Nowa technologia nitowania pomaga obniżyć masę nitowanych podzespołów

Inżynierowie z Pacific Northwest National Laboratory pokazali proces nitowania, który może przyczynić się do obniżenia masy nitowanych podzespołów i przyspieszyć procesy montażowe w fabrykach motoryzacyjnych i lotnictwie. Rotating Hammer Riveting (RHR) opiera się na założeniach znanych z technologii zgrzewania tarciowego z przemieszaniem. 

Magnez jest jednym z najlżejszych metali, dzięki czemu idealnie nadaje się do obniżenia wagi pojazdów a tym samym przyczyni się do mniejszego zużycia paliwa w pojazdach. Niestety w zastosowaniach przemysłowych pozostaje w tyle za aluminium i stalą, ponieważ jest to bardzo kruchy i trudny materiał do ukształtowania w częściach konstrukcyjnych. Gdyby stosować takie nity obecnie na produkcji firma musiałaby liczyć się ze wzrostem kosztów oraz wydłużeniem czasu całego procesu ponieważ takie nity magnezowe muszą zostać rozgrzewane przed ich zastosowaniem, natomiast jako materiał są o 30% lżejsze niż nity aluminiowe używane do łączenia blach magnezowych.

ŁĄCZENIE METALI POPRZEZ NITOWANIE

Proces opracowany przez PNNL wykorzystuje nity magnezowe bez wstępnego podgrzewania i robi to od 4 do 12 razy szybciej, jednocześnie eliminując czas potrzebny na wstępne podgrzewanie nitów w przypadku konwencjonalnych nitów udarowych. Polega on na deformacji metalu w taki sposób, że zmienia się jego struktura krystaliczna. Korzystając z mikroskopów o dużej mocy, naukowcy byli w stanie zobaczyć, w jaki sposób ziarna zostały udoskonalone i przeorientowane, aby magnez był bardziej formowalny i mocniejszy.

Jak to działa? Technologia RHR wykorzystuje małe narzędzie obrotowe. Siła obrotowa wytwarza ciepło poprzez tarcie i odkształcenie, które zmiękcza magnez na tyle, aby utworzyć łeb nitu, jednocześnie mieszając spód łba nitu, aby metalurgicznie związać się z leżącą pod nim blachą. To łączenie metali tworzy ciągłe wiązanie, które zapobiega korozji.

Podstawą w procesie nitowania RHR są: prędkość obrotowa narzędzia zgrzewającego oraz prędkość nacisku na trzpień nitu. W momencie procesu nitowania dochodzi do zmiany struktury krystalicznej metalu na styku nitu i materiału bazowego.

Metodę RHR można również stosować w przypadku zastosowania aluminiowych nitów. Konwencjonalne nitowanie zajmuje od 1 do 3s na nit, podczas gdy RHR wymaga tylko 0,25 s. Ta oszczędność czasu może przełożyć się na 40 godzin zaoszczędzonych na 100 000 nitów. To oznaczałoby jeden pełny tydzień mniej spędzony przy nitowaniu jednego komercyjnego samolotu, gdyby przyjęto metodę RHR.