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超声波金属焊接,为 NASA任务和商业工业制造零件

2021-07-14 11:34
美国宇航局航天飞机的一个装配开发项目正在被转移到私人领域,以帮助地球上的各种企业。

中央管道破裂的成本一直很高,而且混乱不堪,然而在太空中出现的一条线路可能会导致任务的完成。这就是为什么美国宇航局的技术人员作出了坚实的努力,使设备可靠,因为真正可以预期的。这就意味着要摒弃旧的做事方法,探索不同的途径,寻找一种全新的新材料或创作方法。

超声波金属焊接

这项测试促使位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的技术专家斯科特·罗伯茨(Scott Roberts)转向3D打印行业的另一种焊接方式。当时,私人领域正在利用这一战略,称为超声波添加物质生产(UAM)。随着一些额外的进步,罗伯茨认为它可以很好地用于提高热交换器,任何航天飞机的重要组成部分坚定不移的质量。一个组织为帮助罗伯茨制造更好的火箭而对其UAM循环进行的改进,目前已经开始在从飞行到石油渗透的风险投资中获得回报。罗伯茨说:“我正在研究的问题并不是一次任务就能解决一个问题。”他们将为美国宇航局和工业界解决一类问题。”
 

3D打印与管道有什么关系?

在太空中,温度是一个特别麻烦的问题,在太空中,温度的极限值可以变化很多度。热交换器通过消除过多的热量或吸引更多的热量,帮助保持航天飞机内部的温度一致。习惯上,这些小玩意包括一个长的,缠绕线连接到一个金属板与部分和环氧树脂。虽然强大,但它们由许多相互关联的部分组成,呈现出许多令人失望的地方。
 

随着超声波添加物质制造,尽管它可能,整个小玩意可以作为一个单独的一块创建。由JPL提供的自主创业创新研究(SBIR)资助使罗伯茨与俄亥俄州哥伦布合作,组建Fabrisonic LLC,实施另一项计划成为可能。作为Sheridan Solutions LLC的分包商,Fabrisonic从电流交互开始,通过将金属层与高重复振动相互缠绕,形成不同的金属层。为了制造热交换器,弯曲的通道被切割成分层的金属,然后被包裹在额外的层下。新的计划取代了许多小零件和接头,这些零件和接头在执行长期任务或在地球上恶劣的条件下可能会失效。
 

振动怎么能熔化金属?

超声波焊接利用声音和摩擦在金属层之间形成牢固的状态连接。它开始时,一个轻微的箔挤压到另一个金属部分,如基板。一致的压力因素和超声波振动会导致正面之间的腐蚀,产生剪切运动,从而提高温度并消除表面氧化物,从而使纯金属与纯金属直接接触。事实上,即使是不同的金属层也可以加固成单独的一块。
 

一般来说,由于金属的保温温度低于其溶解温度,因此不需要多少温度。Fabrisonic可以快速地将6英尺见方的层数进行分类,这样就可以用惊人的速度制作出一个有着复杂数学的部分,而不是按惯例排练创作所需的几个月时间。这缩短了空间设备的改进周期,或对业务部件的生产进行评级。
 

立方体卫星可以用于各种各样的任务,但它们的小尺寸使它成为一个测试,以适应每一个部分,正如预期的保护,以应付恶劣的室温。美国宇航局热衷于新的组装方法,以提高材料的生产利用率。图片来源:美国宇航局
 

为什么要合并各种金属?

当航天飞机上的所有部件都要求轻量化时,屏蔽电子部件使其免受可能毁灭它们的严重空间辐射是一项测试。这是罗伯茨试图利用新材料解决的一个问题。位于弗吉尼亚州汉普顿的美国宇航局兰利研究中心(NASA Langley Research Center)提供了额外的SBIR补贴,用于为Fabrisonic公司在铝航天设备零件中添加防辐射金属钽层。