Ավիացիոն ալյումին. բնութագրեր

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Իր թեթևության, ճկունության և կոռոզիային դիմադրության շնորհիվ ալյումինը դարձել է անփոխարինելի նյութ շատ ոլորտներում: Ավիացիոն ալյումինը համաձուլվածքների խումբ է, որը բնութագրվում է ուժեղացված ամրությամբ՝ մագնեզիումի, սիլիցիումի, պղնձի և մանգանի պարունակությամբ: Լրացուցիչ ամրությունը համաձուլվածքին տրվում է այսպես կոչված օգնությամբ. «ծերացման էֆեկտ»՝ ագրեսիվ մթնոլորտային միջավայրի ազդեցության տակ երկար ժամանակ կարծրացնելու հատուկ մեթոդ։ Համաձուլվածքը հայտնագործվել է 20-րդ դարի սկզբին, որը կոչվում է duralumin, այժմ նաև հայտնի է որպես «ավիալ»:

Սահմանում. Պատմական էքսկուրսիա

Ավիացիոն ալյումինի համաձուլվածքների պատմության սկիզբը համարվում է 1909թ. Գերմանացի մետալուրգիական ինժեներ Ալֆրեդ Վիլմը փորձնականորեն հաստատեց, որ եթե ալյումինի համաձուլվածքը պղնձի, մանգանի և մագնեզիումի մի փոքր ավելացումով 500 ° C ջերմաստիճանում մարելուց և արագ սառչելուց հետո պահպանվում է 20-25 աստիճան ջերմաստիճանում 4-5 օր:, այն աստիճանաբար դառնում է ավելի կոշտ ու ամուր՝ չկորցնելով ճկունությունը։ Գործընթացը կոչվում էր «ծերացում» կամ «հասունացում»: Նման կարծրացման գործընթացում պղնձի ատոմները լցվում ենշատ փոքր գոտիներ հացահատիկի սահմաններում: Պղնձի ատոմի տրամագիծն ավելի փոքր է, քան ալյումինինը, հետևաբար առաջանում է սեղմման լարվածություն, որի արդյունքում նյութի ամրությունը մեծանում է։

Առաջին անգամ համաձուլվածքը յուրացվել է գերմանական Dürener Metallwerken գործարաններում և ստացել Dural ապրանքանիշը, որտեղից էլ՝ «duralumin» անվանումը։ Հետագայում ամերիկացի մետալուրգներ Ռ. Արչերը և Վ. Ջաֆրիսը բարելավեցին բաղադրությունը՝ փոխելով հիմնականում մագնեզիումի տոկոսը։ Նոր համաձուլվածքը ստացել է 2024 անվանումը, որը լայնորեն կիրառվում է տարբեր մոդիֆիկացիաներում նույնիսկ հիմա, և համաձուլվածքների ամբողջ ընտանիքը կոչվում է Avial։ Այս համաձուլվածքը ստացել է «ավիացիոն ալյումին» անվանումը հայտնաբերումից գրեթե անմիջապես հետո, քանի որ ինքնաթիռի կառուցվածքներում այն ամբողջությամբ փոխարինել է փայտին և մետաղին։

Հիմնական տեսակներ և բնութագրեր

Կա երեք հիմնական խումբ.

• Ալյումին-մանգան (Al-Mn) և ալյումին-մագնեզիում (Al-Mg) ընտանիքներ: Հիմնական բնութագիրը բարձր կոռոզիոն դիմադրությունն է, որը հազիվ զիջում է մաքուր ալյումինին: Նման համաձուլվածքները լավ են հարմարվում զոդման և եռակցման համար, բայց վատ կտրված են: Չի կարծրանում ջերմային մշակմամբ։
• Ալյումին-մագնեզիում-սիլիցիում (Al-Mg-Si) համակարգի կոռոզիակայուն համաձուլվածքներ: Դրանք կարծրանում են ջերմային մշակմամբ, մասնավորապես՝ կարծրացումով 520 ° C ջերմաստիճանում, որին հաջորդում է ջրով արագ սառեցումը և բնական ծերացումը մոտ 10 օր: Այս խմբի նյութերի տարբերակիչ բնութագիրը նորմալ պայմաններում և սթրեսային պայմաններում շահագործման ընթացքում նրանց բարձր կոռոզիոն դիմադրությունն է:
• Կառուցվածքային ալյումին-պղինձ-մագնեզիումի համաձուլվածքներ (Al-Cu-Mg): Դրանց հիմքը պղնձով, մանգանով և մագնեզիումով համաձուլված ալյումինն է։ Լեգիրման տարրերի համամասնությունները փոխելով՝ ստացվում է օդանավային կարգի ալյումին, որի բնութագրերը կարող են տարբերվել։

Վերջին խմբի նյութերն ունեն լավ մեխանիկական հատկություններ, բայց շատ զգայուն են կոռոզիայից, քան համաձուլվածքների առաջին և երկրորդ ընտանիքները: Կոռոզիայի նկատմամբ զգայունության աստիճանը կախված է մակերեսային մշակման տեսակից, որը դեռ պետք է պաշտպանվի ներկով կամ անոդացման միջոցով: Կոռոզիոն դիմադրությունը մասամբ մեծանում է համաձուլվածքի բաղադրության մեջ մանգանի ներմուծմամբ:

Բացի համաձուլվածքների երեք հիմնական տեսակներից, կան նաև դարբնոցային համաձուլվածքներ, ջերմակայուն, բարձր ամրության կառուցվածքային և այլ համաձուլվածքներ, որոնք ունեն որոշակի կիրառման համար անհրաժեշտ հատկություններ:

Ավիացիոն համաձուլվածքների նշում

Միջազգային ստանդարտներում ավիացիոն ալյումինե մակնշման առաջին նիշը ցույց է տալիս համաձուլվածքի հիմնական համաձուլվածքային տարրերը.

• 1000 - մաքուր ալյումին։
• 2000 - դյուրալյումիններ, պղնձով համաձուլված համաձուլվածքներ: Որոշակի ժամանակահատվածում `ամենատարածված օդատիեզերական խառնուրդ: Ավելի ու ավելի է փոխարինվում 7000 սերիայի համաձուլվածքներով՝ սթրեսային կոռոզիայից ճաքերի նկատմամբ բարձր զգայունության պատճառով:
• 3000 - լեգիրող տարր՝ մանգան։
• 4000 - լեգիրող տարր՝ սիլիցիում։ Համաձուլվածքները հայտնի են նաև որպես սիլումիններ։
• 5000 - լեգիրող տարր - մագնեզիում։
• 6000-ը ամենաճկուն համաձուլվածքներն են: Լեգիրման տարրերն են մագնեզիումը և սիլիցիումը։ Կարող է ջերմային կարծրացնել ուժը բարձրացնելու համար, բայց սապարամետրը զիջում է 2000 և 7000 սերիաներին։
• 7000 - ջերմային կարծրացած համաձուլվածքներ, ամենադիմացկուն ավիացիոն ալյումին: Լեգիրման հիմնական տարրերն են ցինկը և մագնեզիումը։

Նշման երկրորդ նիշը ալյումինի համաձուլվածքի փոփոխության սերիական համարն է բնօրինակից հետո՝ «0» թիվը։ Վերջնական երկու նիշերն են բուն համաձուլվածքի համարը, դրա մաքրության մասին տեղեկատվությունն ըստ կեղտերի: Եթե համաձուլվածքը փորձված է, նշագրմանը ավելացվում է հինգերորդ «X»:

Այսօր ավիացիոն ալյումինի ամենատարածված դասակարգերն են՝ 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056: Այս համաձուլվածքների տարբերակիչ հատկանիշներն են՝ թեթևություն, ճկունություն,, կոռոզիայից և բարձր բեռներից: Ինքնաթիռների արդյունաբերության մեջ ամենաշատ օգտագործվող համաձուլվածքները 6061 և 7075 ինքնաթիռների ալյումինն են։

Կոմպոզիցիա

Ավիացիոն ալյումինի համաձուլման հիմնական տարրերն են՝ պղինձ, մագնեզիում, սիլիցիում, մանգան, ցինկ։ Այս տարրերի զանգվածային տոկոսը համաձուլվածքում որոշվում է այնպիսի բնութագրերով, ինչպիսիք են ամրությունը, ճկունությունը, դիմադրությունը մեխանիկական սթրեսին և այլն: մագնեզիում (0.2-2.7%) և մանգան (0.2-1%)։

Սիլիցիումով ալյումինի ավիացիոն համաձուլվածքների ընտանիք (ըստ կշռի 4-13%)՝ համաձուլման այլ տարրերի փոքր պարունակությամբ՝ պղինձ, մանգան, մագնեզիում, ցինկ, տիտան, բերիլիում։ Օգտագործվում է բարդ մասերի պատրաստման համար, որոնք հայտնի են նաև որպես սիլյումին կամ ձուլածո ալյումինի համաձուլվածք: ալյումին-մագնեզիում համաձուլվածքների ընտանիք(1-13% զանգված) այլ տարրերի հետ ունեն բարձր ճկունություն և կոռոզիոն դիմադրություն:

Պղնձի դերը ինքնաթիռների ալյումինում

Ավիացիոն համաձուլվածքի բաղադրության մեջ պղնձի առկայությունը նպաստում է դրա կարծրացմանը, բայց միևնույն ժամանակ վատ է ազդում կոռոզիոն դիմադրության վրա։ Հացահատիկի սահմաններում ընկնելով մարման գործընթացում` պղինձը համաձուլվածքը դարձնում է ընկալունակ փոսերի, սթրեսային կոռոզիայի և միջհատիկավոր կոռոզիայի նկատմամբ: Պղնձով հարուստ տարածքները գալվանական առումով ավելի կաթոդիկ են, քան շրջակա ալյումինե մատրիցը և, հետևաբար, ավելի խոցելի են գալվանական կոռոզիայից: Համաձուլվածքի զանգվածում պղնձի պարունակության մինչև 12% աճը մեծացնում է ամրության հատկությունները ծերացման ընթացքում ցրվածության ուժեղացման պատճառով: 12%-ից ավելի պղնձի պարունակությամբ համաձուլվածքը դառնում է փխրուն:

Կիրառման ոլորտներ

Ալյումինի համաձուլվածքները վաճառքի ամենապահանջված մետաղն են: Ինքնաթիռի համար նախատեսված ալյումինի թեթև քաշը և դրա ամրությունը այս խառնուրդը դարձնում են լավ ընտրություն բազմաթիվ ոլորտների համար՝ ինքնաթիռներից մինչև կենցաղային իրեր (բջջային հեռախոսներ, ականջակալներ, լապտերներ): Ալյումինի համաձուլվածքներն օգտագործվում են նավաշինության, ավտոմոբիլաշինության, շինարարության, երկաթուղային տրանսպորտի և միջուկային արդյունաբերության մեջ։

Պղնձի չափավոր պարունակությամբ համաձուլվածքները մեծ պահանջարկ ունեն (2014, 2024 և այլն): Այս համաձուլվածքներից պատրաստված պրոֆիլներն ունեն բարձր կոռոզիոն դիմադրություն, լավ մշակելիություն և կետային զոդում: Դրանք օգտագործվում են օդանավերի, ծանր մեքենաների, ռազմական տեխնիկայի համար կարևորագույն կառույցներ պատրաստելու համար։

Օդանավային կարգի ալյումինե միացման առանձնահատկություններ

Ավիացիոն համաձուլվածքների եռակցումն իրականացվում է բացառապես իներտ գազերի պաշտպանիչ միջավայրում։ Նախընտրելի գազերն են՝ հելիումը, արգոնը կամ դրանց խառնուրդը։ Հելիումն ունի ավելի բարձր ջերմային հաղորդունակություն։ Սա որոշում է եռակցման միջավայրի ավելի բարենպաստ ջերմաստիճանի ցուցանիշները, ինչը հնարավորություն է տալիս բավականին հարմարավետորեն միացնել հաստ պատերով կառուցվածքային տարրերը: Պաշտպանիչ գազերի խառնուրդի օգտագործումը նպաստում է գազի ավելի ամբողջական հեռացմանը: Այս դեպքում եռակցման մեջ ծակոտիների առաջացման հավանականությունը զգալիորեն նվազում է։

Օդանավերի հավելվածներ

Ավիացիոն ալյումինի համաձուլվածքները սկզբնապես ստեղծվել են հատուկ ավիացիոն սարքավորումների կառուցման համար: Դրանցից պատրաստվում են օդանավի կորպուսներ, շարժիչի մասեր, շասսի, վառելիքի բաքեր, ամրացումներ և այլն։Սալոնի ինտերիերում օգտագործվում են ավիացիոն ալյումինե մասեր։

2xxx շարքի ալյումինե համաձուլվածքները օգտագործվում են բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ գտնվող մասերի արտադրության համար: Թեթև բեռնված ագրեգատների մասերը, վառելիքի, հիդրավլիկ և նավթային համակարգերը պատրաստված են 3xxx, 5xxx և 6xxx համաձուլվածքներից: Ալյումինե 7075-ը ստացել է ամենալայն կիրառումը ավիաշինական արդյունաբերության մեջ: Նրանից պատրաստված են տարրեր զգալի ծանրաբեռնվածության, ցածր ջերմաստիճանի պայմաններում կոռոզիայից բարձր դիմադրությամբ շահագործման համար: Համաձուլվածքի հիմքը ալյումինն է, իսկ համաձուլման հիմնական տարրերը՝ մագնեզիումը, ցինկը և պղինձը։ Դրանից պատրաստված են օդանավերի կոնստրուկցիաների հզոր պրոֆիլներ, մաշկի տարրեր։