen pesawat presisi
Waktu telah berubah. Sebuah jet khas yang sedang dibangun saat ini hanya terdiri dari 20% aluminium murni. Sebagian besar bahan konstruksi non-kritis - panel dan interior estetika - sekarang terdiri dari polimer yang diperkuat serat karbon (CFRP) dan bahan sarang lebah yang lebih ringan. Sementara itu, untuk suku cadang mesin dan komponen penting dari komponen pesawat presisi, ada penekanan simultan pada bobot yang lebih rendah dan ketahanan suhu yang lebih tinggi untuk efisiensi bahan bakar yang lebih baik, membawa logam baru atau yang sebelumnya tidak praktis ke dalam mesin ke dalam campuran material dirgantara.
Aerospace unik di antara industri
Manufaktur kedirgantaraan unik di antara sektor produksi massal lainnya, terutama dalam produksi mesin aero. Mesin adalah komponen paling kompleks dari sebuah pesawat terbang, mengandung komponen paling individual dan pada akhirnya menentukan konsumsi bahan bakar. Munculnya mesin lean-mix dengan potensi suhu hingga 3.800 ° F (2.100 ° C) telah membantu meningkatkan permintaan akan material baru ini. Mengingat bahwa superalloy saat ini memiliki titik leleh sekitar 1.850 ° C (3.360 ° F), menemukan bahan yang dapat menahan suhu yang lebih tinggi menjadi suatu tantangan.
Untuk memenuhi persyaratan suhu ini, Heat Resistant Superalloys (HRSA) sekarang diperkenalkan ke dalam persamaan material, termasuk paduan titanium, paduan nikel, dan beberapa bahan komposit non-logam seperti keramik. Material ini tampaknya lebih sulit untuk dikerjakan dengan mesin daripada aluminium tradisional, yang secara historis berarti masa pakai alat yang lebih pendek dan keamanan proses yang lebih sedikit.
Ada juga risiko proses yang tinggi dalam pemesinan suku cadang kedirgantaraan. Karena margin kesalahan tidak ada pada ketinggian jelajah 35.000 kaki, toleransi di ruang angkasa lebih tepat daripada hampir semua industri lainnya. Tingkat presisi ini membutuhkan waktu. Waktu pemesinan yang lebih lama diperlukan untuk setiap komponen, dan lebih banyak waktu per bagian membuat skrap relatif mahal, jika mempertimbangkan investasi waktu. Selain itu, dibandingkan dengan industri lain, pesanan komponen kedirgantaraan sering kali terdiri dari jumlah jangka pendek dan waktu tunggu yang lama, membuat penjadwalan untuk produktivitas, throughput, dan profitabilitas menjadi sulit.
Tidak seperti industri lain selain minyak dan gas, yang juga memiliki persyaratan suhu, tekanan, dan korosi yang tinggi, material dirgantara itu sendiri memengaruhi desain komponen. Design for manufacturability (DFM) adalah seni rekayasa merancang komponen dengan pendekatan yang seimbang, dengan mempertimbangkan fungsi komponen dan persyaratan pembuatannya. Pendekatan ini semakin banyak diterapkan dalam desain komponen kedirgantaraan dan lebih banyak lagi dalam desain komponen kedirgantaraan dan komponen pesawat presisi, karena komponennya perlu menahan beban dan ketahanan suhu tertentu, dan beberapa bahan hanya dapat menampung sebanyak itu. Desain material dan komponen benar-benar saling mendorong, bukan satu demi satu. Hubungan antara material dan desain ini sangat penting ketika mempelajari material generasi berikutnya. Untuk semua alasan ini, produsen penerbangan berbeda satu sama lain. Tidak heran berbagai bahan mereka unik.
Lanskap material baru
Aluminium penerbangan standar - 6061, 7050 dan 7075 - dan logam penerbangan tradisional - nikel 718, titanium 6Al4V dan stainless 15-5PH - masih digunakan dalam penerbangan. Namun, logam ini sekarang memberikan wilayah untuk paduan baru yang dirancang untuk meningkatkan biaya dan efisiensi. Untuk lebih jelasnya, logam baru ini tidak selalu baru, beberapa telah ada selama beberapa dekade. Sebaliknya, mereka baru untuk aplikasi manufaktur praktis karena peralatan mesin, teknologi perkakas, dan pelapis wafer cukup canggih untuk menangani paduan yang sulit dikerjakan. .
Meskipun jumlah aluminium di pesawat menurun, penggunaannya tidak sepenuhnya hilang. Faktanya, aluminium memang kembali, terutama dalam kasus di mana transisi ke CFRP terbukti menghambat atau tidak efektif. Tapi aluminium yang muncul lagi bukanlah aluminium ayahmu. Misalnya, tanah liat titanium (TiAl) dan aluminium lithium (Al-Li), yang telah ada sejak tahun 1970-an, baru mulai populer di dunia penerbangan sejak pergantian abad.
Seperti paduan nikel dalam sifat tahan panasnya, TiAl mempertahankan kekuatan dan ketahanan korosi pada suhu hingga 600 ° C (1.112 ° F). Tetapi TiAl lebih mudah dikerjakan, menunjukkan sifat kemampuan mesin yang mirip dengan titanium alfa-beta, seperti Ti6Al4V. Lebih penting lagi, TiAl dapat meningkatkan rasio dorong-terhadap-berat di mesin aero karena ukurannya setengah dari paduan nikel. Misalnya, baik bilah turbin tekanan rendah maupun bilah kompresor tekanan tinggi, yang secara tradisional terbuat dari superalloy berbasis nikel padat, kini dikerjakan dari paduan berbasis TiAl. General Electric adalah pelopor dalam pengembangan ini dan menggunakan bilah turbin tekanan rendah TiAl di mesin GEnx-nya, penggunaan material skala besar pertama dalam mesin jet komersial - dalam hal ini, Boeing 787 Dreamliner.
Pengenalan kembali aluminium ke dalam industri kedirgantaraan dapat ditemukan di Al-Li ringan, yang dirancang khusus untuk meningkatkan sifat aluminium 7050 dan 7075. Secara keseluruhan, penambahan lithium memperkuat aluminium dengan kepadatan dan berat yang lebih rendah, dua katalis untuk evolusi bahan penerbangan. Kekuatan tinggi paduan Al-Li, kepadatan rendah, kekakuan tinggi, toleransi kerusakan, ketahanan korosi dan sifat ramah las menjadikannya pilihan yang lebih baik daripada aluminium tradisional di badan pesawat jet komersial. Saat ini, Airbus menggunakan AA2050. Sedangkan Alcoa menggunakan AA2090 T83 dan 2099 T8E67. Paduan ini juga ditemukan dalam tangki bahan bakar dan oksidan roket ruang angkasa SpaceX Falcon 9, dan digunakan secara luas dalam proyek roket dan pesawat ulang-alik NASA.
Titanium 5553 (Ti-5553) adalah logam lain yang relatif baru dalam penerbangan, menunjukkan kekuatan tinggi, ringan, dan ketahanan korosi yang baik. Komponen struktural utama, yang harus lebih kuat dan lebih ringan dari paduan baja tahan karat yang digunakan sebelumnya, adalah titik aplikasi yang ideal untuk paduan titanium ini. Dikenal sebagai triple 5-3, itu adalah bahan yang sangat sulit untuk dikerjakan - hingga saat ini. Penelitian dan pengembangan ekstensif telah dilakukan untuk membuat logam ini praktis untuk pemesinan, dan triple 5-3 baru-baru ini terbukti sangat dapat diprediksi karena konsistensi pemesinan yang mirip dengan paduan titanium yang lebih tradisional seperti Ti6Al4V yang disebutkan di atas. Perbedaan kedua bahan tersebut memerlukan data pemotongan yang berbeda untuk digunakan untuk mencapai umur pahat yang sama. Tetapi ketika operator memiliki set parameter yang sesuai, tiga kali lipat dari 5-3 mesin dapat diprediksi. Kunci dari Triples 5-3 adalah pengoperasian yang sedikit lebih lambat dan optimalisasi jalur pahat dan sistem pendingin untuk mencapai keseimbangan yang baik antara umur pahat dan keselamatan.
Komponen struktural tertentu, seperti pengencang, sasis, dan silinder, memerlukan kekuatan mentah, dan ringan kurang menjadi prioritas. Dalam kasus seperti itu, baja paduan Ferrium S53 memberikan sifat mekanik yang sama dengan atau lebih baik daripada baja kekuatan ultra tinggi konvensional seperti 300M dan SAE 4340, dengan manfaat tambahan berupa ketahanan korosi secara keseluruhan. Ini dapat menghilangkan kebutuhan akan lapisan kadmium dan pemrosesan terkait berikutnya.
Komposit mencapai langkahnya
Bahan komposit juga merupakan bagian yang berkembang dari kue bahan kedirgantaraan. Mereka mengurangi berat badan dan mengurangi konsumsi bahan bakar sekaligus mudah ditangani, dirancang, dibentuk, dan diperbaiki. Setelah dipertimbangkan hanya untuk anggota struktural ringan atau komponen kabin, jajaran komposit kedirgantaraan kini meluas ke komponen yang benar-benar berfungsi - kulit sayap dan badan pesawat, mesin, dan roda pendarat.
Yang juga penting, elemen komposit dapat dibentuk menjadi bentuk kompleks yang memerlukan pemesinan dan pengikatan dalam hal bagian logam. Komponen komposit pra-bentuk tidak hanya ringan dan kuat, tetapi juga mengurangi jumlah pengencang dan sambungan berat - yang merupakan titik kegagalan potensial - di pesawat terbang. Dengan cara ini, material komposit membantu mendorong tren global untuk mengurangi jumlah komponen di seluruh rakitan, menggunakan desain satu bagian jika memungkinkan.
Informasi Lebih Lanjut tentang komponen presisi &komponen kedirgantaraan
::Suku Cadang Mesin untuk Industri Dirgantara
::Bagaimana cara membuat suku cadang presisi?
