Fixadores Aeroespaciais: Uma visão geral detalhada dos tipos de fixadores para aeronaves

Os fixadores aeroespaciais são provavelmente um dos componentes mais subestimados na indústria da aviação. Embora possam não estar no centro das atenções, desempenham um papel crucial na manutenção de um avião no ar.

Uma nota interessante destaca este ponto: um avião tem cerca de 1 milhão de fixadores!

Agora que sabemos o quão importantes eles são, podemos apreciar ainda mais esta discussão sobre fixadores. Neste artigo, examinaremos os diferentes tipos de fixadores de aviação e seus requisitos.

O que são fixadores aeroespaciais?

Os fixadores na indústria aeroespacial são usados ​​para conectar vários componentes da fuselagem da aeronave. A sua função é crucial não só para o desempenho, mas também para a segurança dos passageiros. Pense nas consequências devastadoras se um motor falhar ou uma porta for aberta durante o voo – a negligência não é um luxo acessível para os engenheiros aeroespaciais, mesmo quando se trata de fixadores!

A indústria aeroespacial inclui uma ampla gama de produtos, como aeronaves comerciais, aeronaves militares, espaçonaves e até tecnologias de foguetes. Consequentemente, o tema dos fixadores para aeronaves abrange toda esta gama de aplicações.

Além disso, devem ser projetados especificamente para os ambientes intensos e versáteis em que são utilizados e são bastante diferentes dos fixadores habituais com os quais geralmente estamos familiarizados. Iremos agora discutir todos esses pontos em detalhes.

Propriedades desejadas para fixadores de aeronaves

Conforme destacado acima, os fixadores aeroespaciais devem ter excelentes propriedades físicas. Os requisitos mais importantes são:

Força elevada

Os aviões estão sujeitos a enormes tensões e tensões durante sua operação. Os fixadores devem ter alta resistência à tração e ao cisalhamento para suportar essas cargas. Como ocorrem frequentemente cargas dinâmicas, como turbulência, uma boa resistência à fadiga também é um pré-requisito importante.

Resistência térmica

Naves espaciais e aeronaves militares estão expostas a temperaturas extremas que podem levar a falhas térmicas. Os fixadores devem ser capazes de manter o seu desempenho sob tais condições.

Resistência à corrosão

Geralmente existe um requisito geral para operar aeronaves em ambientes úmidos.

Luz

Conforme mencionado acima, uma aeronave média pode ter mais de um milhão de fixadores. Embora um único fecho possa não parecer tão pesado, um milhão deles certamente pesa muito. Portanto, fixadores leves são muito importantes para o desempenho e a eficiência de uma aeronave.

Padrões comuns para fixadores aeroespaciais

Os esforços de padronização na indústria de fixadores para aeronaves remontam à era da Segunda Guerra Mundial, quando muitos desses desenvolvimentos na indústria da aviação começaram.

Alguns dos padrões da indústria mais conhecidos são brevemente destacados abaixo.

SAE AS9100 é uma das famílias de padrões mais antigas da indústria da aviação. Está envolvida na concepção, desenvolvimento, produção, instalação e manutenção de componentes aeroespaciais, incluindo fixadores.

ISO/TC 20/SC 4 é um comitê técnico ISO especificamente preocupado com sistemas de conexão aeroespaciais. Seus padrões fornecem informações detalhadas sobre projetos e materiais de conexão.

Fixadores aeroespaciais gerais

Alguns tipos de fixadores para aeronaves funcionam da mesma maneira que os fixadores de uso geral que usamos em nossas vidas diárias. Abordaremos isso antes de passarmos para fixadores especiais projetados especificamente para a indústria aeroespacial.

Parafusos de aeronaves

Os parafusos de aeronaves são fixadores com rosca externa usados ​​para conexões não permanentes. Oferecem excelente resistência de fixação e resistência a cargas dinâmicas. Na indústria aeroespacial, geralmente são feitos de aço de alta resistência ou ligas de alumínio revestidas com materiais resistentes à corrosão.

Nozes de avião

As porcas para aeronaves são as contrapartes femininas dos parafusos ou porcas. Portanto, eles têm uma rosca interna. As propriedades dos seus materiais devem corresponder às dos seus homólogos.

Além disso, também possuem recursos como autotravamento e vedação, essenciais para estruturas aeroespaciais que estão sujeitas a altas vibrações durante o voo.

Parafusos para aeronaves

Os parafusos são os fixadores mais comuns em estruturas aeroespaciais. Assim como os parafusos, eles também possuem roscas externas, mas as roscas são mais pontiagudas, têm formato de rebarba e espiral mais alta. Diversas categorias de parafusos com diferentes materiais, revestimentos, cabeças de parafusos e designs são utilizados na montagem de aeronaves.

Os parafusos de construção têm resistência à tração e ao cisalhamento semelhante aos parafusos e são ideais para aplicações pesadas.

Parafusos de máquina também são usados ​​na montagem de aeronaves. Eles estão disponíveis com diferentes formatos de cabeça, como cabeça redonda, cabeça plana, cabeça escareada, etc.

Rebites para aeronaves

Os rebites de aeronaves são estruturas semelhantes a pinos que são deformados plasticamente em uma extremidade para criar uma conexão permanente. Eles são mais comumente usados ​​para unir as chapas metálicas que compõem a fuselagem de uma aeronave. Eles fornecem suporte forte e são uma opção relativamente barata entre os fixadores aeroespaciais.

Fixadores especiais para o setor aeroespacial e suas aplicações

Os fixadores para aeronaves têm aplicações altamente especializadas e os projetos padrão não são suficientes em muitos casos. Portanto, os engenheiros desenvolveram vários projetos inovadores para lidar com tais aplicações.

Parafusos/rebites cegos

Parafusos cegos e rebites cegos são extremamente úteis quando um lado da conexão está inacessível. Portanto, são frequentemente encontrados em locais de difícil acesso nos aviões. Esta é também a razão do “Cego” em seu nome.

O fixador é inserido no orifício e apertado. Com rebites cegos, a cabeça do rebite deforma-se plasticamente para garantir uma fixação estável. Os parafusos cegos são apertados em um colar pré-posicionado que se expande no furo e mantém o conjunto no lugar. Os fixadores cegos proporcionam excelente resistência e resistência à vibração.

parafuso de bloqueio

Lockbolts, ou Huck Bolts, como às vezes são chamados, são uma mistura única de parafusos e rebites. Eles consistem em duas partes, uma das quais é muito semelhante a um parafuso normal. Na outra extremidade, são usados ​​colares especiais que são pressionados nas ranhuras do eixo do parafuso da trava ou apertados em suas roscas para formar a conexão.

Em alguns casos, uma seção mais fraca é usinada no pino e a parte saliente adicional do eixo é removida após a montagem.

Os lockbolts são fáceis de instalar e proporcionam boa resistência de fixação. Portanto, são uma alternativa mais leve a outros fixadores aeroespaciais comuns. Também são utilizados na montagem de componentes estruturais em trens de pouso, conectores de asas, etc.

Canetas Hi-Lok

Os parafusos Hi-Lok são fixadores de duas partes que consistem em um parafuso sem cabeça e um colar. Sua característica distintiva é a capacidade de manter uma pré-carga constante, o que é conseguido liberando parte do pino em um determinado valor de pré-carga.

A pretensão uniforme os torna confiáveis ​​e permite um controle de qualidade tranquilo. Além disso, possuem boa resistência e durabilidade.

Trava de torção

Turnlocks são fixadores de aeronaves inovadores que criam uma conexão não permanente. Eles são usados ​​principalmente para proteger portas, painéis de controle e outros componentes similares em fuselagens de aeronaves.

A sua vantagem particular reside na desmontagem rápida e fácil dos componentes montados, o que é feito simplesmente desapertando o respectivo parafuso.

Fixadores adesivos

Estes são fixadores não convencionais que não requerem furo. Em vez disso, eles aderem às superfícies usando adesivos aeroespaciais de alto desempenho e apresentam âncoras/ganchos para conectar os componentes.

Eles não são tão fortes quanto os fixadores mecânicos discutidos acima, mas servem ao seu propósito para conexões de baixa intensidade. Suas aplicações comuns incluem gerenciamento de cabos e união de chapas metálicas.

Materiais disponíveis para fixadores aeroespaciais

Os fixadores aeroespaciais devem resistir a condições operacionais extremas e devem ser capazes de manter o desempenho durante toda a sua vida útil. Discutimos as propriedades físicas desejadas dos fixadores aeroespaciais.

Agora vamos dar uma olhada nos materiais comumente usados ​​em sua fabricação.

alumínio

É um material aeroespacial clássico devido ao seu baixo peso, boa relação resistência-peso e resistência à corrosão.

As ligas de alumínio são frequentemente reforçadas através de tratamentos térmicos e revestimentos. Por exemplo, a série T6-AI70xx é comumente chamada de “classe espacial” na maioria das indústrias devido à sua composição e tratamento térmico. As fuselagens das aeronaves são geralmente feitas de ligas de alumínio.

aço

Diferentes tipos de aço são frequentemente usados ​​para produzir fixadores. Eles conferem às conexões alta resistência e durabilidade.

No entanto, o aço é geralmente mais pesado que materiais como alumínio ou titânio e requer certos tratamentos para torná-lo resistente ao calor e à corrosão.

No entanto, é certamente um grupo popular de materiais quando se trata de fixadores de aeronaves.

titânio

As ligas de titânio são mais fortes que o aço, mas muito mais leves. Eles também têm boa estabilidade térmica e resistência à corrosão.

Essas propriedades o tornam a escolha ideal para fixadores. No entanto, a única razão que inibe a sua utilização generalizada é o seu elevado preço. Por esta razão, eles são usados ​​apenas ocasionalmente como substitutos de fixadores de alumínio e aço para aplicações especiais.

Ligas especiais

A indústria aeroespacial é amplamente considerada uma das indústrias mais inovadoras em termos de desenvolvimento de produtos. Essa reputação se deve em parte às suas contribuições significativas para o avanço da ciência dos materiais.

Existem inúmeras ligas especiais que superam os materiais discutidos acima. Possuem maior resistência, menor peso, melhor estabilidade térmica e maior vida útil.

Ligas especiais comuns usadas em fixadores aeroespaciais incluem níquel e cromo. Inconel, NIMONIC, Waspaloy, Hastelloy etc. são algumas das ligas especiais mais utilizadas atualmente.

Fixadores aeroespaciais vs. fixadores comerciais

Embora os fixadores aeroespaciais pareçam semelhantes aos fixadores de nível comercial, eles são muito superiores em termos de características de desempenho. É improvável que um avião com fixadores disponíveis comercialmente permaneça no ar por mais de um minuto.

Abaixo estão as principais diferenças entre os dois tipos de fixações.

material: Os fixadores usados ​​na indústria aeroespacial são feitos de aço de alta qualidade, enquanto os fixadores de nível comercial são geralmente feitos de aço de baixo a médio carbono.

Força: Os fixadores em aeronaves são tratados termicamente e têm uma resistência à tração superior a 800 MPa. Em comparação, os fixadores disponíveis comercialmente têm normalmente menos de 400 MPa.

Propriedades dos materiais: Os fixadores em aeronaves passam por tratamentos especiais para torná-los mais resistentes ao calor, à corrosão e à vibração.

Autotravamento: Como as aeronaves estão sujeitas a fortes vibrações, existe o risco de os fixadores se soltarem. Para evitar isso, a maioria das porcas e parafusos das aeronaves possui um mecanismo de travamento automático. Por outro lado, os fixadores disponíveis comercialmente geralmente não são autotravantes.

Custo: Devido a recursos adicionais, os fixadores aeroespaciais são compreensivelmente mais caros que os fixadores comerciais.

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Concluindo

Os fixadores aeroespaciais são uma parte essencial de qualquer aeronave. Eles mantêm as várias partes da aeronave unidas e garantem que funcionem corretamente. Muitos tipos diferentes de fixadores são usados ​​na construção de aeronaves e cada um tem sua finalidade específica. Esperamos que esta tenha sido uma leitura informativa e esclarecido suas dúvidas sobre fixadores de aeronaves.

Perguntas frequentes

De que material são feitas as tampas das venezianas?

As tampas devem proteger os fixadores de condições operacionais extremas. Portanto, são feitos de materiais como óxido negro, cádmio, zinco, níquel e fosfato.

Quais acabamentos de superfície são opcionais para fixadores de aeronaves?

Os fixadores podem ser revestidos para obter inúmeras propriedades. Existem acabamentos de superfície e revestimentos opcionais para propriedades como anodização, pintura e galvanização, que podem melhorar a resistência à corrosão, resistência a altas temperaturas, vedação úmida e estética.

Quais tolerâncias de ajuste de furo são apropriadas para fixadores aeroespaciais?

A faixa de tolerância do furo depende de muitos fatores, como o tipo de fixador, seu material, material de união, condições de trabalho, revestimento da superfície, etc. Normalmente, ajustes com folga são usados ​​para rebites, enquanto conexões aparafusadas têm um ajuste de transição mais apertado.