دانش صنعت پرچ دو فلزی

پرچ های دو فلزی نوع جدیدی از پرچ ها هستند که دو فلز غیرمشابه را از طریق جوش سرد به یکدیگر متصل می کنند. ساختار اصلی آنها از یک ساقه و یک دم تشکیل شده است. ساقه از آلیاژ تیتانیوم با استحکام بالا (مانند TC4) ساخته شده است که استحکام برشی عالی را برای پرچ تضمین می کند. دم از آلیاژ تیتانیوم{5}}نیوبیم (مانند Ti-45Nb) ساخته شده است که از انعطاف پذیری بالای آن برای تغییر شکل پلاستیک در طول پرچ کردن استفاده می کند. این طراحی ساختاری به پرچ های تماسی بیمتال اجازه می دهد تا استحکام بالایی داشته باشند و در عین حال انعطاف پذیری را برای انطباق با شرایط کاری متنوع فراهم کنند.

عملکرد Bimetal Electronic Contacts از ترکیب مواد منحصر به فرد و طراحی ساختاری آنها ناشی می شود که مزایای کلیدی زیر را ارائه می دهد:

1. عدم تغییر شکل ساقه:در طول فرآیند پرچ کردن، ساقه سفت باقی می ماند و مانند کنتاکت های برقی نقره ای سنتی به بیرون منبسط نمی شود. این امر از آسیب دیدن دیواره داخلی و سطح سوراخ در لمینت های کامپوزیتی جلوگیری می کند و مشکلات لایه برداری و ترک خوردگی سوراخ ها را که می تواند با پرچ های سنتی هنگام اتصال مواد کامپوزیتی ایجاد شود، برطرف می کند.

2. حفاظت از خوردگی گالوانیکی:پتانسیل مثبت ساقه آلیاژ تیتانیوم با مواد کامپوزیت فیبر کربن مطابقت دارد و به طور موثر از خوردگی گالوانیکی بین بست و ماده پایه جلوگیری می کند و عمر مفید اتصال را افزایش می دهد. به ویژه برای محیط های خورنده مانند محیط های دریایی و مرطوب مناسب است.

3. خواص مکانیکی جامع عالی:ساقه از آلیاژ تیتانیوم TC4 ساخته شده است. پس از عملیات پیری محلول، مقاومت برشی بیش از 655 مگاپاسکال و استحکام کششی بیش از 1100 مگاپاسکال را به دست می آورد. ساقه از آلیاژ Ti-45Nb ساخته شده است که دارای انعطاف پذیری بالا و خواص سرد کاری عالی است. در حین پرچ کردن، تنها به یک نیروی ضربه کوچک برای دستیابی به تغییر شکل پلاستیکی ساقه نیاز است و اتصال پرچ شده ایمن را تضمین می کند.

4. پردازش سبک و ساده:آلیاژ تیتانیوم دارای چگالی کم (تقریباً 4.5 گرم بر سانتی‌متر مربع) است که به طور قابل توجهی وزن را در مقایسه با پرچ‌های فولادی سنتی کاهش می‌دهد و به بهبود کارایی ساختاری محصولاتی مانند هواپیما و فضاپیما کمک می‌کند. فرآیند نصب ساده است و می توان آن را با پرچ پرس یا پرچ چکشی انجام داد و برای نصب در فضاهای کوچک داخل بدنه هواپیما مناسب است.

با توجه به مزایای عملکردی، کنتاکت‌های الکتریکی کشویی عمدتاً در صنعت هوافضا برای اتصال سازه‌های کامپوزیتی استفاده می‌شوند. کاربردهای خاص عبارتند از:

• پرچ کردن پوست هواپیما:اتصال پوسته‌ها و قاب‌های کامپوزیتی در-هواپیماهای نسل جدید (مانند J-20 و بوئینگ 787) با جایگزینی پیچ‌های سنتی تیتانیوم با قفل بالا یا تماس نقره‌ای ثابت، وزن ساختاری را تقریباً 15 تا 20 درصد کاهش می‌دهد.

• اتصال اجزای موتور:پرچین کردن آلیاژ تیتانیوم و پوشش های کامپوزیت در موتورهای هواپیما (مانند موتورهای F-15 و F{3}}22) برای برآورده کردن الزامات استحکام در محیط های با دمای بالا و لرزش بالا.

• اتصال ساختاری هلیکوپتر:اتصال اجزای مرکب روتور هلیکوپتر و قاب بدنه برای مقاومت در برابر ارتعاشات فرکانس بالا و بارهای ضربه.

فرآیند نصب Bimetal Contacts Ag/Cu نیازمند کنترل دقیق برای اطمینان از کیفیت اتصال است. مراحل کلیدی به شرح زیر است:
1. آماده سازی مواد:مناسب را انتخاب کنیدسوئیچ تماس نقره ایمدل (به عنوان مثال، نوع تداخل استاندارد یا بزرگ) بر اساس سناریوی برنامه. تمیز کنید (روغن و اکسیدهای سطح را بردارید) و عملیات سطحی (مثلاً غیرفعال کردن) را برای بهبود چسبندگی بین پرچ و بستر انجام دهید.

2. آماده سازی سوراخ:از یک مته اختصاصی برای سوراخ کردن زیرلایه استفاده کنید (مثلاً مواد کامپوزیت، آلیاژ تیتانیوم). قطر سوراخ باید کمی بزرگتر از قطر پرچ باشد (معمولاً d + 0.1mm تا d + 0.2mm). از سوراخ کردن بیش از حد بزرگ، که ممکن است پرچ را شل کند، یا سوراخ بسیار کوچکی که ممکن است بستر را ترک کند، خودداری کنید.

3. تعیین موقعیت و تعمیر:از یک فیکسچر برای تراز کردن دقیق کنتاکت های دو فلزی سر سرد با زیرلایه استفاده کنید و از عمود بودن محور پرچ بر سطح بستر برای جلوگیری از کج شدن در حین پرچ کردن اطمینان حاصل کنید.

4. پرچین:با استفاده از دستگاه جوش اصطکاکی اینرسی یا دستگاه پرچ هیدرولیک، فشار به دم میخ وارد می شود که باعث تغییر شکل پلاستیکی آن می شود (سر را به هم می زند) و در نتیجه ساقه را محکم به مواد پایه متصل می کند. فشار و تغییر شکل در حین پرچ کردن باید کنترل شود تا از تغییر شکل ساقه یا آسیب به مواد پایه جلوگیری شود.

5. بازرسی کیفیت:پس از پرچ کردن، یک بازرسی بصری (سطح بدون ترک و نقص)، اندازه گیری ابعاد (قطر هد مخرب بزرگتر یا مساوی 1.3d، ارتفاع بزرگتر یا مساوی 0.34d، که d قطر پرچ است) و آزمایش عملکرد (آزمایش های مقاومت کششی و برشی) انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که اتصال الزامات طراحی را برآورده می کند.