Lugvaartaluminium: kenmerke

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Aluminium het weens sy ligheid, rekbaarheid en weerstand teen korrosie 'n onontbeerlike materiaal in baie nywerhede geword. Lugvaartaluminium is 'n groep legerings wat gekenmerk word deur verhoogde sterkte met die insluiting van magnesium, silikon, koper en mangaan. Bykomende sterkte word aan die legering gegee met behulp van die sogenaamde. "verouderingseffek" - 'n spesiale metode van verharding onder die invloed van 'n aggressiewe atmosferiese omgewing vir 'n lang tyd. Die legering is aan die begin van die 20ste eeu uitgevind, genoem duralumin, nou ook bekend as "avial".

Definisie. Historiese uitstappie

Die begin van die geskiedenis van lugvaartaluminiumlegerings word as 1909 beskou. Die Duitse metallurgiese ingenieur Alfred Wilm het eksperimenteel vasgestel dat as 'n aluminiumlegering met 'n effense toevoeging van koper, mangaan en magnesium na blus by 'n temperatuur van 500 ° C en vinnige verkoeling gehandhaaf word by 'n temperatuur van 20-25 grade vir 4-5 dae., word dit geleidelik harder en sterker sonder om rekbaarheid te verloor. Die prosedure is "veroudering" of "volwassewording" genoem. In die proses van so verharding word koperatome gevulbaie klein sones by die graangrense. Die deursnee van die koperatoom is kleiner as dié van aluminium, daarom ontstaan 'n drukspanning, as gevolg waarvan die sterkte van die materiaal toeneem.

Vir die eerste keer is die legering by die Duitse fabrieke Dürener Metallwerken bemeester en het die handelsmerk Dural ontvang, vandaar die naam "duralumin". Vervolgens het die Amerikaanse metallurge R. Archer en V. Jafris die samestelling verbeter deur die persentasie, hoofsaaklik magnesium, te verander. Die nuwe legering is 2024 genoem, wat selfs nou wyd in verskeie modifikasies gebruik word, en die hele familie van allooie word Avial genoem. Hierdie legering het feitlik onmiddellik na sy ontdekking die naam "lugvaartaluminium" gekry, aangesien dit hout en metaal in vliegtuigstrukture heeltemal vervang het.

Hooftipes en kenmerke

Daar is drie hoofgroepe:

• Aluminium-mangaan (Al-Mn) en aluminium-magnesium (Al-Mg) families. Die belangrikste kenmerk is hoë korrosiebestandheid, skaars minderwaardig as suiwer aluminium. Sulke legerings leen hulle goed om te soldeer en te sweis, maar is swak gesny. Nie verhard deur hittebehandeling nie.
• Korrosiebestande legerings van die aluminium-magnesium-silikon (Al-Mg-Si)-stelsel. Hulle word verhard deur hittebehandeling, naamlik verharding by 'n temperatuur van 520 ° C, gevolg deur vinnige afkoeling met water en natuurlike veroudering vir ongeveer 10 dae. 'n Kenmerkende eienskap van hierdie groep materiale is hul hoë korrosiebestandheid tydens werking onder normale toestande en onder spanning.
• Strukturele aluminium-koper-magnesium legerings (Al-Cu-Mg). Hul basis is aluminium wat met koper, mangaan en magnesium gelegeer is. Deur die verhoudings van legeringselemente te verander, word vliegtuig-graad aluminium verkry, waarvan die eienskappe kan verskil.

Materiale van die laaste groep het goeie meganiese eienskappe, maar is hoogs vatbaar vir korrosie as die eerste en tweede families van legerings. Die mate van vatbaarheid vir korrosie hang af van die tipe oppervlakbehandeling, wat nog deur verf of anodisering beskerm moet word. Korrosiebestandheid word gedeeltelik verhoog deur die inbring van mangaan in die samestelling van die legering.

Benewens die drie hooftipes allooie, is daar ook smee-allooie, hittebestande, hoë-sterkte strukturele en ander legerings wat die eienskappe het wat nodig is vir 'n spesifieke toepassing.

Nasien van lugvaartlegerings

In internasionale standaarde dui die eerste syfer van die lugvaartaluminiummerk die hooflegeringselemente van die legering aan:

• 1000 - suiwer aluminium.
• 2000 - duraluminium, legerings wat met koper gelegeer is. In 'n sekere tydperk - die mees algemene lugvaart legering. Toenemend vervang deur 7000-reeks legerings as gevolg van hoë vatbaarheid vir spanningskorrosie krake.
• 3000 - legeringselement - mangaan.
• 4000 - legeringselement - silikon. Allooie staan ook bekend as silumine.
• 5000 - legeringselement - magnesium.
• 6000 is die mees buigbare legerings. Legeringselemente is magnesium en silikon. Kan hitte-verhard word om sterkte te verhoog, maar ditdie parameter is minderwaardig as die 2000- en 7000-reeks.
• 7000 - termies geharde legerings, die duursaamste lugvaartaluminium. Die belangrikste legeringselemente is sink en magnesium.

Die tweede syfer van die merk is die reeksnommer van die wysiging van die aluminiumlegering na die oorspronklike een - die nommer "0". Die laaste twee syfers is die nommer van die legering self, inligting oor die suiwerheid daarvan deur onsuiwerhede. As die legering ervaar word, word 'n vyfde "X" by die merk gevoeg

Vandag is die mees algemene grade lugvaartaluminium: 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Kenmerkende kenmerke van hierdie legerings is: ligheid, rekbaarheid teen wrywing, goeie sterkte, korrosie en hoë vragte. In die vliegtuigbedryf is die legerings wat die meeste gebruik word 6061 en 7075 vliegtuigaluminium.

Komposisie

Die belangrikste legeringselemente van lugvaartaluminium is: koper, magnesium, silikon, mangaan, sink. Die persentasie van hierdie elemente volgens gewig in die legering word bepaal deur eienskappe soos sterkte, buigsaamheid, weerstand teen meganiese spanning, ens. Die basis van die legering is aluminium, die belangrikste legeringselemente is koper (2,2-5,2% volgens gewig), magnesium (0,2-2,7%) en mangaan (0,2-1%).

'n Familie van lugvaartlegerings van aluminium met silikon (4-13% volgens gewig) met 'n klein inhoud van ander legeringselemente - koper, mangaan, magnesium, sink, titanium, berillium. Word gebruik om komplekse dele te maak, ook bekend as silumin of gegote aluminiumlegering. aluminium-magnesium legering familie(1-13% massa) met ander elemente het 'n hoë rekbaarheid en weerstand teen korrosie.

Die rol van koper in vliegtuigaluminium

Die teenwoordigheid van koper in die samestelling van die lugvaartlegering dra by tot die verharding daarvan, maar het terselfdertyd 'n slegte uitwerking op die weerstand teen korrosie. As koper by die graangrense uitval tydens die blusproses, maak koper die legering vatbaar vir putte, spanningskorrosie en interkorrelkorrosie. Koperryke areas is meer galvanies katodies as die omliggende aluminiummatriks en is dus meer kwesbaar vir galvaniese korrosie. 'n Verhoging in die koperinhoud in die massa van die legering tot 12% verhoog die sterkte-eienskappe as gevolg van dispersieversterking tydens veroudering. Met 'n koperinhoud van meer as 12% word die legering bros.

Aansoekgebiede

Aluminiumlegerings is die mees gesogte metaal wat te koop is. Die ligte gewig van vliegtuig-graad aluminium en sy sterkte maak hierdie legering 'n goeie keuse vir baie industrieë van vliegtuie tot huishoudelike items (selfone, oorfone, flitse). Aluminiumlegerings word gebruik in skeepsbou, motor, konstruksie, spoorwegvervoer en die kernindustrie.

Allooie met matige koperinhoud word wyd gevra (2014, 2024 ens.). Profiele wat van hierdie legerings gemaak word, het 'n hoë weerstand teen korrosie, goeie bewerkbaarheid en puntsweisbaarheid. Hulle word gebruik om kritieke strukture vir vliegtuie, swaar voertuie, militêre toerusting te maak.

Aluminiumverbindingseienskappe van vliegtuiggraad

Sweis van lugvaartlegerings word uitsluitlik in 'n beskermende omgewing van inerte gasse uitgevoer. Die voorkeurgasse is: helium, argon of 'n mengsel daarvan. Helium het 'n hoër termiese geleidingsvermoë. Dit bepaal gunstiger temperatuuraanwysers van die sweisomgewing, wat dit moontlik maak om dikwandige strukturele elemente redelik gemaklik te verbind. Die gebruik van 'n mengsel van beskermende gasse dra by tot 'n meer volledige gasverwydering. In hierdie geval is die waarskynlikheid van porievorming in die sweislas aansienlik verminder.

Vliegtuigaansoeke

Aluminiumlegerings vir lugvaart is oorspronklik spesiaal geskep vir die konstruksie van lugvaarttoerusting. Vliegtuigliggame, enjinonderdele, onderstel, brandstoftenks, hegstukke, ens. word daarvan gemaak. Lugvaartaluminiumonderdele word in die binnekant van die kajuit gebruik.

2xxx-reeks aluminiumlegerings word gebruik vir die vervaardiging van onderdele wat aan hoë temperature blootgestel is. Onderdele van lig gelaaide eenhede, brandstof-, hidrouliese en oliestelsels word gemaak van 3xxx, 5xxx en 6xxx allooie. Alloy 7075 het die wydste toepassing in die vliegtuigbedryf gekry. Elemente word daarvan gemaak vir werking onder aansienlike las, lae temperature met hoë weerstand teen korrosie. Die basis van die legering is aluminium, en die belangrikste legeringselemente is magnesium, sink en koper. Kragprofiele van vliegtuigstrukture, velelemente word daarvan gemaak.