Lennunduses kasutatavate osade töötlemisel tuleb arvestada paljude teguritega, näiteks detailide kuju, kaal ja vastupidavus.Need tegurid mõjutavad õhusõiduki lennuohutust ja ökonoomsust.Kosmosetööstuse valitud materjaliks on alati olnud alumiinium kui peamine kuld.Kaasaegsetes reaktiivlennukites moodustab see aga vaid 20 protsenti kogu struktuurist.
Seoses kasvava nõudlusega kerglennukite järele kasvab tänapäevases kosmosetööstuses komposiitmaterjalide, näiteks süsinikuga tugevdatud polümeeride ja kärgstruktuuriga materjalide kasutamine.Lennundus- ja kosmosetööstuse ettevõtted on hakanud uurima alternatiivi alumiiniumisulamitele – lennundusklassi roostevaba terast.Selle roostevaba terase osakaal uutes lennukikomponentides kasvab.Analüüsime alumiiniumisulamite ja roostevaba terase kasutusviise ja erinevusi tänapäevastes lennukites.
Alumiiniumisulamist osade kasutamine kosmosevaldkonnas
Alumiinium on suhteliselt väga kerge metallmaterjal, mis kaalub umbes 2,7 g/cm3 (grammi kuupsentimeetri kohta).Kuigi alumiinium on kergem ja odavam kui roostevaba teras, ei ole alumiinium nii tugev ja korrosioonikindel kui roostevaba teras ning ei ole nii tugev ja korrosioonikindel kui roostevaba teras.Roostevaba teras ületab tugevuse poolest alumiiniumi.
Kuigi alumiiniumisulamite kasutamine on paljudes kosmosetööstuse aspektides vähenenud, on alumiiniumisulamid tänapäevases lennukitootmises endiselt olulisel kohal ning paljude spetsiifiliste rakenduste jaoks on alumiinium endiselt tugev ja kerge materjal.Tänu oma suurele plastilisusele ja hõlpsale töötlemisele on alumiinium palju odavam kui paljud komposiitmaterjalid või titaan.Samuti võib see veelgi parandada selle metallilisi omadusi, legeerides seda teiste metallidega, nagu vask, magneesium, mangaan ja tsink, või külm- või kuumtöötlemise teel.
Lennundusosade valmistamisel laialdaselt kasutatavad alumiiniumisulamid hõlmavad järgmist:
1. Alumiiniumsulam 7075 (alumiinium/tsink)
2. Alumiiniumsulam 7475-02 (alumiinium/tsink/magneesium/räni/kroom)
3. Alumiiniumsulam 6061 (alumiinium/magneesium/räni)
7075, alumiiniumi ja tsingi kombinatsioon, on üks kõige sagedamini kasutatavaid sulameid kosmosetööstuses, pakkudes suurepäraseid mehaanilisi omadusi, plastilisust, tugevust ja väsimuskindlust.
7475-02 on alumiiniumi, tsingi, räni ja kroomi kombinatsioon, samas kui 6061 sisaldab alumiiniumi, magneesiumi ja räni.Millist sulamit on vaja, sõltub täielikult terminali kavandatavast rakendusest.Kuigi paljud lennuki alumiiniumisulamist osad on dekoratiivsed, on kerge kaalu ja jäikuse poolest alumiiniumsulam parim valik.
Levinud kosmosetööstuses kasutatav alumiiniumisulam on alumiiniumskandium.Skandiumi lisamine alumiiniumile suurendab metalli tugevust ja kuumakindlust.Alumiinium-skandiumi kasutamine parandab ka kütusesäästlikkust.Kuna tegemist on alternatiiviga tihedamatele materjalidele, nagu teras ja titaan, võib nende materjalide asendamine kergema alumiiniumskandiumiga säästa kaalu, parandades seeläbi kütusesäästlikkust ja lennukikere jäikuse tugevust.
Roostevabast terasest osade kasutamine kosmosetööstuses
Lennundustööstuses on roostevaba terase kasutamine alumiiniumiga võrreldes üllatav.Roostevaba terase suurema kaalu tõttu on selle kasutamine kosmosetööstuses kasvanud rohkem kui kunagi varem.
Roostevaba teras viitab rauapõhiste sulamite perekonnale, mis sisaldavad vähemalt 11% kroomi – ühendit, mis takistab raua korrodeerumist ja tagab kuumakindluse.Erinevat tüüpi roostevaba terase hulka kuuluvad lämmastik, alumiinium, räni, väävel, titaan, nikkel, vask, seleen, nioobium ja molübdeen.Roostevaba terast on palju liike, roostevabast terasest on rohkem kui 150 klassi ja tavaliselt kasutatav roostevaba teras moodustab ainult umbes kümnendiku roostevaba terase koguarvust.Roostevabast terasest saab valmistada lehte, plaate, vardaid, traati ja torusid, mistõttu see sobib mitmesugusteks rakendusteks.
Roostevabast terasest on viis peamist rühma, mis on klassifitseeritud peamiselt nende kristallstruktuuri järgi.Need roostevabad terased on:
1. Austeniit roostevaba teras
2. Ferriitne roostevaba teras
3. Martensiitsest roostevaba teras
4. Dupleks roostevaba teras
5. Sademega karastatud roostevaba teras
Nagu eespool mainitud, on roostevaba teras sulam, mis koosneb terase ja kroomi kombinatsioonist.Roostevaba terase tugevus on otseselt seotud kroomi sisaldusega sulamis.Mida suurem on kroomisisaldus, seda suurem on terase tugevus.Roostevaba terase kõrge vastupidavus korrosioonile ja kõrgetele temperatuuridele muudab selle sobivaks paljudele kosmosetööstuse komponentidele, sealhulgas täiturmehhanismidele, kinnitusdetailidele ja telikutele.
Roostevaba terase kasutamise eelised kosmoseosade jaoks:
Kuigi roostevaba teras on tugevam kui alumiinium, on see üldiselt palju raskem.Kuid võrreldes alumiiniumiga on roostevabast terasest osadel kaks olulist eelist:
1. Roostevaba teras on kõrge korrosioonikindlusega.
2. Roostevaba teras on tugevam ja kulumiskindlam.
Roostevaba terase nihkemoodulit ja sulamistemperatuuri on samuti raskem töödelda kui alumiiniumisulameid.
Need omadused on paljude kosmosetööstuse osade jaoks kriitilised ja roostevabast terasest osadel on kosmoserakendustes asendamatu positsioon.Roostevaba terase eeliste hulka kuulub ka suurepärane kuumus- ja tulekindlus, särav, ilus välimus.Välimus ja suurepärane hügieeniline kvaliteet.Roostevaba terast on ka lihtne valmistada.Kui õhusõiduki komponente on vaja keevitada, töödelda või lõigata täpsete spetsifikatsioonide järgi, on roostevabast terasest materjalide suurepärane jõudlus eriti silmapaistev.Teatud roostevabast terasest sulamid on ülikõrge löögikindlusega, mis mõjutab ka suurte lennukite ohutust.ja vastupidavus on olulised tegurid.
Aja jooksul on kosmosetööstus muutunud mitmekesisemaks ning kaasaegseid kosmosesõidukeid ehitatakse tõenäolisemalt roostevabast terasest kere või lennukiraamiga.Vaatamata sellele, et nad on kallimad, on need ka palju tugevamad kui alumiinium ning olenevalt stseenist erinevat sorti roostevaba terasega võib roostevaba terase kasutamine siiski tagada suurepärase tugevuse ja kaalu suhte.
Postitusaeg: märts 02-2023