أخبار الشركة عن مقالة علمية شعبية: ما هي المواد المستخدمة لسفينة سبيس إكس؟ ما هي طرق اللحام المستخدمة؟

في البداية، خططت شركة سبيس إكس لبناء السفينة الفضائية باستخدام ألياف الكربون الخفيفةاختار في النهاية الفولاذ المقاوم للصدأ الاقتصادي والمتينومع ذلك، كانت عملية لحام الفولاذ المقاوم للصدأ تحدياً، وتمكنت شركة سبيس إكس من تحقيق لحام كامل للسفينة الفضائية من خلال محاولات وتحسينات مستمرة،بما في ذلك تقنيات مثل لحام TIG، اللحام بالليزر، اللحام الروبوتي، والحام الاحتكاك. لا يقتصر تطبيق هذه التقنيات على تحسين دقة وقوة اللحام،ولكن أيضاً تحسنت مظهر السفينة النجميةالحامية الناجحة للسفينة الفضائية وضعت أساساً صلباً للإطلاقات المستقبلية

التركيب المادي الرئيسي للسفينة

لو لم يكن هناك العديد من رحلات الاختبار تحت المدار واسترداد سفينة (سبيس إكس) الفضائية ربما لم يعتقد أحد أن (ماسك) سيختار الفولاذ المقاوم للصدأ

لو قال شخص ما في بيئة محترفة محلية أو على الإنترنت قبل أن تقلع السفينة الفضائية أن الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن يطير حقا في السماءربما تمت انتقادهم من قبل مستخدمي الإنترنت إلى حد التشكيك في الحياة.

لكن ماسك استخدم كمية كبيرة من مواد الفولاذ المقاوم للصدأ في صاروخ سفينة النجوم وخاصة الفولاذ المقاوم للصدأ من سلسلة 300الذي لم يقلل فقط من تكلفة تصنيع الصاروخ ولكن أيضا تحسين أدائه ومتانته.

المادة الرئيسية لسفينة النجوم هي الفولاذ المقاوم للصدأ وخاصة الفولاذ المقاوم للصدأ 30X الذي طورته شركة سبيس إكس

الفولاذ المقاوم للصدأ 30X لديه العديد من المزايا: تكلفة منخفضة، حوالي 4 دولارات لكل كيلوغرام؛ أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة، مع زيادة كبيرة في القوة في درجات الحرارة المنخفضة،مناسبة لتخزين وقود الأكسجين السائل والميثانالعملية بسيطة نسبيا، ويمكن تشكيل الهيكل المطلوب عن طريق التدحرج في بيئة منخفضة درجة الحرارة؛ مقاومة الحرارة القوية،الحفاظ على قوة كافية في درجات حرارة من 800 إلى 1000 درجة مئوية دون الحاجة إلى طبقات عازلة سميكة؛ قوة الهيكل كافية، وتصميم السهم يتطلب فقط طبقة من مواد الفولاذ المقاوم للصدأ، والحد من الوزن وتبسيط الهيكل.

بالإضافة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ ، تستخدم Starship أيضًا مواد مثل ألياف الكربون و سبيكة الألومنيوم والليثيوم في بعض الأجزاء الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك ، يتكون درع حرارة Starship من حوالي 18 ،000 بلاط أسود مستطيل لتوفير الحماية عند دخول الطائرة الغلاف الجوي.

السفينة تستخدم بشكل رئيسي عملية اللحام التالية:

لحام TIG و لحام الليزر

يتم استخدام كل من لحام TIG وحام الليزر في لحام سبيس إكس. يمكن استخدام لحام TIG ، المعروف أيضًا باسم لحام غاز التونغستين الجامد ، لحام مجموعة متنوعة من المواد المعدنية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ.يمكن أن توفر غرز لحام عالية الجودة، عملية لحام مستقرة، مظهر لحام جميل، قوة لحام عالية، ومناسب لحام أجزاء حيوية من Starship. لحام الليزر، من ناحية أخرى،لديها مزايا كثافة الطاقة العالية، سرعة لحام سريعة، منطقة صغيرة تتأثر بالحرارة، ونسبة عمق إلى عرض كبيرة من طبقات الحام. يمكن أن تحقق لحام عالية الدقة وعالية الجودة،وهي مناسبة للمكونات الهيكلية ذات الجدران الرقيقة من Starship والأجزاء ذات المتطلبات العالية لمكافحة تشوه اللحام.

لحام القوس

تم استخدام لحام القوس في إصدارات برج المياه المبكرة من Starship. لحام القوس هو طريقة لحام شائعة تذوب المعدن بحرارة القوس الناتج بين الأقطاب الكهربائية والقطعة.المعدات بسيطة، تكلفة منخفضة، والعمل مرنة، ويمكن استخدامها لحام مواد معدنية مختلفة وأجزاء هيكلية من مختلف السماكة،ولكن نوعية اللحام ودقة قد تكون أقل قليلا من اللحام TIG واللحام بالليزر، تشوه اللحام كبير ، ويتطلب معالجة التسوية اللاحقة ، الخ.

لحام الاحتكاك

ويقال إن شركة سبيس إكس تستخدم الآن لحام الاحتكاك. الحام الاحتكاكي هو نوع جديد من عمليات الحام اخترعها معهد الحام البريطاني في عام 1991.يستخدم مبدأ الاحتكاكيتم إدخال حفرة دوارة عالية السرعة في اتصال صفيحتين معدنيتين ليتم لحام.الاحتكاك الناتج عن دوران عالية السرعة من حفرة حفرة يسبب الذرات المعدنية في اتصال للتحرك وانتشار بسرعة داخل المعدن، وبالتالي توحيد الصفيحتين المعدنية. هذه العملية لحام لديها مزايا عدم وجود رش ، لا نقطة انصهار ، جودة عالية لحام وتشوه الحام صغير ،وهي مناسبة لحام الصفائح ذات المساحة الكبيرة وربط المكونات الهيكلية للسفينة الفضائية.

المزايا الرئيسية لحام الاحتكاك تشمل:

1.

الجودة عالية لحام: يتم استكمال خيط لحام حرارة الاحتكاك عن طريق الطحن في حالة بلاستيكية وتنتمي إلى لحام المرحلة الصلبة.لن تنتج بعض العيوب المتعلقة بالتصلب المعدني، مثل الشقوق والإدماج والمسام ، وفقدان عناصر السبائك عند الحرق ، إلخ. أداء خيط اللحام قريب من أداء المادة الأساسية ، والخصائص الميكانيكية ممتازة.

2.

تمت إضافة حرارة منخفضة: في لحام الاحتكاك ، فإن إدخال الحرارة صغير نسبياً مقارنة بحام الاندماج ، ولا يحدث ذوبان المعدن في المفاصل ،مما يجعلها عملية لحام صلبة الحالة. This helps maintain the metallurgical properties of the base material and can weld materials such as metal matrix composites and fast-setting materials that would have adverse reactions with fusion welding.

3.

توفير الطاقة وصديقة للبيئة: لا يتطلب لحام الاحتكاك إضافة الأسلاك وغازات الحماية ولا ينتج دخانًا.الرذاذ أو الإشعاع الضار أثناء عملية اللحامإنها طريقة لحام خضراء وصديقة للبيئة.

4.

يمكن لحام جميع أنواع سبائك الألومنيوم، بما في ذلك سبائك السلسلة 2 والسلسلة 7 التي يصعب لحامها بحام MIG.اللحام بالاحتكاك مناسب لحام المواد المختلفة ويمكنه لحام المواد الحساسة للشقوق الساخنة.

5.

سهولة التشغيل: صيانة الاحتكاك من السهل ميكانيكية وتشغيل الآلي، مع معدات بسيطة، واستهلاك طاقة منخفضة ومتطلبات منخفضة لبيئة العمل.عملية اللحام لا تتطلب مادة ملء أو غاز الحماية، تبسيط إجراءات اللحام.

6.

أداء المفاصل الممتاز: الخصائص الميكانيكية للمفاصل المطاومة ، وخاصة مقاومة التعب ممتازة.و المفصل لا ينتج هياكل مثل بلورات عموديةتحسين الحبوب مفيد لتحسين الخصائص الميكانيكية للمفصل.

7.

يمكنك تحميل مكانك0 سهلة التحكم: تحميل الاحتكاك هو سهل لتحقيق التحكم الدقيق في عملية لحام، فضلا عن المدخلات الرقمية،مراقبة وتسجيل معايير مواصفات اللحام.

تكنولوجيا لحام الآلي

تستخدم شركة سبيس إكس على نطاق واسع روبوتات لحام للحام الآلي في تصنيع سفن النجوم.تستخدم تقنية اللحام الآلي أنظمة التحكم المتقدمة وأجهزة الاستشعار لتحقيق التحكم الدقيق في عملية اللحام، ضمان الاتساق في شكل وحجم وموقع خيط اللحام، والحد من الأخطاء البشرية في عملية اللحام، وتحسين موثوقية واستقرار اللحام،مع زيادة كفاءة الإنتاج وضمان استقرار ومستوى جودة اللحام.

لضمان جودة اللحام، تقوم شركة سبيس إكس بإجراء عمليات تفتيش ومعالجة صارمة على اللحام.تمت إزالة العيوب مثل الحواف الحادة والشقوق الصغيرة عن طريق طحن سطح اللحام لتقليل خطر فشل اللحامفي نفس الوقت the process parameters and operation procedures were constantly optimized during the welding process to reduce the number of individual welds and potential failure points and improve the reliability of the overall structure.

باختصار، لحام سفينة الفضاء (سبيس إكس) هو مزيج من لحام بالليزر، لحام الاحتكاك، لحام TIG، الخ رحلة ألف ميل تبدأ بخطوة واحدة.آمل أن تتطور المزيد من الشركات التكنولوجية، أحلام كبيرة، واتخاذ كل خطوة باستمرار، وتغيير باستمرار والابتكار، والسير على طريق التصنيع الذكي.