Aviacijos aliuminis: charakteristikos

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Dėl savo lengvumo, lankstumo ir atsparumo korozijai aliuminis tapo nepakeičiama medžiaga daugelyje pramonės šakų. Aviacinis aliuminis yra lydinių grupė, kuriai būdingas padidėjęs stiprumas, įskaitant magnį, silicį, varį ir manganą. Papildomo stiprumo lydiniui suteikiamas vadinamasis. "senėjimo efektas" - specialus kietėjimo būdas ilgą laiką veikiant agresyviai atmosferinei aplinkai. Lydinys buvo išrastas XX amžiaus pradžioje, vadinamas duraliuminiu, dabar taip pat žinomas kaip "avial".

Apibrėžimas. Istorinė ekskursija

Aviacijos aliuminio lydinių istorijos pradžia laikomi 1909 m. Vokiečių metalurgijos inžinierius Alfredas Wilmas eksperimentiškai nustatė, kad jei aliuminio lydinys, šiek tiek pridedant vario, mangano ir magnio, po aušinimo 500 ° C temperatūroje ir greito aušinimo palaikomas 20-25 laipsnių temperatūroje 4-5 dienas., jis palaipsniui tampa kietesnis ir stipresnis, neprarandant plastiškumo. Procedūra buvo vadinama „senėjimu“arba „brendimu“. Tokio kietėjimo metu vario atomai prisipildodaug mažų zonų grūdų ribose. Vario atomo skersmuo yra mažesnis nei aliuminio, todėl atsiranda gniuždymo įtempis, dėl kurio padidėja medžiagos stiprumas.

Pirmą kartą lydinys buvo įvaldytas Vokietijos gamyklose Dürener Metallwerken ir gavo prekės ženklą Dural, taigi ir pavadinimas „duraliuminis“. Vėliau amerikiečių metalurgai R. Archeris ir V. Jafris patobulino kompoziciją, keisdami procentinę dalį, daugiausia magnio. Naujasis lydinys buvo pavadintas 2024, kuris ir dabar plačiai naudojamas įvairiose modifikacijose, o visa lydinių šeima vadinama Avial. Šis lydinys buvo pavadintas „aviaciniu aliuminiu“beveik iškart po jo atradimo, nes jis visiškai pakeitė medieną ir metalą orlaivių konstrukcijose.

Pagrindiniai tipai ir charakteristikos

Yra trys pagrindinės grupės:

• Aliuminio-mangano (Al-Mn) ir aliuminio-magnio (Al-Mg) šeimos. Pagrindinė savybė yra didelis atsparumas korozijai, vos prastesnis už gryną aliuminį. Tokie lydiniai puikiai tinka lituoti ir suvirinti, tačiau yra prastai pjaustomi. Nesukietėja termiškai apdorojant.
• Aliuminio-magnio-silicio (Al-Mg-Si) sistemos korozijai atsparūs lydiniai. Jie sukietėja termiškai apdorojant, ty kietinant 520 °C temperatūroje, po to greitai atšaldoma vandeniu ir natūraliai sendinama apie 10 dienų. Išskirtinė šios medžiagų grupės savybė yra didelis atsparumas korozijai eksploatuojant normaliomis sąlygomis ir esant įtempiams.
• Struktūriniai aliuminio-vario-magnio lydiniai (Al-Cu-Mg). Jų pagrindas yra aliuminis, legiruotas su variu, manganu ir magniu. Keičiant legiruojamųjų elementų proporcijas, gaunamas orlaivių klasės aliuminis, kurio charakteristikos gali skirtis.

Paskutinės grupės medžiagos pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis, tačiau yra labai jautrios korozijai nei pirmosios ir antrosios lydinių šeimos. Jautrumo korozijai laipsnis priklauso nuo paviršiaus apdorojimo tipo, kurį dar reikia apsaugoti dažais arba anodavimu. Atsparumas korozijai iš dalies padidėja, kai į lydinio sudėtį įeina manganas.

Be trijų pagrindinių lydinių tipų, taip pat yra kalimo lydinių, karščiui atsparių, didelio stiprumo konstrukcinių ir kitų lydinių, kurie turi konkrečiam pritaikymui reikalingų savybių.

Aviacijos lydinių žymėjimas

Pagal tarptautinius standartus pirmasis aviacinio aliuminio ženklo skaitmuo nurodo pagrindinius lydinio legiravimo elementus:

• 1000 – grynas aliuminis.
• 2000 – duraliuminiai, lydiniai, legiruoti su variu. Tam tikru laikotarpiu – labiausiai paplitęs aviacijos ir kosmoso lydinys. Vis dažniau pakeičiami 7000 serijos lydiniais dėl didelio jautrumo įtempių korozijos įtrūkimams.
• 3000 – legiravimo elementas – manganas.
• 4000 – legiravimo elementas – silicis. Lydiniai taip pat žinomi kaip siluminai.
• 5000 – legiravimo elementas – magnis.
• 6000 yra plastiškiausi lydiniai. Legiravimo elementai yra magnis ir silicis. Galima grūdinti termiškai, kad padidintų stiprumą, bet taiparametras yra prastesnis nei 2000 ir 7000 serijų.
• 7000 – termiškai grūdinti lydiniai, patvariausias aviacinis aliuminis. Pagrindiniai legiravimo elementai yra cinkas ir magnis.

Antrasis žymėjimo skaitmuo yra aliuminio lydinio modifikacijos serijos numeris po originalaus – skaičiaus „0“. Paskutiniai du skaitmenys yra paties lydinio numeris, informacija apie jo grynumą pagal priemaišas. Jei lydinys jaučiamas, prie žymėjimo pridedamas penktasis „X“.

Šiandien labiausiai paplitusios aviacinio aliuminio markės: 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Išskirtinės šių lydinių savybės: lengvumas, atsparumas trinčiai, geras stiprumas, korozija ir didelės apkrovos. Orlaivių pramonėje plačiausiai naudojami lydiniai yra 6061 ir 7075 orlaivių aliuminis.

Sudėtis

Pagrindiniai aviacinio aliuminio legiravimo elementai yra: varis, magnis, silicis, manganas, cinkas. Šių elementų masės procentinę dalį lydinyje lemia tokios charakteristikos kaip stiprumas, lankstumas, atsparumas mechaniniam poveikiui ir kt. Lydinio pagrindas – aliuminis, pagrindiniai legiravimo elementai – varis (2,2-5,2 % masės), magnio (0,2–2,7%) ir mangano (0,2–1%).

Aviacinių aliuminio lydinių su siliciu (4–13 % masės) šeima su nedideliu kiekiu kitų legiruojamųjų elementų – vario, mangano, magnio, cinko, titano, berilio. Naudojamas sudėtingoms dalims, taip pat žinomoms kaip siluminas arba aliuminio lydinys, gaminti. aliuminio-magnio lydinio šeima(1–13 % masės) su kitais elementais pasižymi dideliu lankstumu ir atsparumu korozijai.

Vario vaidmuo orlaivių aliuminyje

Vario buvimas aviacinio lydinio sudėtyje prisideda prie jo kietėjimo, tačiau tuo pat metu daro neigiamą poveikį jo atsparumui korozijai. Grūdinimo proceso metu varis nukrenta ties grūdelių ribomis, todėl lydinys tampa jautrus duobėms, įtempių korozijai ir tarpkristalinei korozijai. Sritys, kuriose gausu vario, yra labiau galvaniškai katodinės nei aplinkinė aliuminio matrica, todėl yra labiau pažeidžiamos galvaninės korozijos. Vario kiekio padidėjimas lydinio masėje iki 12 % padidina stiprumo savybes dėl dispersijos stiprėjimo senstant. Kai vario yra daugiau nei 12 %, lydinys tampa trapus.

Taikymo sritys

Aliuminio lydiniai yra populiariausias parduodamas metalas. Dėl lengvo orlaiviams skirto aliuminio svorio ir stiprumo šis lydinys yra geras pasirinkimas daugelyje pramonės šakų – nuo orlaivių iki namų apyvokos daiktų (mobiliųjų telefonų, ausinių, žibintuvėlių). Aliuminio lydiniai naudojami laivų statyboje, automobilių pramonėje, statybose, geležinkelių transporte ir branduolinėje pramonėje.

Lydiniai su vidutinio vario kiekiu yra labai paklausūs (2014 m., 2024 m. ir kt.). Iš šių lydinių pagaminti profiliai pasižymi dideliu atsparumu korozijai, geru apdirbamumu ir taškiniu suvirinimu. Jie naudojami orlaivių, sunkiųjų transporto priemonių, karinės įrangos kritinėms konstrukcijoms gaminti.

Orlaivių klasės aliuminio jungčių funkcijos

Aviacinių lydinių suvirinimas atliekamas tik apsauginėje inertinių dujų aplinkoje. Tinkamiausios dujos yra helis, argonas arba jų mišinys. Helis turi didesnį šilumos laidumą. Tai lemia palankesnius suvirinimo aplinkos temperatūros rodiklius, todėl galima gana patogiai sujungti storasienius konstrukcinius elementus. Apsauginių dujų mišinio naudojimas prisideda prie pilnesnio dujų pašalinimo. Tokiu atveju porų susidarymo tikimybė suvirinimo siūlėje žymiai sumažėja.

Orlaivių taikymas

Aviacijos aliuminio lydiniai iš pradžių buvo specialiai sukurti aviacijos įrangai statyti. Iš jų gaminami orlaivių kėbulai, variklių dalys, važiuoklė, kuro bakai, tvirtinimo detalės ir kt. Salono interjere naudojamos aviacinės aliuminio detalės.

2xxx serijos aliuminio lydiniai naudojami gaminant detales, kurias veikia aukšta temperatūra. Lengvai apkrautų agregatų dalys, degalų, hidraulinės ir alyvos sistemos yra pagamintos iš 3xxx, 5xxx ir 6xxx lydinių. Lėktuvų pramonėje plačiausiai pritaikytas lydinys 7075. Iš jo gaminami elementai, skirti darbui esant didelei apkrovai, žemoms temperatūroms ir aukštam atsparumui korozijai. Lydinio pagrindas yra aliuminis, o pagrindiniai legiravimo elementai yra magnis, cinkas ir varis. Iš jo gaminami orlaivių konstrukcijų galios profiliai, odos elementai.