Fixations aérospatiales
Le développement des fixations aéronautiques modernes a suivi l'évolution rapide du secteur. Pour un marché qui devrait représenter plus de 7.74 milliards de dollars en 2030, cela est compréhensible compte tenu de la croissance enregistrée dans les secteurs de l'aviation militaire et commerciale.
L'utilisation du titane et d'autres matériaux à haut rapport résistance/poids pour les fixations a considérablement transformé la fixation et l'assemblage. L'aluminium et l'acier sont des exemples d'autres matériaux de fixation qui résistent parfaitement aux machines aérospatiales.
De plus, les technologies de fabrication modernes, soustractives ou additives, ont rationalisé les processus et contribué à réduire considérablement les coûts de fabrication. Les exigences en matière de fixations techniques efficaces pour les applications aérospatiales n'ont cependant pas changé depuis longtemps.
Ces fixations doivent être solides, résistantes à la corrosion, durables et capables de rester fiables sous une chaleur extrême et des conditions météorologiques difficiles.
Cet article s'appuie sur ces informations et d'autres pour offrir une vue d'ensemble complète des fixations aéronautiques. Poursuivez votre lecture pour découvrir, entre autres, la signification des fixations aéronautiques, les options de matériaux, les types et les propriétés.
Qu'est-ce qu'une fixation aérospatiale ?
Une fixation aérospatiale est une pièce de quincaillerie spéciale conçue pour assembler et maintenir ensemble des éléments d'une conception ou d'un assemblage aérospatial. Ce composant est largement utilisé pour assembler solidement et solidement les pièces de la carrosserie d'un avion.
L'étendue des applications et de la signification des fixations aérospatiales est d'autant plus compréhensible si l'on considère l'ensemble du secteur aérospatial. Les engins spatiaux, les avions commerciaux, les avions militaires et les missiles font tous partie de l'industrie aérospatiale.
Un avion commercial
Nous sommes tous d'accord sur le fait que, malgré la diversité de ces environnements, ils peuvent être utilisés par tous, exigeants et difficiles. Les fixations destinées à l'industrie aérospatiale comptent donc parmi les composants les plus sensibles et les plus critiques à fabriquer et à utiliser.
Il y a tant de choses à assembler dans les industries mentionnées ci-dessus : fuselage, nacelle, nez, ailes et bien d'autres. Par conséquent, les dimensions, les propriétés, les matériaux et les normes utilisés doivent être soigneusement étudiés.
Quels sont les principaux types de fixations ?
Pratiquement tous les secteurs industriels utilisent différents types de fixations, des rivets aux goupilles, en passant par les boulons et les vis. Ces fixations sont conçues avec expertise pour répondre à toutes sortes d'exigences mécaniques, selon l'application spécifique. L'importance de ces composants dans la fabrication et l'assemblage des pièces est indéniable.
Les fixations étant omniprésentes, vous les repérerez facilement dans l'industrie, à la maison ou au travail. Les plus populaires en milieu industriel sont les vis, les boulons, les rivets, les écrous, les rondelles et les inserts filetés.
Attaches standard
Toutes ces fixations partagent des propriétés qui leur permettent d'assembler des objets avec succès. Voici quelques-unes des propriétés communes des fixations standard :
- Dureté
- Resistance à la fatigue
- Facilité d'installation
- Force mécanique
- Dimensions standards – ANSI, ISO, etc.
Les procédés de fabrication de ces fixations sont variés, mais l'usinage CNC est l'un des plus prisés. La technique d'usinage multiaxes est avantageuse pour sa polyvalence et sa rapidité.
Lorsqu'il envisage cette méthode, le fabricant envisage diverses options, notamment CNC 3 axes vs 5 axes, en fonction de facteurs tels que le coût de l'usinage et la complexité des fixations des pièces.
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Propriétés des fixations aérospatiales
Les fixations aérospatiales sont dotées de propriétés physiques et mécaniques spécifiques qui les rendent adaptées aux environnements exigeants. Ces propriétés incluent une résistance élevée, un faible poids, une forte résistance à la corrosion et un comportement thermique fiable.
Chacune de ces propriétés est bénéfique pour les machines aérospatiales, qu'il s'agisse d'un satellite planant à des kilomètres au-dessus de la Terre ou d'un Airbus commercial traversant les continents. Voici une analyse plus détaillée de ces propriétés.
Haute résistance
Les fixations aéronautiques doivent présenter une résistance élevée au cisaillement et à la traction pour supporter les énormes forces et charges aérospatiales. Les charges stationnaires, dynamiques et statiques d'un aéronef doivent être supportées par les fixations.
Le matériau de fixation doit être capable de résister aux contraintes et aux charges prévues pour éviter des accidents tels que la fracture d'un boulon d'hélice de l'avion Jabiru J170-C depuis l'aérodrome de Muchea Greenside, au nord de Perth, le 22 décembre 2021.
Rupture du boulon d'hélice
Faible poids
Avec un seul avion potentiellement équipé de millions de fixations, le poids cumulé des écrous, boulons, goupilles et rivets peut être impressionnant. La légèreté de ces dispositifs contribue grandement à minimiser le poids total de l'avion. L'aluminium est l'un des meilleurs matériaux pour les fixations aéronautiques en raison de son excellent rapport résistance/poids et de son excellente résistance. usinabilité. .
Haute résistance à la corrosion
La plupart des fixations requièrent cette propriété, notamment dans l'environnement aéronautique exigeant, où l'humidité et les températures peuvent être extrêmes. Pour pallier ce problème, les fabricants privilégient des matériaux comme le titane et l'acier inoxydable.
Comportement thermique fiable
La chaleur peut être problématique dans l'environnement aérospatial, où des systèmes comme la propulsion en génèrent une grande quantité. Sans moyen de minimiser ce phénomène, les systèmes surchaufferaient facilement et finiraient par s'effondrer. Une solution simple consiste à utiliser des matériaux thermiquement fiables pour les fixations.
Moteur d'avion surchauffé
Normes aéronautiques pour les fixations
Précision et qualité sont inhérentes aux produits aéronautiques, y compris aux fixations. Ceci est dû aux normes telles que AS9100, AS9120, BS9100, EN9100 et EN9120.
Chaque élément de fixation doit respecter des exigences strictes du secteur pour diverses raisons : sécurité, fiabilité et traçabilité. Ces normes aéronautiques sont à l'origine des expériences aéronautiques largement sécurisées dont nous avons continuellement bénéficié.
Norme aéronautique AS9100
Il s'agit de la norme de qualité fondamentale pour l'excellence des fixations aéronautiques. Selon cette norme, la traçabilité et le contrôle de l'environnement de fabrication sont primordiaux dans la fabrication.
Norme aéronautique AS9120
L'accent de cette norme est mis sur le système de gestion de la qualité, qui est lié à la norme AS9100 mise en évidence ci-dessus.
Norme aéronautique EN9100
Il s'agit d'une autre norme industrielle essentielle pour la conception et la fabrication de fixations et autres composants. Elle met l'accent sur la cohérence des processus, l'assurance qualité, les exigences réglementaires et la gestion des approvisionnements.
Norme aéronautique EN9120
Ces normes doivent être différenciées des normes générales sur les fixations, telles que la norme B18.18 de l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) pour l'assurance qualité des fixations, la norme B18.1.2 pour les grands rivets et la norme B18.6.3 pour les vis à métaux, les vis taraudeuses et les vis à entraînement métallique.
Chaque technologie de fabrication aéronautique doit être conforme à ces normes et à d’autres normes industrielles. Découvrez le processus d’usinage CNC, ses avantages et ses applications : apprenez comment il garantit précision et efficacité dans la fabrication moderne !
Quelles fixations sont utilisées sur les avions ?
Boulons, vis, goupilles et rivets : ce sont les types d'assemblages les plus courants dans les assemblages aéronautiques. Certes, ils paraissent ordinaires, mais leurs fonctions sont loin d'être simples. Chacune de ces fixations contribue à la stabilité, à la rigidité et à la durabilité des composants aéronautiques.
Boulons d'avion
Les boulons destinés à l'assemblage d'aéronefs doivent présenter une résistance élevée, une bonne résistance au fluage et à l'usure, et être fabriqués conformément aux normes aéronautiques en vigueur. Pour résister aux fortes contraintes environnementales, ces boulons doivent être fabriqués dans des matériaux appropriés.
L'acier résistant à la corrosion (CRES), les alliages de titane et l'acier traité thermiquement sont quelques-uns des matériaux de boulons qui répondent à ces exigences strictes.
boulon d'avion
Vis d'avion
L'usinage de précision est tout aussi essentiel pour les vis aéronautiques, un type de fixations filetées dont l'extrémité filetée est dissimulée après installation, sans écrou. Une résistance élevée à la traction et à la corrosion est un gage de qualité.
Vis d'avion
Épingles d'avion
Des normes d'usinage de précision rigoureuses sont également appliquées aux axes aéronautiques. Les axes sont disponibles dans différentes formes et tailles, tout comme leurs applications. Les fabricants de fixations aéronautiques doivent respecter des normes telles que NAS et MS pour fournir les axes aéronautiques les plus sûrs et les plus adaptés.
Une épingle d'avion
Rivets d'avion
Fixations mécaniques permanentes, notamment en remplacement du soudage, les rivets jouent un rôle fondamental dans les assemblages aéronautiques. La norme NAS1097 est essentielle pour garantir que ces fixations offrent des performances optimales dans les environnements aérospatiaux exigeants.
Rivets pour avions
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Quelle est la fixation la plus courante dans l’aviation ?
L'élément de fixation le plus courant dans l'aviation est le rivet, principalement en raison de son rapport résistance/poids élevé, de sa durabilité et de sa fiabilité.
Types spéciaux de fixations aérospatiales
Les fixations décrites ci-dessus sont des fixations standard mais essentielles pour l'industrie aérospatiale. Au-delà de ces fixations, il existe une catégorie spéciale de fixations conçues pour des performances extrêmes où une résistance, une résistance à la corrosion et à l'usure uniques, ainsi que d'autres propriétés, sont essentielles.
Les produits les plus courants de cette catégorie sont les fixations Hi-Tigue, Taper-Lok, Turn-Lock et Dzus Turn-Lock. Les détails de ces composants spéciaux sont fournis ci-dessous.
Boulons de verrouillage
Également appelés boulons autobloquants, ces fixations aéronautiques sont un mélange de rivets et de boulons. Une partie de l'assemblage ressemble à un boulon, tandis que l'autre est un composant en forme de collier. Faciles à installer, les boulons autobloquants sont très robustes, d'où leur utilisation notamment pour les raccords d'épissure d'aile et les trains d'atterrissage.
Boulons aveugles et rivets aveugles
Les boulons et rivets aveugles sont utilisés lorsqu'une seule section d'un assemblage est accessible. Les avions comportent de nombreuses zones difficiles d'accès nécessitant ces fixations. Il suffit d'insérer le boulon aveugle dans le trou prévu et de le serrer. Pour le rivet aveugle, la déformation plastique de la fixation complète l'assemblage.
Boulons aveugles
Fixations aérospatiales Turnlock
Les verrous tournants sont des fixations temporaires courantes dans les assemblages aéronautiques. On les retrouve notamment dans les panneaux électriques et les portes d'avions.
Épingles Hi-Lok
Parfois, les fabricants recherchent une fixation à haute résistance à la traction pour les environnements aérospatiaux difficiles. C'est là qu'interviennent les goupilles Hi-Lok. Conçues pour supporter une précharge, ces goupilles sont composées d'une collerette et d'une tige filetée.
Matériaux utilisés pour les fixations aérospatiales
Les matériaux populaires utilisés pour les fixations aérospatiales comprennent les alliages d'aluminium, l'acier inoxydable, les alliages de titane et l'Inconel. Usinage composite est également de plus en plus présent dans la fabrication de fixations aérospatiales à mesure que de plus en plus de pièces composites sont utilisées dans cette industrie.
Le choix de l'un d'entre eux est basé non seulement sur la résistance, mais également sur d'autres propriétés cruciales telles que la résistance à la corrosion, l'adéquation à l'environnement Processus d'usinage CNC, et les performances thermiques.
Alors, qu'est-ce qui rend chacune de ces options uniques pour les fixations aéronautiques ? Il s'agit d'une combinaison de la manière dont la fixation améliore la rigidité de la structure, sa résistance aux conditions extrêmes, sa durabilité, son traitement thermique, etc.
Fixations en aluminium
Les fixations en alliage d'aluminium sont synonymes d'applications aéronautiques, principalement en raison de leur excellent rapport résistance/poids et de leur résistance à la corrosion. L'aluminium de qualité aéronautique bénéficie souvent d'améliorations supplémentaires par traitement thermique.
Prenons l'exemple de la série T6-AI70xx. Ce matériau est particulièrement utilisé dans les fuselages d'avions grâce à ses propriétés supérieures issues du traitement thermique de l'aluminium.
Fixations en acier
Les nuances d'acier sont également courantes dans les projets de fabrication aérospatiale, appréciées par les fabricants pour leur résistance et leur durabilité. Bien que généralement plus lourdes que les alliages d'aluminium, ces nuances restent pertinentes pour les raisons mentionnées ci-dessus. Les fixations sont soumises à un traitement thermique afin d'optimiser ces propriétés.
Fixations en alliages de titane
Pour un matériau plus léger et plus résistant, optez pour l'alliage de titane. Cependant, son prix relativement élevé est prohibitif pour de nombreux utilisateurs. C'est pourquoi ces fixations sont principalement utilisées de manière sélective, généralement en remplacement d'autres matériaux dans des circonstances particulières.
Fixation en titane pour avions
Superalliages pour fixations aérospatiales
Les superalliages sont des matériaux spéciaux présentant des points de fusion élevés, une résistance élevée, une excellente résistance au fluage et une excellente résistance à la corrosion. Les fixations fabriquées à partir de ces matériaux sont idéales pour les applications aérospatiales soumises à des températures limites.
L’industrie aérospatiale utilise ces superalliages pour les fixations ;
- Inconel 718
- Waspaloy
- alliage fer-nickel-chrome A286
- Alliage d'acier au chrome H-11
- MP35N
- Monel
Pour en savoir plus: Services de fabrication de tôle
Revêtements pour fixations aérospatiales
Les fixations destinées aux conditions aérospatiales dynamiques nécessitent des revêtements – oxyde noir, argent, zinc, nickel, cadmium et autres – pour une protection renforcée contre la corrosion, les rayures, la pression de l’air et d’autres éléments susceptibles de compromettre les performances.
Il s’agit d’un aspect critique des fixations conçues pour les applications aérospatiales, étant donné que même la plus légère irrégularité de surface peut entraîner une catastrophe.
Revêtement d'oxyde noir
Ce revêtement se caractérise par une fine couche générée chimiquement, appliquée sur les fixations, notamment celles en métaux ferreux. Le revêtement d'oxyde noir des fixations aéronautiques améliore la stabilité dimensionnelle, la résistance à la corrosion et la stabilité thermique.
Boulons revêtus d'oxyde noir pour avions
Revêtement d'argent
Le revêtement argent améliore la résistance à la corrosion et la conductivité électrique d'une pièce. Utilisé pour les fixations aéronautiques, ce revêtement offre une finition esthétique adaptée à toutes les pièces de l'avion.
Revêtement nickelé
Le revêtement en nickel consiste à recouvrir les fixations d'une couche de nickel, ce qui non seulement leur confère une finition brillante, mais améliore également leur résistance à la corrosion. Il peut être utilisé pour l'assemblage de pièces aéronautiques exigeant à la fois résistance à la corrosion et esthétique.
Revêtement de cadmium
Ce type de revêtement de fixation améliore la résistance à la corrosion, rendant le composant idéal pour les environnements difficiles. La couche sacrificielle formée est attaquée par les agents corrosifs plutôt que par le matériau de fixation.
ProleanTech, le meilleur fournisseur de fixations pour l'aérospatiale
Les facteurs critiques pour les fabricants de fixations aéronautiques sont, entre autres, le processus d'installation, les exigences de poids, de résistance et de charge. Dans un secteur où une simple erreur de conception peut entraîner des résultats inimaginables, il est essentiel de choisir soigneusement le fabricant de fixations en tenant compte de ces facteurs.
ProleanTech est une entreprise d'usinage CNC réputée, dont la gamme de produits comprend des fixations pour l'aéronautique. Forte de nombreuses années d'expérience dans le secteur aéronautique avec des fixations et d'autres produits, l'entreprise sait identifier et satisfaire les besoins de ses clients. Contactez-nous avec toutes vos demandes de fixations aérospatiales.
Tous les types de fixations sont disponibles, des fixations spéciales aux fixations standard. Quel que soit le produit, la qualité et la fiabilité, issues de procédés de fabrication avancés et d'une expertise pointue, sont garanties.
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Conclusion
Les fixations aéronautiques jouent un rôle essentiel dans la performance, la sécurité et l'esthétique des avions. D'après l'analyse présentée dans cet article, ces dispositifs doivent être conçus et fabriqués avec expertise.
Les aspects clés des fixations ont été mis en évidence, notamment les types de base, les propriétés, les matériaux utilisés et les revêtements courants.
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