لماذا تستخدم الطائرات المسامير بدلاً من اللحام؟ تكمن الإجابة في التحديات الفريدة لهندسة الطيران. يوفر التثبيت بالمسامير ثباتًا وموثوقية أكبر، وهو أمر ضروري للمواد الرقيقة وخفيفة الوزن المستخدمة في الطائرات. وعلى عكس اللحامات، التي يمكن أن تعاني من التلف الحراري والتعب بمرور الوقت، توفر المسامير جودة ثابتة وسهولة الصيانة. تتعمق هذه المقالة في الأسباب الكامنة وراء تفضيل الصناعة لمسامير البرشام، وتستكشف الفوائد التي تقدمها من حيث الإنتاج والأداء والسلامة.
عند الفحص الدقيق للطائرة، يمكننا ملاحظة العديد من المسامير على جلدها. وتظهر عملية التثبيت هذه بشكل شائع أيضاً في بناء الجسور الكبيرة.
يُقال إن طائرة C919 تتطلب ملايين المسامير، بينما تستخدم طائرة الركاب A380 أكثر من خمسة ملايين مسمار.
لذا، لماذا لا يقومون ببساطة بلحام الطائرة بدلاً من اختيار هذا الأمر الذي يبدو مرهقًا عملية التثبيت?
في صناعة الطيران، هناك شعار في صناعة الطيران: "السعي إلى التخلص من كل جرام". لتخفيف وزن الطائرة، يستخدم المصنعون أخف المواد الممكنة والمصممة خصيصاً لتطبيقات محددة.
عادةً ما يكون جلد الطائرة رقيقاً للغاية من أجل تقليل الوزن. إن التحدي المتمثل في لحام مثل هذه الجلود الرقيقة معًا هو تحدٍ هائل.
وعلاوة على ذلك، فإن بعض هياكل الطائرات مصنوعة من الألومنيوم الذي يتميز بمقاومة ضعيفة نسبيًا للحرارة. و عملية اللحام يولد كمية كبيرة من الحرارة، والتي من الواضح أنها غير مناسبة للطائرات ذات الأجسام المصنوعة من الألومنيوم.
تستخدم الطائرات التجارية الأكثر تقدماً على مستوى العالم المواد المركبة على نطاق واسع. يمكن أن تتلف هذه المواد أيضاً عن طريق اللحام. يجب تأمين الربط بين المواد المختلفة بطريقة مادية.
خلال أول رحلة لي في الطائرة، كنت جالسًا بالقرب من نافذة الجناح. عندما واجهت الطائرة مطبات هوائية، ارتجف الجناح بشكل ملحوظ، مما تسبب في موجة من القلق بداخلي.
أعتقد أن الكثير منكم قد شهد مثل هذه السيناريوهات حيث يتأرجح جناح الطائرة بشكل كبير إذا كان الاضطراب شديداً.
وطوال عملية التأرجح المستمرة هذه، سيتعرض جلد الجناح إما للتمدد أو الانضغاط. إذا تم استخدام عملية لحام، فإن القوة عند نقاط اللحام ستنخفض بشكل كبير في ظل هذه التغيرات المتكررة في الإجهاد.
بمرور الوقت، قد تتطور هذه المناطق الملحومة بمرور الوقت إلى شقوق صغيرة. وإذا لم يتم اكتشافها في الوقت المناسب، فإنها تشكل خطراً كبيراً على السلامة.
وعادةً ما تعمل الطائرات التجارية لأكثر من عقد من الزمان، وتكون طبقات اللحام عرضة لمشاكل إجهاد المعادن، مما يؤدي إلى اتصال دون المستوى الأمثل. وعلى العكس من ذلك، يمكن أن يقلل التثبيت من انتقال الاهتزازات بين الأجزاء المتصلة، وبالتالي يقلل من خطر التصدع الاهتزازي. وفيما يتعلق بتغيرات الإجهاد المتكررة، يوفر التثبيت بالتثبيت صلابة فائقة وأكثر موثوقية.
جودة اللحام يعتمد إلى حد كبير على مهارة المشغل، مع وجود عشوائية كبيرة سواء كانت رقيقة جدًا أو سميكة جدًا. من الصعب وضع معايير موحدة.
وعلى النقيض من ذلك، فإن المسامير المستخدمة في عملية التثبيت تحتوي على الحد الأدنى من أخطاء البارامترات، مما يجعل مراقبة الجودة والإنتاج الموحد أمرًا سهلاً.
يعلم الجميع أنه أثناء تصنيع الطائرات، يكون الطلب على التوحيد القياسي مرتفعًا.
الجانب الأكثر أهمية في صناعة الطيران هو اتساق الجودة. تحتوي الطائرة على ملايين المسامير، ويجب أن يكون البرشام الأول الذي يتم إنتاجه مطابقًا لعشرات الملايين التي تليه.
تصل متطلبات قوة المسامير في الطائرة إلى 1100 ميجا باسكال، أي ما يعادل وزن عشر سيارات سيدان على سنتيمتر مربع واحد. تصل دقة معالجة المسامير إلى التحكم في مستوى الميكرون.
ويشبه هذا المفهوم مفهوم الطائرات الكبيرة نفسها. فتصنيع طائرة كبيرة متطورة ليست صعبة للغاية بالنسبة لدولة كبرى، ولكن إنتاج آلاف المنتجات المتماثلة يمثل تحدياً هائلاً.
قد يتساءل البعض: ألا تزيد هذه المسامير البارزة من السحب الديناميكي الهوائي للطائرة؟ في الواقع، إن المسامير المستخدمة في صناعة الطيران هي في المقام الأول من الأنواع البارزة ذات الرؤوس البارزة والمسامير الغاطسة.
داخل الطائرة، حيث لا توجد حاجة للتشكيل الديناميكي الهوائي، يتم استخدام المسامير البارزة ذات الرأس البارزة الأقل تكلفة والأسهل في المعالجة في الغالب.
من ناحية أخرى، تُستخدم المسامير الغاطسة بشكل أساسي في الأجزاء الخارجية للطائرة التي تحتاج إلى أن تكون ملساء. ويمكنها تقليل السحب الفعال للطائرة. وتتطلب عملية التصنيع تفاوتات صارمة لأغطية المسامير والهياكل المجاورة. عندما تلمس سطح الطائرة، بالكاد تشعر بوجود المسامير.
وقد أسفر هذا التطبيق عن نتائج هامة. فوفقاً لبيانات من الحرب العالمية الثانية، يمكن أن يؤدي استخدام المسامير الغاطسة إلى تقليل سحب الطائرة بحوالي 3%.
عادةً ما نستخدم برشام مجمد للاستبدال. يتم تبريد هذا البرشام بسرعة بعد المعالجة الحرارية ويجب تثبيته في غضون خمس عشرة دقيقة من الاستخدام.
تزداد قوة هذا البرشام المتجمد في ظل ظروف درجة الحرارة العادية، مما يعزز استقرار الهيكل المبرشم.
يمكن لمسمار برشام واحد مفكوك أن يؤدي إلى إطلاق إنذار بوجود عطل في الطائرة، مما يستلزم عمل موظفي الصيانة على مدار الساعة لتحديد موقع المسمار الإشكالي.
في عام 2016، ومن أجل استكشاف مشكلة في طائرة من طراز A320، عمل موظفو الصيانة بلا كلل لمدة ثلاثة أيام وليالٍ. وبعد التحقيق المنهجي في جميع الأعطال المحتملة، حددوا أخيراً دبوساً مفكوكاً من بين مئات دبابيس البيانات، التي يقل قطر كل منها عن 1 ملليمتر.
على الرغم من أن مهمة تحديد أعطال المسامير وإصلاحها قد تكون صعبة، إلا أنها ليست مدعاة للقلق. مسامير الطيران ذاتية الإغلاق، مما يجعل احتمال فكها ضئيلاً للغاية.
نظرًا للقيود المختلفة، يتم تجميع معظم الطائرات التي نراها اليوم باستخدام المسامير.
يتم ربط القطع الفردية من جلد الطائرة ببعضها البعض باستخدام المسامير، مما يشكل فعلياً درعاً محمولاً جواً. وهذا يسمح لرفارف الطائرة بالتحرك بمرونة.
التثبيت بالضغط هو طريقة للتثبيت تستخدم ضغطًا خارجيًا لتغيير مرونة المادة في العملية الهندسية. تسمح هذه التقنية بإدخال مسامير البرشام والصواميل في فتحات متخصصة مسبقة التجهيز في الهيكل، وبالتالي تحقيق اتصال موثوق بين المكونات.
عادةً ما يستخدم الفولاذ منخفض الكربون الشائع وصفائح سبائك الألومنيوم وصفائح النحاس في مسامير صواميل البرشام ذات الصواميل المثبتة بالضغط. بالنسبة للمواد ذات الصلابة المفرطة، مثل ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ وألواح الفولاذ عالي الكربون، يتم استخدام مسامير صامولة البرشام عالية الصلابة المصنوعة خصيصًا. وبالتالي، نادرًا ما يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في مسامير صواميل البرشام العامة وصواميل صواميل البرشام الصفائح المعدنية الأجزاء. وينطبق الأمر نفسه على مسامير البرشام والصواميل الكبسية، حيث يندر استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ.
من خلال تحليل عمليات التثبيت الصحفي، إلى جانب مقدمات لـ الصحافة المشتركة مكونات التثبيت وتقنياتها، وبالاقتران مع طرق مراقبة الجودة لعمليات التثبيت بالضغط، تم إجراء مناقشة شاملة حول عمليات التثبيت بالضغط.
1. يجب أن يكون حجم الثقب لوضع البرشام وفقًا لمخطط حجم الثقب القياسي.
2. إلا في حالات خاصة (مثل حدوث تداخل مع التثبيت بعد كل عمليات التجهيز الآلي و معالجة السطح قد اكتملت)، يجب إكمال المعالجة السطحية للمنتج قبل عملية التثبيت.
3. عند اختيار لون الأجزاء المثبتة، إذا تم اختيار الطلاء بالزنك الملون على أجزاء المنتج، يجب أن تتطابق الأجزاء المثبتة مع الأجزاء المثبتة. بالنسبة للطلاء بالزنك الأزرق والزنك الأبيض والنيكل والأكسيد على أجزاء المنتج، عادةً ما يتم استخدام الأجزاء المبرشمة المطلية بالنيكل. بالنسبة لأجزاء المنتج الخاصة التي تحتاج إلى التثبيت قبل المعالجة السطحية وتتطلب اللحام بالنحاس كما يتم اختيار الأجزاء المثبتة المطلية بالنيكل، حيث تؤثر الخواص الكيميائية لطبقة الطلاء على جودة اللحام.
(ط) صواميل البرشام ومتطلبات معالجتها
عندما يكون سمك (t) صامولة البرشام ذات الأسنان الزهرية صفيحة ألومنيوم أقل من أو يساوي 1.0 مم، يتم استخدام رمز المعالجة -0. بالنسبة للتثبيت بمواد الفولاذ المقاوم للصدأ، لأن الفولاذ المقاوم للصدأ صلب ويميل إلى جعل صامولة البرشام تسقط بعد التثبيت, اللحام الموضعي يُستخدم عادةً حول الصامولة لتقويتها.
أثناء عملية التثبيت، يجب أن يكون القالب في مكانه دفعة واحدة، ويجب أن تدخل جميع الأجزاء البارزة من الصامولة في اللوحة دون ترك أي فجوات، لضمان جودة تعامد بين الصامولة والصفيحة.
(ثانيًا) مسامير البرشام الكبس ومتطلبات معالجتها
تتضمن مسامير البرشام الكبس مسامير البرشام الكبس الملولبة بالكامل ذات الفتحات المترابطة ومسامير البرشام الكبس ذات الفتحات العمياء. تقدم هذه المقالة في المقام الأول هذين النوعين. ويكمن الفرق بين مسمار البرشام الملولب بالكامل عبر الفتحة ومسمار البرشام ذي الفتحة العمياء فيما إذا كانت الفتحة الداخلية مفتوحة بالكامل وطول اللولب، بينما بقية الأبعاد متماثلة بشكل أساسي.
فيما يلي متطلبات المعالجة للمسامير المثبتة بالضغط: عادةً لا يتم إجراء التثبيت بالضغط للفتحات العمياء والمسامير قبل الطلاء بالكهرباء. والغرض من ذلك هو السماح لمحلول الطلاء بالكهرباء بالتدفق بالكامل، مما يمنع تآكل اللولبات.
أثناء عملية التثبيت بالضغط، يجب وضع القالب بدقة دفعة واحدة. يجب أن تكون جميع زوايا المسامير مدمجة تمامًا في الصفيحة المعدنية، ويجب أن تكون متعامدة مع سطح الجزء. وهذا يضمن التسطيح الجيد للصفيحة المعدنية والتعامد مع المسامير.
بالنسبة للمسامير التي يبلغ طولها (L) 30 مم أو أكثر، من الضروري إجراء تقوية اللحام الموضعي وفقًا للتحليل الهيكلي ومتطلبات العملية، لمنع ميل المسامير. عند استخدام صفيحة معدنية من الفولاذ المقاوم للصدأ للتثبيت بالضغط، يجب ضمان تفاوت حجم القطر الخارجي للمسمار وحجم ثقب الصفيحة عند ± 0.05 مم.
(ثالثًا) البراغي المثبتة بالضغط ومتطلبات عمليتها
تنقسم البراغي المثبتة بالضغط بشكل أساسي إلى أنواع مسامير التثبيت بالضغط ذات الرأس المستدير والرأس السداسي. والجزء "S" من البرغي المثبت بالضغط ذو الرأس المستدير هو الرأس المستدير والمسننات وطريقة التثبيت هي في الأساس نفس طريقة التثبيت الخاصة بالصامولة المثبتة بالضغط المسننة التي تم تقديمها سابقًا.
يتألف الجزء "S" من البرغي سداسي الرأس من رأس سداسي ونتوءات، وتتوافق طريقة التثبيت مع طريقة التثبيت بالمسامير المثبتة بالضغط.
فيما يلي متطلبات المعالجة الخاصة بمسامير التثبيت بالضغط: بصفة عامة، لا يتم استخدام الألواح التي يقل سمكها عن 1 مم للتثبيت بالضغط. يجب أن يتم استخدام قالب التثبيت بالضغط والتثبيت بشكل صحيح في المحاولة الأولى، مع التأكد من أن جميع زوايا المسامير مدمجة بالكامل في الصفيحة، وأن تكون متساوية مع سطح المكون، مما يوفر تسطيحًا جيدًا للصفيحة وتعامدًا جيدًا مع المسامير.
نظرًا لأن قيمة S لبراغي التثبيت بالضغط عادةً ما تكون كبيرة، فمن السهل أن يحدث بثق المواد أثناء التثبيت بالضغط، مما يؤدي إلى تشوه الجزء. عند تثبيت براغي التثبيت بالضغط في صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ في صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب الحفاظ على تفاوت القطر الخارجي للبراغي وحجم الثقب في حدود ± 0.05 مم.
(رابعا) براغي التثبيت بالضغط غير المثبتة ومتطلبات عمليتها:
غالبًا ما تستخدم براغي التثبيت بالبراغي المثبتة بالضغط غير المثبتة في الأماكن التي تحتاج إلى التثبيت وتفكيكها وتركيبها بشكل متكرر.
فيما يلي متطلبات المعالجة لبراغي التثبيت بالضغط غير المثبتة: يجب أن يتم وضع قالب التثبيت بالضغط بشكل صحيح في المحاولة الأولى، مع التأكد من أن جميع زوايا البرغي مدمجة بالكامل في الصفيحة، وأن تكون متساوية مع سطح المكون، مما يوفر تسطيحًا جيدًا للصفيحة وتعامدًا جيدًا مع البرغي.
(خامسًا) دبوس تحديد المواقع ومتطلبات عمليته
متطلبات التصنيع لمسمار التثبيت المثبت بالضغط هي كما يلي: عندما يكون طول مسمار التثبيت (L) أكبر من 20 مم، استنادًا إلى التحليل الهيكلي ومعايير العملية، من الضروري تعزيز مسمار التثبيت بالنحاس (اللحام النحاسي (اللحام النقطي في الرأس المستدير) لمنع الاختلال.
يجب أن يكون استخدام القالب أثناء التثبيت بالكبس دقيقًا وفي مكانه من المرة الأولى، ويجب أن يكون الجزء البارز من مسمار التثبيت مغروسًا بالكامل في الصفيحة المعدنية، بحيث يكون متعامدًا مع سطح المكونات. وهذا يضمن تسطيح الصفيحة المعدنية وتعامد جيد مع مسمار التثبيت.
1. تنطوي عملية التثبيت على تثبيت صواميل البرشام، والبراغي، والمسامير، والمسامير، ومسامير التثبيت المخصصة (مثل مسامير التوجيه، وأعمدة دعم تحديد الموقع، وما إلى ذلك)، وقواعد الوعاء اليدوي الكهروستاتيكي، ومفاتيح التثبيت.
2. يمكن أن يتسبب التثبيت بالقرب من حافة المنتج أو محيط الثقب في حدوث تشوه كبير. واستناداً إلى مدى التشوه، ينبغي اتخاذ التدابير اللازمة (مثل إعادة التشكيل أو الطحن) لتلبية متطلبات الأبعاد والمتطلبات الجمالية وفقاً لرسومات التصميم.
3. بعد التثبيت، يجب ألا يكون هناك أي اختلال أو إزاحة. من الضروري التأكد من محاذاة الخيوط بشكل متركز مع الثقوب المقابلة لها.
4. يجب أن تتطابق مواصفات ومواصفات ونموذج الأجزاء المثبتة مع تلك الموجودة في الرسومات. ولا يسمح باستخدام مواصفات غير صحيحة.
5. بعد التثبيت، من غير المقبول حدوث تشوه واضح أو بروز أو بروز أو مسافة بادئة حول الأجزاء المثبتة. يجب ألا يكون هناك أي بصمات أو علامات قالب مرئية لا يمكن إخفاؤها من خلال المعالجة السطحية.
6. يجب ألا تكون الأجزاء المبرشمة مفكوكة أو منفصلة بعد التثبيت. ويجب اختبار صلابتها؛ ويجب أن تتوافق قوة الدفع والسحب وقيم عزم الدوران مع المتطلبات المحددة من قبل PEM لمواصفات الأجزاء المبرشمة.
7. لا بد من التحقق على الفور مما إذا كانت مواصفات المواد والطراز للمسامير المستخدمة في خط الإنتاج، كما هو موضح على العبوة، تتوافق مع رسومات التصميم. تحقق من وجود أي مواد مختلطة في العبوة.
8. بعد التثبيت، يجب أن تجتاز خيوط الأجزاء المثبتة الفحص: يجب أن تعمل مقاييس التشغيل/عدم التشغيل بشكل صحيح.
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR