Letalski aluminij: značilnosti

Zaradi svoje lahkosti, plastike in odpornosti proti koroziji je aluminij postal nepogrešljiv material v mnogih panogah. Letalski aluminij je skupina zlitin, za katere je značilna povečana trdnost z vključitvijo magnezija, silicija, bakra in mangana. Dodatna trdnost zlitine je dana s pomočjo tako imenovanih. "Učinek staranja" je posebna metoda strjevanja pod vplivom agresivnega atmosferskega okolja za dolgo časa. Zlitina je bila izumljena v začetku 20. stoletja, dirural, zdaj znana tudi kot "avial".

Opredelitev. Zgodovinski odmik

Začetek zgodovine letalskih aluminijevih zlitin je 1909. Nemščina metalurški inženir Alfred Wilm empirično določi, če je aluminijeva zlitina z majhnim dodatkom bakra, mangana in magnezija po kaljenju pri temperaturi 500 ° C in dušenja stoji pri 20-25 ° za 4-5 dni, postopoma postane težje in močnejši, ne da bi pri tem izgubili plastičnost. Postopek je bil imenovan "staranje" ali "zorenje". V procesu utrjevanja atomov bakra na mejah zrn napolnijo mnoge drobne cone. Premer bakrovega atoma je manjši od aluminija, zato je tlačna napetost, zaradi česar se moč materiala dvigne.

Prvič je bila zlitina obvladovana v nemških tovarnah Dürener Metallwerken in prejela blagovno znamko Dural, torej ime "duralumin". Kasneje so ameriški metalurgi R. Archer in V. Jafris izboljšali sestavo, spreminjanjem odstotka, predvsem magnezija. Nova zlitina je bila imenovana 2024, ki se v različnih modifikacijah zdaj pogosto uporablja, in celotna družina zlitin - Avial. Ime "letalski aluminij" je bilo pridobljeno skoraj takoj po odkritju, saj je popolnoma nadomestilo les in kovino v strukturah zrakoplovov.

Glavne vrste in značilnosti

Obstajajo tri glavne skupine:

• Družine aluminijevega mangana (Al-Mn) in aluminijevega magnezija (Al-Mg). Glavna značilnost - visoka, s težkimi primesi na čisto odpornost proti koroziji aluminija. Tovrstne zlitine so primerne za spajkanje in varjenje, toda zelo slabo. Ne strnite s toplotno obdelavo.
• Zlitine, odporne proti koroziji aluminijastega magnezijevega silicija (Al-Mg-Si). Okrepljeni so s toplotno obdelavo, in sicer z gašenjem pri temperaturi 520 ° C, ki ji sledi oster hlajenje vode in naravnega staranja približno 10 dni. Posebna značilnost materialov te skupine je visoka odpornost na korozijo v normalnih pogojih in v stresu.
• Strukturne zlitine aluminija-bakra in magnezija (Al-Cu-Mg). Njihova osnova je aluminij, legirana z bakrom, manganom in magnezijem. Spreminjanje razmerij legirni elementi, prejeti letalstvo aluminij, značilnosti ki se lahko razlikujejo.

Materiali slednje skupine imajo dobre mehanske lastnosti, vendar so zelo nagnjeni k koroziji kot prva in druga družina zlitin. Stopnja korozijske občutljivosti je odvisna od vrste površinske obdelave, ki jo je še vedno treba zaščititi z barvo ali eloksiranjem. Odpornost proti koroziji se delno poveča z vnosom mangana v sestavo.

Poleg treh glavnih vrst zlitin se razlikuje tudi kovanje zlitine, toplotno odporne, visoko trdnostne strukture itd., ki imajo lastnosti, potrebne za določeno področje uporabe.

Označevanje letalskih zlitin

V mednarodnih standardih prva številka za označevanje letalskega aluminija kaže glavne legirne elemente zlitine:

• 1000 - čisti aluminij.
• 2000 - duralumin, zlitine, legirane z bakrom. V določenem obdobju - najpogostejša vesoljska zlitina. Zaradi visoke občutljivosti na korozijsko razpoke se vse bolj zamenjajo s 7000 serijami zlitin.
• 3000 - legirni element - mangan.
• 4000 - legirni element - silicij. Zlitine so znane tudi kot silumin.
• 5000 - legirni element - magnezij.
• 6000 - najbolj plastične zlitine. Legirni elementi so magnezij in silicij. Lahko se podvrže toplotnemu krekingu, da bi povečali moč, vendar je ta parameter slabši od serije 2000 in 7000.
• 7000 - toplotno utrjene zlitine, najbolj trpežni letalski aluminij. Glavni legirni elementi so cink in magnezij.

Druga številka oznake je serijska številka modifikacije aluminijeve zlitine po začetnem - številka "0". Dve končni številki sta številka same zlitine, podatki o njegovi čistosti z nečistočami. Če pride do zlitine, se oznaki doda peti znak "X".

Danes je razred letala aluminij najpogostejši 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. V odlika teh zlitin so: lahkotnost, duktilnost, dobra žilavost, odpornost na obrabo, korozijo in visoko stresa. Pri gradnji zrakoplovov so najbolj razširjene zlitine letalski aluminij 6061 in 7075.

Sestava

Glavni legirni elementi letalskega aluminija so: baker, magnezij, silicij, mangan, cink. Masni odstotek teh elementov v zlitini določanje lastnosti, kot so trdnost, prožnost, odpornost proti mehanskim udarcem, itd osnovno zlitino - aluminija, osnovne legirnih elementov :. Baker (2,2-5,2% po teži), magnezij (0, 2-2,7%) in mangana (0,2-1%).

Družina letal aluminij-silicijeve zlitine (4-13 masni%) z manjšo vsebnostjo drugih legirnih elementov - bakra, mangana, magnezija, cinka, titana, berilija. Uporablja se za izdelavo kompleksnih delov, znan tudi kot livarna silumin ali aluminijeve zlitine. Družina aluminijevih magnezijevih zlitin (1-13% po teži) z drugimi elementi ima visoko plastičnost in korozijsko odpornost.

Vloga bakra v letalskem aluminiju

Prisotnost bakra v letalski zlitini prispeva k utrjevanju, hkrati pa slabo vpliva na njegovo odpornost proti koroziji. Z izločanjem meja žita med postopkom kaljenja, baker povzroči, da je zlitina nagnjena k pepelom korozije, koroziji napetosti in medkrmni koroziji. Območja, bogata z bakrom, so bolj galvansko katodna od aluminijaste matrice in zato so bolj občutljiva na korozijo, ki se pojavlja na galvanskem mehanizmu. Povečanje vsebnosti bakra v masi zlitine do 12% povečuje lastnosti moči zaradi razpršenega utrjevanja v procesu staranja. Z vsebnostjo bakra več kot 12% zlitina postane krhka.

Aplikacije

Aluminijeve zlitine so najbolj priljubljena kovina za prodajo. Majhna teža letalskega aluminija in trpežnosti omogočata, da je ta zlitina dobra izbira za številne produkcije od letal do gospodinjskih predmetov (mobilni telefoni, slušalke, svetilke). Aluminijeve zlitine se uporabljajo v jedrski industriji v ladjedelništvu, avtomobilski industriji, gradbeništvu, železniškem prometu.

Razširjeno povpraševanje po zlitinah z zmerno vsebnostjo bakra (2014, 2024 drugih). Profili teh zlitin imajo visoko odpornost proti koroziji, dobro obdelljivost in točkovno varljivost. Od teh se izdelujejo odgovorne strukture letal, težkih vozil, vojaške opreme.

Značilnosti povezave letalskega aluminija

Varjenje letalskih zlitin se izvaja izključno v zaščitnem okolju inertnih plinov. Prednostni plini so: helij, argon ali njihova zmes. Helij je bolj prevoden. To določa ugodnejše temperaturne značilnosti varilnega medija, kar omogoča udobno povezovanje debelih stenskih strukturnih elementov. Uporaba mešanice zaščitnih plinov spodbuja bolj popolni odtok plina. Verjetnost nastanka pore v varjenem šivu je znatno zmanjšana.

Aplikacije pri gradnji letal

Zrakopravne aluminijeve zlitine so bile prvotno izdelane za gradnjo letalske opreme. Od teh je ohišje izdelano iz delov motorja letala, podvozje, rezervoarji za gorivo in drugimi pritrdilnimi napravami. Podrobnosti o letalskega aluminija se uporabljajo v notranjosti prostora za potnike.

Aluminijeve zlitine serije 2hhh se uporabljajo za izdelavo delov, izpostavljenih visokim temperaturam. Podrobnosti o rahlo obremenjenih komponentah, gorivnih, hidravličnih in oljnih sistemih so izdelane iz zlitin 3xxx, 5xxx in 6xxx. Najpogosteje uporabljena v stavbi letal je bila zlitina 7075. Proizvaja elemente za delo pod precejšnjo obremenitvijo, nizke temperature z visoko odpornostjo na korozijo. Osnova zlitine je aluminij, glavni legirni elementi pa so magnezij, cink in baker. Od njega so izdelani močni profili letalskih struktur, elementov kože.