Porque é que as aeronaves utilizam rebites em vez de soldadura? A resposta reside nos desafios únicos da engenharia aeroespacial. A rebitagem oferece maior estabilidade e fiabilidade, essenciais para os materiais finos e leves utilizados nos aviões. Ao contrário das soldaduras, que podem sofrer danos térmicos e fadiga ao longo do tempo, os rebites proporcionam uma qualidade consistente e facilidade de manutenção. Este artigo analisa as razões subjacentes à preferência da indústria pelos rebites, explorando as vantagens que oferecem em termos de produção, desempenho e segurança.
Ao inspeccionarmos de perto um avião, podemos observar numerosos rebites na sua pele. Este processo de rebitagem também é comum na construção de grandes pontes.
Diz-se que um avião C919 necessita de milhões de rebites, enquanto o avião de passageiros A380 utiliza mais de cinco milhões.
Então, porque é que não soldam simplesmente o avião em vez de optarem por esta solução aparentemente complicada? processo de rebitagem?
Na indústria aeroespacial, há um lema: "Esforçar-se por perder cada grama". Para tornar o avião mais leve, os fabricantes utilizam os materiais mais leves possíveis, adaptados a aplicações específicas.
A pele de uma aeronave é geralmente muito fina para reduzir o peso. O desafio de soldar peles tão finas é enorme.
Além disso, alguns corpos de aeronaves são feitos de alumínio, que tem uma resistência ao calor relativamente fraca. O processo de soldadura gera uma grande quantidade de calor, o que é claramente inadequado para aeronaves com carroçarias de alumínio.
As aeronaves comerciais mais avançadas a nível internacional utilizam extensivamente materiais compósitos. Estes materiais também podem ser danificados por soldadura. A ligação entre diferentes materiais deve ser assegurada de uma forma física.
Na minha primeira viagem de avião, estava sentado perto da janela da asa. Quando o avião entrou em turbulência, a asa tremeu visivelmente, provocando em mim uma onda de ansiedade.
Creio que muitos de vós já testemunharam cenários em que, se a turbulência for forte, a asa do avião oscila drasticamente.
Ao longo deste processo de oscilação contínua, a pele da asa seria esticada ou comprimida. Se fosse utilizado um processo de soldadura, a resistência nos pontos de soldadura diminuiria significativamente sob estas alterações de tensão recorrentes.
Com o tempo, estas áreas soldadas podem desenvolver pequenas fissuras. Se não forem detectadas a tempo, representam um risco substancial para a segurança.
Os aviões comerciais têm normalmente uma vida útil superior a uma década e os cordões de soldadura são propensos a problemas de fadiga do metal, o que resulta numa ligação não óptima. Por outro lado, a rebitagem pode reduzir a transmissão de vibrações entre as peças ligadas, diminuindo assim o risco de fissuração por vibração. Em termos de alterações de tensão recorrentes, a rebitagem proporciona uma firmeza superior e mais fiável.
Qualidade da soldadura depende, em grande medida, da perícia do operador, sendo substancialmente aleatório o facto de ser demasiado fino ou demasiado espesso. É difícil estabelecer normas uniformes.
Em contrapartida, os rebites utilizados no processo de rebitagem têm erros mínimos de parâmetros, facilitando o controlo de qualidade e a produção normalizada.
Todos sabem que, durante o fabrico de aeronaves, a procura de normalização é elevada.
O aspeto mais crítico no sector da aviação é a consistência da qualidade. Um avião tem milhões de rebites, e o primeiro rebite produzido tem de ser idêntico às dezenas de milhões que se seguem.
O requisito de resistência dos rebites num avião é de 1100 megapascal, o que equivale ao peso de dez sedans num centímetro quadrado. A precisão do processamento dos rebites atinge o controlo ao nível dos microns.
Este conceito é semelhante ao dos próprios grandes aviões. Fabricar um grande avião de ponta não é muito difícil para um grande país, mas produzir milhares de produtos idênticos é um desafio monumental.
Alguns poderão interrogar-se: estes rebites vistosos não aumentarão a resistência aerodinâmica do avião? De facto, os rebites utilizados no fabrico de aviões são principalmente do tipo cabeça saliente e escareado.
No interior da aeronave, onde não há necessidade de modelação aerodinâmica, são predominantemente utilizados os rebites de cabeça saliente, de menor custo e mais fáceis de processar.
Os rebites escareados, por outro lado, são utilizados principalmente nas partes exteriores da aeronave que precisam de ser lisas. Podem efetivamente reduzir a resistência da aeronave. O processo de fabrico exige tolerâncias rigorosas para as tampas dos rebites e as estruturas próximas. Quando se toca na superfície da aeronave, quase não se sente a presença dos rebites.
Esta aplicação produziu resultados significativos. De acordo com dados da Segunda Guerra Mundial, a utilização de rebites escareados pode reduzir o arrasto da aeronave em cerca de 3%.
Normalmente, utilizamos um rebite congelado para substituição. Este rebite é arrefecido rapidamente após o tratamento térmico e deve ser rebitado nos quinze minutos seguintes à sua utilização.
A resistência de um rebite congelado aumenta em condições normais de temperatura, aumentando assim a estabilidade da estrutura rebitada.
Um único rebite solto pode desencadear um alerta de avaria da aeronave, exigindo horas extraordinárias do pessoal de manutenção para localizar o rebite problemático.
Em 2016, para resolver um problema num avião A320, o pessoal de manutenção trabalhou incansavelmente durante três dias e três noites. Depois de investigarem sistematicamente todas as falhas possíveis, acabaram por identificar um pino solto entre centenas de pinos de dados, cada um com menos de 1 milímetro de diâmetro.
Embora a tarefa de identificar e reparar as falhas dos rebites possa ser exigente, não é motivo de preocupação. Os parafusos de aviação são autoblocantes, o que torna mínima a probabilidade de se soltarem.
Devido a várias restrições, a maioria das aeronaves que vemos atualmente são montadas com rebites.
As peças individuais da pele do avião são interligadas por rebites, formando efetivamente uma armadura aérea. Isto permite que os flaps da aeronave se movam de forma flexível.
A rebitagem por pressão é um método de fixação que aplica pressão externa para alterar a plasticidade do material no processo de engenharia. Esta técnica permite a inserção de parafusos e porcas de rebite em ranhuras pré-fabricadas especializadas na estrutura, conseguindo assim uma ligação fiável entre componentes.
O aço comum de baixo teor de carbono, as chapas de liga de alumínio e as chapas de cobre são normalmente utilizadas para os pinos de porca rebite de encaixe por pressão. Para materiais de dureza excessiva, como aço inoxidável e chapas de aço de alto carbono, são utilizados pinos de porca de rebite altamente duros, fabricados especialmente. Consequentemente, o aço inoxidável é raramente utilizado em pregos de rebite de prensagem geral e pregos de porca de rebite de prensagem chapa metálica peças. O mesmo se aplica aos parafusos e porcas de rebites de pressão, em que o aço inoxidável é pouco utilizado.
Através da análise dos processos de rebitagem da imprensa, juntamente com a introdução de imprensa comum componentes de rebitagem e suas técnicas, e em conjunto com os métodos de controlo de qualidade das operações de rebitagem de prensa, foi realizada uma discussão abrangente sobre os processos de rebitagem de prensa.
1. O tamanho do furo para a colocação do rebite deve ser efectuado de acordo com a tabela de tamanhos de furos padrão.
2. Exceto em casos especiais (por exemplo, quando ocorrem interferências com a rebitagem após todas as operações de maquinagem e tratamento de superfície ), o tratamento de superfície do produto deve ser concluído antes do processo de rebitagem.
3. Ao selecionar a cor das peças rebitadas, se for selecionado um revestimento de zinco colorido nas peças do produto, as peças rebitadas devem corresponder. Para o revestimento de zinco azul, zinco branco, níquel e óxido nas peças do produto, são normalmente utilizadas peças rebitadas niqueladas. Para peças especiais do produto que precisam de ser rebitadas antes do tratamento de superfície e requerem brasagem para o reforço, são também escolhidas peças rebitadas niqueladas, uma vez que as propriedades químicas da camada de revestimento têm impacto na qualidade da soldadura.
(I) Porcas de rebite e seus requisitos de processamento
Quando a espessura (t) da porca de rebite de dente de flor placa de alumínio é inferior ou igual a 1,0 mm, é utilizado o código de processamento -0. Para rebitagem com materiais de aço inoxidável, porque o aço inoxidável é duro e tende a fazer com que a porca do rebite caia após a rebitagem, soldadura por pontos é normalmente utilizado à volta da porca para a reforçar.
Durante o processo de rebitagem, o molde deve ser colocado de uma só vez, todas as partes salientes da porca devem entrar na placa sem deixar quaisquer espaços, para garantir uma boa perpendicularidade entre a porca e a placa.
(II) Rebites de pressão e respectivos requisitos de processo
Os rebites de prensa incluem rebites de prensa de furo passante totalmente roscados e rebites de prensa de furo cego. Este artigo apresenta principalmente estes dois tipos. A diferença entre o pino de furo passante totalmente roscado e o pino de furo cego reside no facto de o furo interior estar completamente aberto e no comprimento da rosca, enquanto as restantes dimensões são essencialmente as mesmas.
Os requisitos de processamento para pernos rebitados por pressão são os seguintes: normalmente, a rebitagem por pressão de furos cegos e pernos não é realizada antes da galvanoplastia. O objetivo é permitir que a solução de galvanoplastia flua completamente, evitando a corrosão das roscas.
Durante o processo de press-riveting, a matriz deve ser posicionada com precisão de uma só vez. Todos os cantos do perno devem ser completamente embutidos na chapa metálica, e devem estar nivelados com a superfície da peça. Isto assegura um bom nivelamento da chapa metálica e a perpendicularidade com o perno.
Para pernos com um comprimento (L) de 30 mm ou mais, é necessário um reforço de soldadura por pontos, de acordo com a análise estrutural e os requisitos do processo, para evitar que o perno se incline. Quando se utiliza chapa metálica de aço inoxidável para rebitagem por pressão, a tolerância do diâmetro exterior do perno e do tamanho do furo da chapa deve ser assegurada em ±0,05mm.
(III) Parafusos rebitados por pressão e respectivos requisitos de processo
Os parafusos rebitados de prensa dividem-se principalmente em tipos de cabeça redonda e de cabeça sextavada. A parte "S" do parafuso rebitado de prensa de cabeça redonda é a cabeça redonda e as serrilhas, e o método de rebitagem é essencialmente o mesmo que o da porca rebitada de prensa serrilhada introduzida anteriormente.
A parte "S" do parafuso de cabeça sextavada é constituída por uma cabeça sextavada e saliências, e o método de rebitagem é consistente com o do perno rebitado por pressão.
Seguem-se os requisitos de processamento para a rebitagem por pressão de pernos: Geralmente, as chapas com uma espessura inferior a 1 mm não são utilizadas para a rebitagem por pressão. A utilização do molde de press-riveting deve ser posicionada corretamente na primeira tentativa, assegurando que todos os cantos do perno estão totalmente embutidos na chapa, e que estão nivelados com a superfície do componente, proporcionando uma boa planicidade da chapa e perpendicularidade com o perno.
Uma vez que o valor S dos parafusos de press-riveting é normalmente grande, é fácil que ocorra a extrusão do material durante o press-riveting, levando à deformação da peça. Quando os parafusos de aço inoxidável são rebitados por pressão em chapas de aço inoxidável, a tolerância do diâmetro exterior do parafuso e do tamanho do orifício deve ser mantida dentro de ±0,05 mm.
(IV) Parafusos de rebitagem por pressão à prova de folga e respectivos requisitos de processo:
Os parafusos de rebitar à prova de folga são frequentemente utilizados em locais que necessitam de ser fixados e frequentemente desmontados e instalados.
Os requisitos de processamento para parafusos de rebitagem por pressão à prova de folga são os seguintes: A utilização do molde de rebitagem por pressão deve ser posicionada corretamente na primeira tentativa, assegurando que todos os cantos do parafuso estão totalmente embutidos na chapa e que estão nivelados com a superfície do componente, proporcionando um bom nivelamento da chapa e perpendicularidade com o parafuso.
(V) Pino de posicionamento e seus requisitos de processo
Os requisitos de fabrico para a cavilha de posicionamento rebitada por pressão são os seguintes: quando o comprimento da cavilha de posicionamento (L) é superior a 20 mm, com base na análise estrutural e nas normas do processo, é necessário reforçar a cavilha de posicionamento por brasagem (soldadura por pontos na cabeça redonda) para evitar o desalinhamento.
A utilização do molde durante a rebitagem de prensa deve ser exacta e estar no lugar à primeira vez, e a parte saliente do pino de posicionamento deve estar totalmente embutida na chapa metálica, estando nivelada com a superfície dos componentes. Isto garante a planicidade da chapa metálica e uma boa perpendicularidade com o pino de posicionamento.
1. O processo de rebitagem envolve a fixação de porcas de rebite, parafusos, pernos e rebites de hardware personalizados (tais como pinos de guia, colunas de suporte de localização, etc.), bases de taças manuais electrostáticas e chaves de rebitagem.
2. A rebitagem perto do bordo de um produto ou da circunferência de um orifício pode causar deformações significativas. Com base na extensão da deformação, devem ser tomadas as medidas necessárias (como a remodelação ou a retificação) para cumprir os requisitos dimensionais e estéticos de acordo com os desenhos de projeto.
3. Após a rebitagem, não deve haver qualquer desalinhamento ou desvio. É essencial garantir que as roscas estejam alinhadas concentricamente com os furos correspondentes.
4. O material, as especificações e o modelo das peças rebitadas devem corresponder aos indicados nos desenhos. Não é permitida a utilização de especificações incorrectas.
5. Após a rebitagem, é inaceitável a existência de deformações, saliências ou reentrâncias visíveis à volta das peças rebitadas. Não devem existir marcas visíveis ou marcas de molde que não possam ser ocultadas através de tratamento de superfície.
6. As peças rebitadas não devem ficar soltas ou descoladas após a rebitagem. A sua firmeza deve ser testada; os valores da força de tração e do binário devem estar em conformidade com os requisitos especificados pela PEM para as especificações da peça rebitada.
7. É imperativo verificar prontamente se o material e as especificações do modelo dos rebites utilizados na linha de produção, tal como marcados na embalagem, estão em conformidade com os desenhos de projeto. Verificar a existência de materiais mistos na embalagem.
8. Após a rebitagem, as roscas das peças rebitadas devem ser inspeccionadas: os indicadores de "go/no-go" devem funcionar corretamente.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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