อลูมิเนียมเกรดอากาศยาน

อลูมิเนียมเกรดอากาศยานคืออะไร?

อลูมิเนียมเกรดอากาศยานเป็นโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ, ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบิน. เมื่อเทียบกับอลูมิเนียมอัลลอยด์ทั่วไป, อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ใช้ในเครื่องบินมีความต้องการด้านความแข็งแกร่งที่สูงกว่า, ความแข็ง, ความเหนียว, ความต้านทานต่อความเหนื่อยล้าและความเป็นพลาสติก. อลูมิเนียมเกรดอากาศยานมีคุณสมบัติทางกลและการประมวลผลที่ดี, และมีความแข็งแรงสูงและความเหนียวที่ดี 150 °C (หรือสูงกว่า), ซึ่งเหมาะสำหรับวัสดุโครงสร้างเครื่องบิน.

ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของโลหะผสมอลูมิเนียมเกรดอากาศยานก็คือความแข็งแรงสามารถปรับปรุงได้โดยการอบชุบด้วยความร้อน. การอบชุบด้วยความร้อนด้วยการเปลี่ยนรูปเป็นกระบวนการที่ครอบคลุมซึ่งรวมการเสริมการเสียรูปของการเสียรูปพลาสติกเข้ากับการเสริมการเปลี่ยนเฟสระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน เพื่อรวมกระบวนการขึ้นรูปและคุณสมบัติการขึ้นรูปเป็นหนึ่งเดียว.

ในระหว่างการเปลี่ยนรูปพลาสติกของอลูมิเนียมเกรดอากาศยาน, ความหนาแน่นของข้อบกพร่องในคริสตัลเพิ่มขึ้น, และข้อบกพร่องเหล่านี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคในวัสดุ. ในกระบวนการเปลี่ยนรูปพลาสติกของโลหะผสมอากาศอลูมิเนียม, การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึก เช่น การฟื้นตัวแบบไดนามิก, การตกผลึกซ้ำแบบไดนามิก, การตกผลึกซ้ำแบบย่อยไดนามิก, การตกผลึกแบบคงที่, และการกู้คืนแบบคงที่จะเกิดขึ้น. หากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกเหล่านี้ได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม, คุณสมบัติทางกลของวัสดุจะได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญและอายุการใช้งานของวัสดุจะเพิ่มขึ้น.

โลหะผสมใดบ้างที่รวมอยู่ในอลูมิเนียมเกรดอากาศยาน?

เกรดอะลูมิเนียมที่คุณเลือกจะขึ้นอยู่กับการใช้งานด้านการบินและอวกาศของคุณโดยเฉพาะ. ความสามารถในการขึ้นรูปและความต้านทานการกัดกร่อนเป็นปัจจัยสำคัญบางประการที่ควรพิจารณาเมื่อประเมินโลหะผสมอะลูมิเนียมสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศ.

2024-ที3

2024-T3 ประกอบด้วย 4.5% ทองแดง, 0.6% แมงกานีสและ 1.5% แมกนีเซียม. นี่คืออะลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูงระดับสูงสุดและประกอบกับการต้านทานความเมื่อยล้า, มันเป็นหนึ่งในโลหะผสมเครื่องบินที่พบมากที่สุด. เชื่อมได้ไม่ดีนัก แต่เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับงานซ่อมแซมเนื่องจากมีผิวสำเร็จที่ดีเยี่ยม. ไม่สามารถรักษาความร้อนได้.

6061-ที 6

6061-T6 ประกอบด้วย 0.25% ทองแดง, 0.6% ซิลิคอน, 1.0% แมกนีเซียมและ 0.25% โครเมียม. โลหะผสมนี้ยังมีการตกแต่งที่ดีอีกด้วย. นอกเหนือจากนั้น, มีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีและเหมาะมากสำหรับการเชื่อม. ความแข็งแรงและความสามารถในการใช้งานได้เทียบได้กับเหล็กเหนียว. สามารถรักษาความร้อนได้.

3003-H14

3003 อลูมิเนียม H14 ประกอบด้วย 1.2% แมงกานีสและเป็นอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย. ใช้งานง่ายมากเนื่องจากสามารถอัดขึ้นรูปได้, ประสาน, กลึงและเชื่อม. ไม่สามารถรักษาความร้อนได้ แต่สามารถพัฒนาความแข็งแรงเพิ่มขึ้นจากการทำงานเย็นได้.

5052-H32

5052-H32 ประกอบด้วย 2.5% แมกนีเซียมและ 0.25% โครเมียม. โลหะผสมนี้มีความแข็งแรงสูงสุดในซีรีย์โลหะผสมที่ไม่ให้ความร้อน และสามารถพัฒนาความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้นจากการทำงานเย็นได้. นอกจากนี้ยังมีความเมื่อยล้าที่ดีเยี่ยม, ความต้านทานการกัดกร่อนและความสามารถในการใช้งานได้ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการบินและทางทะเล.

7075-ที 6

7075-T6 ประกอบด้วย 1.6% ทองแดง, 2.5% แมกนีเซียมและ 5.6% สังกะสี. ผู้ผลิตเครื่องบินมักใช้เพื่อเสริมสร้างโครงสร้างของเครื่องบิน. มีความสามารถในการเชื่อมต่ำเนื่องจากมีปริมาณทองแดง แต่มีความสามารถในการแปรรูปได้ดีเยี่ยม. สามารถรักษาความร้อนได้.

7075 อลูมิเนียมอัลลอยด์ขึ้นชื่อในด้านคุณสมบัติเชิงกลที่ยอดเยี่ยมและความเหนียว, มีความแข็งแรงสูง, ความเหนียวและความต้านทานต่อความเหนื่อยล้า. 7075 แผ่นอลูมิเนียมแผ่น มีความแข็งแกร่งมากจนเทียบได้กับเกรดสแตนเลสอัลลอยด์ที่ต่ำกว่า และความน่าเชื่อถือทำให้เป็นที่ชื่นชอบของอุตสาหกรรมเครื่องบินตั้งแต่สงครามโลกครั้งที่สอง.

ล่าสุด, ใหม่กว่า, โลหะผสมที่มีประสิทธิภาพสูงได้รับการพัฒนาและแซงหน้า 7075 เป็นตัวเลือกยอดนิยมในการใช้งานด้านการบินและอวกาศบางประเภท. ตัวอย่างหนึ่งก็คือ 2024, ซึ่งคุณสมบัติทางเคมีทำให้เหมาะสำหรับกรณีที่ต้องคำนึงถึงความต้านทานต่อความล้าแบบเป็นรอบสูง.

โลหะผสมยอดนิยมอื่น ๆ สำหรับอุตสาหกรรมเครื่องบิน ได้แก่ 6061, 6063, 2014, 5052, 7050, 7085 และ 7068.

เหตุใดจึงใช้อลูมิเนียมในอุตสาหกรรมเครื่องบิน?

แรงจูงใจที่โดดเด่นที่สุดสองประการของอลูมิเนียมเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับองค์กรการบินและอวกาศได้ถูกกล่าวถึงแล้ว. เนื่องจากเป็นหนึ่งในโลหะที่มีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักที่ดีที่สุด, เห็นได้ชัดว่ามีค่าธรรมเนียมสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ. โครงเครื่องบินควรจะแข็งแกร่งและทนทานพอที่จะทนต่อความเครียดจากการบินขึ้นและลงจอดเป็นเวลาหลายปี. ในเวลาเดียวกัน, ถ้าเหล็กหนักเกินไป, ซึ่งอาจต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้นในการกินระหว่างเที่ยวบิน. ซึ่งหมายความว่าอลูมิเนียมมักเป็นความต้องการที่มีมูลค่าสูงสุดสำหรับเครื่องบิน.

ความแข็งแกร่งและน้ำหนักไม่ใช่ข้อดีที่ดีที่สุดของอะลูมิเนียม; ประโยชน์ที่สำคัญอื่นๆ ของอลูมิเนียมเกรดอากาศยานก็คือความต้านทานการกัดกร่อน. นี่เป็นลักษณะสำคัญในความแข็งแกร่งของเครื่องบิน. เครื่องบินมักมีปัญหากับองค์ประกอบต่างๆ อย่างต่อเนื่อง และมักเพลิดเพลินไปกับสภาพอากาศสุดขั้ว; อุณหภูมิเยือกแข็งพบได้ในระดับความสูงที่มากเกินไปและการตกตะกอนทุกชนิด, ซึ่งรวมถึงหิมะและพายุฝน. อลูมิเนียมมีชื่อเสียงในด้านศักยภาพในการต้านทานการกัดกร่อนจากสิ่งแวดล้อม.

นอกจากนี้, อลูมิเนียมยังขึ้นรูปได้ดีมากอีกด้วย. นั่นเป็นพรสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องบิน, ซึ่งจำเป็นต้องมีความแม่นยำมากเกินไปเพื่อให้แน่ใจว่ามีอากาศพลศาสตร์สูงสุด, ไม่ต้องพูดถึงส่วนประกอบเล็กๆ ทั้งหมดที่สามารถพบได้บนเครื่องบิน. ความง่ายในการผลิตและการตัดเฉือนของอะลูมิเนียมทำให้อะลูมิเนียมอยู่ในบริเวณใกล้เคียง ซึ่งช่วยประหยัดราคาได้มากกว่าการใช้สารที่มีโอกาสเป็นโลหะ.

อลูมิเนียมก็น่าพึงพอใจเช่นกัน; ในขณะเดียวกันก็ไม่ใช่การให้ความสนใจอย่างมีวิจารณญาณสูงสุด, มันไม่เสียหายเลยเมื่อไม่มีใครอยากบินในรถที่ไม่ดึงดูดสายตา (โดยอาจเป็น Millennium Falcon ที่เป็นข้อยกเว้นที่สะดวกที่สุด).

ประโยชน์ของอลูมิเนียมเกรดอากาศยานในอุตสาหกรรมเครื่องบิน

• น้ำหนักเบา: อะลูมิเนียมเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบา, ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการออกแบบเครื่องบิน. ช่วยลดการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง, เพิ่มความจุของน้ำหนักบรรทุก, และปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม.
• แรง: แม้จะเบาก็ตาม, อลูมิเนียมมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ดีเยี่ยม, ทำให้เหมาะสำหรับส่วนประกอบโครงสร้างในเครื่องบิน.
• ความต้านทานการกัดกร่อน: อลูมิเนียมจะสร้างชั้นออกไซด์ป้องกันตามธรรมชาติเมื่อสัมผัสกับอากาศ, ซึ่งช่วยป้องกันการกัดกร่อน. นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเครื่องบินที่ต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง.
• การนำไฟฟ้า: อลูมิเนียมเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดี, ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อส่วนประกอบต่างๆ ของเครื่องบิน, เช่นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและการเดินสายไฟฟ้า.
• ความอ่อนตัว: อลูมิเนียมมีความอ่อนตัวสูง, ทำให้สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้ง่าย, ซึ่งมีความสำคัญต่อการผลิตเครื่องบิน.
• ความสามารถในการรีไซเคิล: อลูมิเนียมสามารถรีไซเคิลได้ทั้งหมดโดยไม่สูญเสียคุณสมบัติ, ทำให้เป็นทางเลือกที่ยั่งยืนสำหรับการผลิตเครื่องบิน.

การใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์ในอุตสาหกรรมเครื่องบิน

มีการประเมินกันว่า 80% ปริมาณโลหะทั้งหมดในเครื่องบินในปัจจุบันคืออะลูมิเนียม

การใช้อะลูมิเนียมในยานอวกาศในอนาคต

อลูมิเนียมยังใช้ในยานอวกาศอีกด้วย, สาขาที่คุณสมบัติเฉพาะตัวของอะลูมิเนียมจะมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น. อย่างแท้จริง, ยานอวกาศทั้งหมดประกอบด้วยอะลูมิเนียมเป็นหลัก, จนถึง 90%. ส่วนประกอบอะลูมิเนียมไม่เพียงแต่ผลิตสำหรับยานอวกาศเท่านั้น แต่ยังผลิตสำหรับสถานีอวกาศด้วย เช่น สกายแล็ปและสถานีอวกาศนานาชาติ. ยานอวกาศ Orion ซึ่งอยู่ระหว่างการพัฒนาด้วยโลหะผสมอะลูมิเนียม-ลิเธียม คาดว่าจะเปิดขอบเขตใหม่ในด้านการสำรวจอวกาศด้วยมนุษย์.