Aviație din aluminiu: caracteristici

Datorita luminozitatii, plasticitatii si rezistentei la coroziune, aluminiul a devenit un material indispensabil in multe industrii. Aviație din aluminiu este un grup de aliaje caracterizate de o rezistență sporită cu includerea magneziului, siliciului, cuprului și manganului. Puterea suplimentară a aliajului este dată cu ajutorul așa-numitei. "Efectul de îmbătrânire" este o metodă specială de întărire sub influența unui mediu atmosferic agresiv pentru o lungă perioadă de timp. Aliajul a fost inventat la începutul secolului XX, dirural, acum cunoscut și sub denumirea de "avial".

Definiția. Dezavantaj istoric

Începutul istoriei aviației aliaj de aluminiu este considerat a fi 1909. inginer metalurgic german Alfred Wilms stabilit empiric, în cazul în care un aliaj de aluminiu, cu un adaos mic de cupru, mangan și magneziu după întărire la temperatura de 500 ° C și se stinge repaus la 20-25 ° C timp de 4-5 zile, devine treptat mai greu și mai puternic, fără a pierde flexibilitatea. Procedura se numește „îmbătrânire“ sau „maturare“. In timpul acestei călire atomii de cupru umple cea mai mică multitudine de zone de la limitele granulelor. Diametrul atomului de cupru este mai mică decât cea a aluminiului, deoarece există stres de compresie, crescând astfel rezistența materialului.

Pentru prima dată, aliajul a fost stăpânit în fabricile germane Dürener Metallwerken și a primit marca Dural, de unde și numele "duralumin". Ulterior, metalurgiștii americani R. Archer și V. Jafris au îmbunătățit compoziția, schimbând procentajul, în principal magneziu. Noul aliaj a fost numit 2024, care în diverse modificări este utilizat pe scară largă acum, și întreaga familie de aliaje - Avial. Numele "aviation aluminium" a fost obținut aproape imediat după descoperire, deoarece a înlocuit complet lemnul și metalul în structurile aeronavelor.

Principalele tipuri și caracteristici

Există trei grupuri principale:

• Familii de aluminiu-mangan (Al-Mn) și aluminiu-magneziu (Al-Mg). Caracteristica principală - rezistență ridicată, greu de acceptat la rezistența la coroziune din aluminiu pur. Aceste aliaje sunt foarte potrivite pentru lipire și sudare, dar tăiate prost. Nu vă întăriți prin tratamentul termic.
• Aliaje rezistente la coroziune din sistemul aluminiu-magneziu-siliciu (Al-Mg-Si). Durificarea tratament termic, și anume călire la 520 ° C, urmată de stingerea cu apă și îmbătrânire naturală timp de aproximativ 10 zile. O caracteristică distinctivă a materialelor din această grupă este rezistența ridicată la coroziune în condiții normale și sub stres.
• Aliaje structurale din aluminiu-cupru-magneziu (Al-Cu-Mg). Baza lor este aluminiu, aliat cu cupru, mangan și magneziu. Schimbarea proporțiilor elemente de aliere, să primească aviație aluminiu, caracteristici care pot fi diferite.

Materialele din urmă grup posedă proprietăți mecanice bune, dar sunt foarte sensibile la coroziune decât prima și a doua familie a aliajelor. Gradul de sensibilitate la coroziune depinde de tipul de tratament de suprafață, care este încă necesară pentru protejarea vopsite sau eloxate. Rezistența la coroziune este parțial sporită prin introducerea de mangan în compoziție.

Pe lângă cele trei tipuri principale de aliaje, se distinge și forjarea aliaje, termorezistente, structuri cu rezistență ridicată etc., care posedă proprietățile necesare unui anumit domeniu de aplicare.

Marcarea aliajelor de aviație

În standardele internaționale, prima cifră pentru marcarea aluminiului de aviație indică principalele elemente de aliere ale aliajului:

• 1000 - aluminiu pur.
• 2000 - duraluminiu, aliaje aliate cu cupru. Într-o anumită perioadă - cel mai comun aliaj aerospațial. Datorită sensibilității ridicate la crăpăturile de coroziune, ele sunt înlocuite din ce în ce mai mult cu aliaje din seria 7000.
• 3000 - element de aliere - mangan.
• 4000 - element de aliere - siliciu. Aliajele sunt, de asemenea, cunoscute ca silumin.
• 5000 - element de aliere - magneziu.
• 6000 - cele mai multe aliaje din plastic. Elementele de aliere sunt magneziu și siliciu. Termozakalke poate fi supus pentru a crește puterea, dar inferior în acest parametru 2000 și seria 7000.
• 7000 - aliaje termoizolante, cel mai durabil aluminiu din aviație. Principalele elemente de aliere sunt zincul și magneziul.

A doua cifră a marcajului este numărul de serie al modificării aliajului de aluminiu după cel inițial - cifra "0". Cele două cifre finale sunt numărul de aliaj în sine, informații despre puritatea sa prin impurități. În cazul în care aliajul este experimentat, se adaugă un semn "X" la marcaj.

Astăzi, cele mai comune aeronave grad aluminiu 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Caracteristicile distinctive ale acestor aliaje sunt: ​​luminozitate, ductilitate, tenacitate bună, rezistență la abraziune, coroziune și stres ridicat. În industria aeronautică aliajele cele mai utilizate - aer 6061 și 7075.

structură

Principalele elemente de aliere din aluminiu aeronave sunt cupru, magneziu, siliciu, mangan și zinc. Procentajul în greutate al acestor elemente în aliajul determina caracteristicile, cum ar fi puterea, flexibilitatea, rezistenta la impacturi mecanice, etc. aliaj de bază - aluminiu, elemente de aliere de bază :. Cupru (2,2-5,2% în greutate), magneziu (0, 2-2.7%) și mangan (0,2-1%).

O familie de aliaje de aviație din aluminiu cu siliciu (4-13% din masă) cu conținut nesemnificativ de alte elemente de aliere - cupru, mangan, magneziu, zinc, titan, beriliu. Se folosește pentru fabricarea pieselor complexe, de asemenea cunoscute sub denumirea de turnătorie din siliciu sau aliaj de aluminiu. O familie de aliaje de aluminiu-magneziu (1-13% din greutate) cu alte elemente posedă o rezistență ridicată la plastic și rezistență la coroziune.

Rolul cuprului în aluminiu din aviație

Prezența cuprului în aliajul de aviație contribuie la întărirea sa, dar, în același timp, afectează grav rezistența la coroziune. Scăparea la limitele granulei în timpul călire, cuprul face aliajul sensibile la coroziune pitting, coroziune sub tensiune și coroziunea intergranulară. Zonele bogate în cupru sunt mai catodice galvanic decât matricea de aluminiu din jur și, prin urmare, sunt mai vulnerabile la coroziunea care apare pe mecanismul galvanic. O creștere a conținutului de cupru în masa aliajului de până la 12% mărește proprietățile de rezistență datorate întăririi dispersive în procesul de îmbătrânire. Cu un conținut de cupru mai mare de 12%, aliajul devine fragil.

Domenii de aplicare

Aliajele de aluminiu sunt cele mai populare metale de vânzare. Lumina rezistenta din aliaj de aluminiu grad de aeronave greutate fac din aceasta o alegere bună pentru multe industrii de la aeronave la articole de uz casnic (telefoane mobile, căști, lanterne). Aliajele de aluminiu sunt utilizate în industria construcțiilor navale, auto, construcții, feroviare, în industria nucleară.

Cererea extinsă de aliaje cu conținut moderat de cupru (2014, 2024 altele). Profilele acestor aliaje au o rezistență ridicată la coroziune, o bună prelucrare și o sudabilitate la fața locului. Dintre acestea, se fabrică structuri responsabile de aeronave, vehicule grele, echipamente militare.

Caracteristicile conexiunii de aluminiu din aviație

Sudarea aliajelor de aviație se efectuează exclusiv în mediul de protecție al gazelor inerte. Gazele preferate sunt: ​​heliu, argon sau un amestec al acestora. Heliul este mai conductiv. Aceasta determină caracteristicile de temperatură mai favorabile ale mediului de sudură, ceea ce face posibilă conectarea destul de confortabilă a elementelor structurale cu pereți groși. Utilizarea unui amestec de gaze protectoare promovează o ieșire mai completă a gazului. Probabilitatea formării porilor în cusătura sudată este semnificativ redusă.

Aplicații în construcția de aeronave

Avioanele de aliaj de aluminiu au fost create inițial pentru construcția de echipamente de aviație. Dintre acestea, carcasa este realizată din piese de motor aeronave, șasiu, rezervoare de combustibil și alte dispozitive de fixare. Detalii aluminiu aeronavei sunt utilizate în interiorul compartimentului pentru pasageri.

Aliajele de aluminiu din seria 2ххх sunt utilizate pentru producerea pieselor expuse la temperaturi ridicate. Detalii privind componentele ușor încărcate, sistemele de combustibil, hidraulic și de ulei sunt fabricate din aliaje 3xxx, 5xxx și 6xxx. Cel mai utilizat în construcția de aeronave a fost aliajul 7075. Produce elemente pentru lucru sub sarcină considerabilă, temperaturi scăzute cu rezistență ridicată la coroziune. Baza aliajului este aluminiu, iar principalele elemente de aliere sunt magneziu, zinc și cupru. Din aceasta se fac profilele de putere ale structurilor de aeronave, elemente ale pielii.