Aluminium klasy lotniczej

Co to jest aluminium lotnicze?

Aluminium stosowane w lotnictwie to stop aluminium o bardzo wysokiej wytrzymałości na odkształcenia, który jest szeroko stosowany w przemyśle lotniczym. W porównaniu ze zwykłymi stopami aluminium, stopy aluminium stosowane w samolotach mają wyższe wymagania dotyczące wytrzymałości, twardość, wytrzymałość, odporność na zmęczenie i plastyczność. Stop aluminium klasy lotniczej ma dobre właściwości mechaniczne i przetwórcze, i ma wysoką wytrzymałość i dobrą wytrzymałość 150 °C (lub wyżej), który jest idealny do materiałów konstrukcyjnych samolotów.

Najbardziej niezwykłą cechą stopu aluminium lotniczego jest to, że jego wytrzymałość można poprawić poprzez obróbkę cieplną odkształcającą. Obróbka cieplna odkształcająca to kompleksowy proces, który łączy wzmocnienie odkształceniowe odkształcenia plastycznego ze wzmocnieniem poprzez zmianę fazową podczas obróbki cieplnej w celu ujednolicenia procesu formowania i właściwości formowania.

Podczas odkształcenia plastycznego aluminium lotniczego, wzrasta gęstość defektów w krysztale, a defekty te doprowadzą do zmiany mikrostruktury materiału. W procesie odkształcenia plastycznego stopu aeroaluminium, zmiany struktury kryształu, takie jak odzysk dynamiczny, rekrystalizacja dynamiczna, rekrystalizacja subdynamiczna, rekrystalizacja statyczna, i nastąpi odzyskiwanie statyczne. Jeśli te zmiany struktury kryształu są odpowiednio kontrolowane, właściwości mechaniczne materiału ulegną znacznej poprawie, a żywotność materiału zostanie zwiększona.

Jakie stopy wchodzą w skład aluminium lotniczego?

Wybrany gatunek aluminium będzie zależał od konkretnego zastosowania w przemyśle lotniczym. Skrawalność i odporność na korozję to jedne z kluczowych czynników, które należy wziąć pod uwagę przy ocenie stopów aluminium do zastosowań lotniczych.

2024-T3

2024-T3 składa się z 4.5% miedź, 0.6% mangan i 1.5% magnez. Jest to najwyższej klasy stop aluminium o wysokiej wytrzymałości, w połączeniu z jego odpornością na zmęczenie, jest to jeden z najpowszechniejszych stopów lotniczych. Nie radzi sobie dobrze ze spawaniem, ale jest dobrą opcją do prac naprawczych, ponieważ ma doskonałe wykończenie. Nie nadaje się do obróbki cieplnej.

6061-T6

6061-T6 składa się z 0.25% miedź, 0.6% krzem, 1.0% magnezu i 0.25% chrom. Stop ten ma również dobre wykończenie. W dodatku, zapewnia dobrą odporność na korozję i jest bardzo dobry do spawania. Jego wytrzymałość i urabialność są porównywalne ze stalą miękką. Można go poddać obróbce cieplnej.

3003-H14

3003 Aluminium H14 zawiera 1.2% manganu i jest najpowszechniej stosowanym stopem aluminium. Jest bardzo łatwy w obróbce, ponieważ można go wytłaczać, lutowane, obrabiane i spawane. Nie nadaje się do obróbki cieplnej, ale może uzyskać zwiększoną wytrzymałość w wyniku obróbki na zimno.

5052-H32

5052-H32 składa się z 2.5% magnezu i 0.25% chrom. Stop ten oferuje najwyższą wytrzymałość spośród wszystkich stopów nienagrzewających się i może uzyskać zwiększoną wytrzymałość w wyniku obróbki na zimno. Ma również doskonałą wytrzymałość zmęczeniową, odporność na korozję i urabialność, co czyni go odpowiednim do celów lotniczych i morskich.

7075-T6

7075-T6 składa się z 1.6% miedź, 2.5% magnezu i 5.6% cynk. Jest powszechnie stosowany przez producentów samolotów w celu wzmocnienia konstrukcji samolotu. Ma słabą spawalność ze względu na zawartość miedzi, ale ma dobrą obrabialność. Można go poddać obróbce cieplnej.

7075 Stop aluminium znany jest z doskonałych właściwości mechanicznych i plastyczności, wysoka wytrzymałość, wytrzymałość i odporność na zmęczenie. 7075 blacha aluminiowa jest tak wytrzymały, że można go porównywać z niskostopowymi gatunkami stali nierdzewnej, a jego niezawodność sprawiła, że ​​stał się ulubieńcem przemysłu lotniczego od czasów II wojny światowej.

Ostatnio, nowsza, opracowano i wyprzedano stopy o wyższej wydajności 7075 jako najpopularniejszy wybór w niektórych zastosowaniach lotniczych. Jednym z przykładów jest 2024, którego skład chemiczny sprawia, że ​​idealnie nadaje się do zastosowań, w których problemem jest wysoka odporność na zmęczenie cykliczne.

Inne popularne stopy dla przemysłu lotniczego obejmują 6061, 6063, 2014, 5052, 7050, 7085 i 7068.

Dlaczego aluminium wykorzystuje się w przemyśle lotniczym?

O dwóch najważniejszych motywach, dla których aluminium jest tak niezbędne w przedsiębiorstwie lotniczym, już wspomniano. Jako jeden z metali o najlepszym stosunku mocy do masy, jest to opłata dla przemysłu lotniczego i kosmicznego. Płatowce powinny być solidne i wystarczająco trwałe, aby przez lata wytrzymać obciążenia związane ze startami i lądowaniami. W tym samym czasie, jeśli stal jest zbyt ciężka, może to wymagać większego zużycia paliwa podczas lotów. Oznacza to, że aluminium jest często najbardziej pożądanym rozwiązaniem w przypadku samolotów.

Wytrzymałość i waga nie są najlepszymi zaletami aluminium; inną istotną zaletą aluminium lotniczego jest jego odporność na korozję. Jest to główny aspekt wytrzymałości samolotu. Samoloty stanowią ciągły problem dla żywiołów i regularnie doświadczają ekstremalnych warunków klimatycznych; ujemne temperatury występujące na nadmiernych wysokościach i reklama wszelkiego rodzaju opadów, w tym opady śniegu i ulewy. Aluminium słynie ze swojej odporności na korozję środowiskową.

Ponadto, aluminium dodatkowo jest wyjątkowo plastyczne. To błogosławieństwo dla przemysłu lotniczego, co wymaga nadmiernej precyzji, aby zapewnić maksymalną aerodynamikę, nie wspominając już o wszystkich drobnych elementach, które można znaleźć w samolocie. Łatwość produkcji i obróbki aluminium sprawia, że ​​jest to kolejny obszar, w którym można uzyskać oszczędności cenowe w porównaniu z substancjami alternatywnymi.

Aluminium jest również estetyczne; jednocześnie nie jest to maksymalna uwaga krytyczna, nie szkodzi, biorąc pod uwagę, że nikt nie chciałby latać samochodem, który nie jest atrakcyjny wizualnie (z prawdopodobnie Sokołem Millennium jako najwygodniejszym wyjątkiem).

Zalety aluminium lotniczego w przemyśle lotniczym

• Lekki: Aluminium to lekki materiał, co ma kluczowe znaczenie przy projektowaniu samolotów. Pomaga zmniejszyć zużycie paliwa, zwiększa ładowność, i poprawia ogólną wydajność.
• Wytrzymałość: Pomimo tego, że jest lekki, aluminium zapewnia doskonały stosunek wytrzymałości do masy, dzięki czemu idealnie nadaje się do elementów konstrukcyjnych samolotów.
• Odporność na korozję: Aluminium w naturalny sposób tworzy ochronną warstwę tlenku pod wpływem powietrza, co pomaga chronić go przed korozją. Jest to ważne w przypadku statków powietrznych narażonych na trudne warunki środowiskowe.
• Przewodność: Aluminium jest dobrym przewodnikiem ciepła i prądu elektrycznego, co jest korzystne dla różnych podzespołów samolotu, jak wymienniki ciepła i przewody elektryczne.
• Ciągliwość: Aluminium jest bardzo plastyczne, co pozwala na łatwe formowanie skomplikowanych kształtów, co jest ważne w produkcji samolotów.
• Możliwość recyklingu: Aluminium w pełni nadaje się do recyklingu bez utraty swoich właściwości, co czyni go zrównoważonym wyborem przy produkcji samolotów.

Zastosowania stopów aluminium w przemyśle lotniczym

Szacuje się, że 80% wszystkich metali znajdujących się obecnie w samolotach to aluminium

Przyszłe wykorzystanie aluminium w statkach kosmicznych

Aluminium jest również wykorzystywane w statkach kosmicznych, dziedzina, w której wyjątkowe właściwości aluminium będą miały jeszcze większe znaczenie. Rzeczywiście, wszystkie statki kosmiczne są wykonane głównie z aluminium, do 90%. Komponenty aluminiowe wykorzystywane są nie tylko do statków kosmicznych, ale także do stacji kosmicznych, takich jak Skylab i Międzynarodowa Stacja Kosmiczna. Oczekuje się, że rozwijany statek kosmiczny Orion ze stopu aluminiowo-litowego otworzy nowe granice w dziedzinie załogowej eksploracji kosmosu.