Aviație din aluminiu: caracteristici

Datorită ușoarei sale, plasticității și rezistenței lacoroziunea din aluminiu a devenit un material indispensabil în 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 aliajelor de aluminiu din aviațieeste considerat anul 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 puternică, fără a pierde plasticitatea. Procedura a fost numită "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 germaneDürener 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:

• Familiile de aluminiu-mangan (Al-Mn) șialuminiu-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.
• Oțelurile rezistente la coroziune ale sistemuluiAluminiu-magneziu-siliciu (Al-Mg-Si). Acestea sunt întărite prin tratament termic, și anume călirea la o temperatură de 520 ° C, urmată de o răcire bruscă a apei și de îmbătrânirea 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). La baza - dopate cupru, mangan, magneziu și aluminiu. Prin variația proporțiilor elementelor de aliere aeronave aluminiu preparate, ale căror caracteristici pot varia.

Materialele din ultimul grup sunt bunemecanice, dar sunt foarte predispuse la coroziune decât prima și a doua familie de aliaje. Gradul de susceptibilitate la coroziune depinde de tipul de tratament de suprafață care trebuie încă protejat cu vopsea sau anodizare. Rezistența la coroziune este parțial sporită prin introducerea de mangan în compoziție.

În plus față de cele trei tipuri principale de aliaje sunt de asemenea aliaje distinse forjare, rezistente la căldură, de înaltă rezistență structurală et al. Au necesare unei anumite proprietăți de aplicare.

Marcarea aliajelor de aviație

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

• 1000 - aluminiu pur.
• 2000 - duraluminiu, aliaje aliate cu cupru. La o anumită perioadă - cel mai frecvent aliaj industria aerospațială. Datorită sensibilității ridicate la coroziune cracare stres este din ce în ce înlocuiește cu 7000 aliaje de serie.
• 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. Poate fi supus cracării termice pentru a crește rezistența, dar acest parametru este inferior seriilor 2000 și 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 seriemodificarea aliajului de aluminiu după original - figura "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.

Până în prezent, cele mai comune branduriaeronave de 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 construcția de aeronave, cele mai utilizate aliaje sunt aviația din aluminiu 6061 și 7075.

structură

Principalele elemente de aliere ale aviațieialuminiu sunt: ​​cupru, magneziu, siliciu, mangan, zinc. Procentul acestor elemente în masă în aliaj determină caracteristici precum rezistența, flexibilitatea, rezistența la influențele mecanice etc. Bazele aliajului sunt aluminiu, principalele elemente de aliere sunt cuprul (2,2-5,2% în greutate), magneziu (0, 2-2,7%) și mangan (0,2-1%).

O familie de aliaje de aluminiu din aviație 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 aviațiecontribuie la întărirea acesteia, dar în același timp afectează grav rezistența sa la coroziune. Coborând pe granițele granulelor în timpul procesului de răcire, cuprul face ca aliajul să prezinte coroziune, coroziune la stres și coroziune 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 multecerut metal de vanzare. Greutatea ușoară a aluminiului de aviație, durabilitatea fac din acest aliaj o alegere bună pentru multe producții 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.

Aliaje moderateconținut 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 realizeazăexclusiv în atmosfera protectoare a 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

Aliaje de aluminiu de aviație inițialspecial creat pentru construcția de echipamente de aviație. Dintre acestea, sunt fabricate corpurile de aeronave, părțile motorului, șasiul, rezervoarele de combustibil, dispozitivele de fixare etc. Părțile din aluminiu sunt utilizate în interiorul cabinei.

Aliaje de aluminiu din seria 2ххх sunt utilizate pentruproducerea 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.