SpaceX Starship 용접 기술의 진화 경로. 처음에 SpaceX는 경량 탄소 섬유로 Starship을 제작할 계획이었지만, 내열성이 부족하여 경제적이고 내구성이 뛰어난 스테인리스강을 선택했습니다. 그러나 스테인리스강 용접 공정은 어려웠고, SpaceX는 TIG 용접, 레이저 용접, 로봇 용접, 마찰 교반 용접과 같은 기술을 포함한 지속적인 시도와 개선을 통해 Starship의 완벽한 용접을 달성했습니다. 이러한 기술의 적용은 용접의 정밀도와 강도를 향상시켰을 뿐만 아니라 Starship의 외관도 개선했습니다. Starship의 성공적인 용접은 향후 발사를 위한 견고한 기반을 마련했습니다.
Starship의 주요 재료 구성
SpaceX의 Starship에 대한 수많은 아궤도 시험 비행 및 회수가 없었다면, 아마 아무도 Musk가 스테인리스강을 선택할 것이라고 생각하지 못했을 것입니다.
만약 Starship이 발사되기 전에 국내 전문 환경이나 인터넷에서 누군가가 스테인리스강이 정말 하늘을 날 수 있다고 말했다면, 그들은 아마도 삶을 의심하게 만들 정도로 네티즌들에게 비판받았을 것입니다.
그러나 Musk는 Starship 로켓에 많은 양의 스테인리스강 재료, 특히 300 시리즈 스테인리스강과 자체 개발한 30X 스테인리스강을 사용했으며, 이는 로켓의 제조 비용을 절감했을 뿐만 아니라 성능과 내구성을 향상시켰습니다.
Starship의 주요 재료는 스테인리스강이며, 특히 SpaceX가 자체 개발한 30X 스테인리스강입니다.
30X 스테인리스강은 다음과 같은 많은 장점을 가지고 있습니다: 저렴한 비용, 킬로그램당 약 4달러; 저온 성능이 우수하여 저온에서 강도가 크게 증가하여 액체 산소 및 메탄 연료 저장에 적합합니다; 공정이 비교적 간단하며, 저온 환경에서 압연하여 원하는 구조를 형성할 수 있습니다; 내열성이 강하여 800~1000°C의 온도에서 충분한 강도를 유지하며 두꺼운 단열층이 필요하지 않습니다; 구조적 강도가 충분하여 화살 디자인은 스테인리스강 재료 한 층만 필요하여 무게를 줄이고 구조를 단순화합니다.
스테인리스강 외에도 Starship은 일부 핵심 부품에 탄소 섬유 및 알루미늄-리튬 합금과 같은 재료도 사용합니다. 또한, Starship의 열 차폐막은 약 18,000개의 육각형 검은색 타일로 구성되어 항공기가 대기권에 진입할 때 보호 기능을 제공합니다.
Starship은 주로 다음과 같은 용접 공정을 사용합니다:
TIG 용접 및 레이저 용접
TIG 용접과 레이저 용접 모두 SpaceX의 용접에 사용됩니다. 텅스텐 불활성 가스 용접이라고도 하는 TIG 용접은 스테인리스강과 같은 다양한 금속 재료를 용접하는 데 사용할 수 있습니다. 고품질 용접부, 안정적인 용접 공정, 아름다운 용접 외관, 높은 용접 강도를 제공하며 Starship의 중요 부품 용접에 적합합니다. 반면에 레이저 용접은 높은 에너지 밀도, 빠른 용접 속도, 작은 열 영향부, 용접부의 큰 깊이 대 폭 비율과 같은 장점을 가지고 있습니다. 고정밀 및 고품질 용접을 달성할 수 있으며 Starship의 얇은 벽 구조 부품 및 용접 변형 제어에 대한 요구 사항이 높은 부품에 적합합니다.
아크 용접
아크 용접은 Starship의 초기 물탱크 버전에서 사용되었습니다. 아크 용접은 전극과 작업물 사이에 발생하는 아크의 열로 금속을 녹이는 일반적인 용접 방법입니다. 장비가 간단하고 비용이 저렴하며 작동이 유연하며 다양한 금속 재료 및 다양한 두께의 구조 부품 용접에 사용할 수 있지만, 용접 품질과 정밀도는 TIG 용접 및 레이저 용접보다 약간 낮을 수 있으며, 용접 변형이 크고 후속 평탄화 처리가 필요합니다.
마찰 교반 용접
SpaceX가 현재 마찰 교반 용접을 사용하고 있다고 보고되었습니다. 마찰 교반 용접은 1991년 영국 용접 연구소에서 발명한 새로운 유형의 용접 공정입니다. 마찰의 원리를 사용합니다. 고속 회전하는 드릴 비트가 용접할 두 금속판의 연결부에 삽입됩니다. 드릴 비트의 고속 회전으로 발생하는 마찰은 접촉하는 금속 원자가 금속 내에서 빠르게 이동하고 확산되어 두 금속판을 접합합니다. 이 용접 공정은 스패터 없음, 융점 없음, 높은 용접 품질 및 작은 용접 변형과 같은 장점을 가지며, Starship의 넓은 면적 판 용접 및 구조 부품 연결에 적합합니다.
Youdaoplaceholder0 마찰 교반 용접의 주요 장점은 다음과 같습니다:
1.
Youdaoplaceholder0 높은 용접 품질: 마찰 교반 용접의 용접부는 플라스틱 상태에서 압출되어 완료되며 고체 상태 용접에 속합니다. 따라서 균열, 개재물, 기공, 합금 원소의 연소 손실 등 야금 응고와 관련된 일부 결함이 발생하지 않습니다. 용접부의 성능은 모재와 유사하며 기계적 특성이 우수합니다.
2.
Youdaoplaceholder0 낮은 열 입력: 마찰 교반 용접에서는 융접 용접에 비해 열 입력이 상대적으로 적고 접합부에서 금속이 녹지 않아 고체 상태 용접 공정입니다. 이는 모재의 야금적 특성을 유지하는 데 도움이 되며, 융접 용접과 부작용이 있는 금속 매트릭스 복합재 및 빠른 경화 재료와 같은 재료를 용접할 수 있습니다.
3.
Youdaoplaceholder0 에너지 절약 및 환경 친화적: 마찰 교반 용접은 와이어 및 차폐 가스의 추가가 필요하지 않으며 용접 공정 중에 연기, 스패터 또는 유해 방사선을 생성하지 않습니다. 녹색 및 환경 친화적인 용접 방법입니다.
4.
Youdaoplaceholder0 넓은 적용 범위: MIG 용접으로 용접하기 어려운 2계열 및 7계열 합금을 포함한 모든 등급의 알루미늄 합금을 용접할 수 있습니다. 또한 마찰 교반 용접은 이종 재료 용접에 적합하며 열 균열에 민감한 재료를 용접할 수 있습니다.
5.
Youdaoplaceholder0 쉬운 작동: 마찰 교반 용접은 기계화 및 자동화가 용이하며, 장비가 간단하고 에너지 소비가 적으며 작업 환경에 대한 요구 사항이 낮습니다. 용접 공정에는 필러 재료나 차폐 가스가 필요하지 않아 용접 절차가 단순화됩니다.
6.
Youdaoplaceholder0 우수한 접합부 성능: 용접된 접합부의 기계적 특성, 특히 피로 저항성이 우수합니다. 용접 금속은 소성 유동을 생성하며, 접합부는 기둥 결정과 같은 구조를 생성하지 않습니다. 결정립 미세화는 접합부의 기계적 특성 향상에 유리합니다.
7.
Youdaoplaceholder0 제어 용이: 마찰 교반 용접은 용접 공정의 정밀 제어를 쉽게 달성할 수 있으며, 용접 사양 매개변수의 디지털 입력, 제어 및 기록도 가능합니다.
자동 용접 기술
SpaceX는 Starship 제조에서 자동 용접을 위해 용접 로봇을 광범위하게 사용합니다. 자동 용접 기술은 고급 제어 시스템과 센서를 사용하여 용접 공정의 정밀 제어를 달성하여 용접부의 모양, 크기 및 위치의 일관성을 보장하고 용접 공정의 인적 오류를 줄이며 용접의 신뢰성과 안정성을 향상시키는 동시에 생산 효율성을 높이고 용접 품질의 안정성과 일관성을 보장합니다.
용접 품질을 보장하기 위해 SpaceX는 용접에 대한 엄격한 검사 및 처리를 수행합니다. 초기에는 용접 표면을 연마하여 날카로운 모서리와 미세한 균열과 같은 결함을 제거하여 용접 실패 위험을 줄였습니다. 동시에 용접 공정 중에 공정 매개변수와 작동 절차를 지속적으로 최적화하여 개별 용접 수와 잠재적인 실패 지점을 줄이고 전체 구조의 신뢰성을 향상시켰습니다.
요약하자면, SpaceX Starship 용접은 레이저 용접, 마찰 교반 용접, TIG 용접 등의 조합입니다. 천리길도 한 걸음부터 시작됩니다. 더 많은 기술 기업들이 혁신하고 발전하며, 큰 꿈을 꾸고, 모든 단계를 꾸준히 밟고, 끊임없이 변화하고 혁신하며, 지능형 제조의 길을 걷기를 바랍니다.
담당자: Ms. Coco
전화 번호: +86 13929267806
Korean
