ישנם גורמים רבים שיש לקחת בחשבון בעיבוד חלקים עבור יישומי תעופה וחלל, כגון צורת חלק, משקל ועמידות.גורמים אלו ישפיעו על בטיחות הטיסה וחסכון המטוס.החומר הנבחר לייצור תעופה וחלל תמיד היה אלומיניום בתור הזהב העיקרי.במטוסים מודרניים, לעומת זאת, הוא מהווה רק 20 אחוז מכלל המבנה.
בשל הביקוש הגובר למטוסים קלים, השימוש בחומרים מרוכבים כגון פולימרים מחוזקים בפחמן וחומרי חלת דבש הולך וגובר בתעשייה האווירית המודרנית.חברות ייצור תעופה וחלל מתחילות לחקור חלופה לסגסוגות אלומיניום - נירוסטה בדרגת תעופה.שיעור הנירוסטה הזו ברכיבי מטוסים חדשים עולה.בואו ננתח את השימושים וההבדלים בין סגסוגות אלומיניום לפלדות אל חלד במטוסים מודרניים.
יישום חלקי סגסוגת אלומיניום בתחום התעופה והחלל
האלומיניום הוא חומר מתכת קל מאוד יחסית, במשקל של כ-2.7 גרם/סמ"ק (גרם לסנטימטר מעוקב).למרות שאלומיניום קל ופחות יקר מפלדת אל חלד, אלומיניום אינו חזק ועמיד בפני קורוזיה כמו נירוסטה, ואינו חזק ועמיד בפני קורוזיה כמו נירוסטה.נירוסטה עדיפה על אלומיניום מבחינת חוזק.
למרות שהשימוש בסגסוגות אלומיניום ירד בהיבטים רבים של ייצור תעופה וחלל, סגסוגות האלומיניום עדיין תופסות מקום חשוב בייצור מטוסים מודרניים, ועבור יישומים ספציפיים רבים, האלומיניום הוא עדיין חומר חזק וקל משקל.בשל הגמישות הגבוהה שלו וקלות העיבוד שלו, האלומיניום הוא הרבה פחות יקר מחומרים מרוכבים רבים או טיטניום.זה יכול גם לשפר עוד יותר את התכונות המתכתיות שלו על ידי סיגוג שלו עם מתכות אחרות כמו נחושת, מגנזיום, מנגן ואבץ או על ידי טיפול בקור או בחום.
סגסוגות אלומיניום בשימוש נרחב בייצור חלקי תעופה וחלל כוללים:
1. סגסוגת אלומיניום 7075 (אלומיניום/אבץ)
2. סגסוגת אלומיניום 7475-02 (אלומיניום/אבץ/מגנזיום/סיליקון/כרום)
3. סגסוגת אלומיניום 6061 (אלומיניום/מגנזיום/סיליקון)
7075, שילוב של אלומיניום ואבץ, היא אחת הסגסוגות הנפוצות ביותר ביישומי תעופה וחלל, המציעה תכונות מכניות מצוינות, משיכות, חוזק ועמידות בפני עייפות.
7475-02 הוא שילוב של אלומיניום, אבץ, סיליקון וכרום, בעוד 6061 מכיל אלומיניום, מגנזיום וסיליקון.איזו סגסוגת נדרשת תלויה לחלוטין ביישום המיועד של הטרמינל.למרות שחלקי סגסוגת אלומיניום רבים במטוס הם דקורטיביים, מבחינת משקל קל וקשיחות, סגסוגת אלומיניום היא הבחירה הטובה ביותר.
סגסוגת אלומיניום נפוצה בשימוש בתעשייה האווירית היא סקנדיום אלומיניום.הוספת סקנדיום לאלומיניום מגבירה את חוזק המתכת ועמידות החום.שימוש בסקנדיום מאלומיניום משפר גם את יעילות הדלק.מכיוון שהיא מהווה חלופה לחומרים צפופים יותר כמו פלדה וטיטניום, החלפת חומרים אלו בסקנדיום קל יותר מאלומיניום יכולה לחסוך במשקל, ובכך לשפר את יעילות הדלק ואת חוזק קשיחות המטוס.
יישום חלקי נירוסטה בחלל
בתעשייה האווירית, השימוש בנירוסטה מפתיע בהשוואה לאלומיניום.בגלל המשקל הכבד יותר של נירוסטה, השימוש בה ביישומי תעופה וחלל גדל יותר מתמיד.
נירוסטה מתייחסת למשפחה של סגסוגות על בסיס ברזל המכילות לפחות 11% כרום, תרכובת המונעת מברזל להחליד ומספקת עמידות בחום.סוגים שונים של נירוסטה כוללים יסודות חנקן, אלומיניום, סיליקון, גופרית, טיטניום, ניקל, נחושת, סלניום, ניוביום ומוליבדן.ישנם סוגים רבים של פלדת אל-חלד, ישנם יותר מ-150 דרגות נירוסטה, והנירוסטה הנפוצה מהווה רק כעשירית מהמספר הכולל של נירוסטה.ניתן ליצור מפלדת אל-חלד לגיליון, צלחת, בר, חוט וצינור, מה שהופך אותו מתאים למגוון יישומים.
ישנן חמש קבוצות עיקריות של פלדות אל חלד המסווגות בעיקר לפי מבנה הגביש שלהן.פלדות אל חלד אלה הן:
1. נירוסטה אוסטינית
2. נירוסטה פריטית
3. נירוסטה מרטנסיטית
4. נירוסטה דופלקס
5. פלדת אל חלד מוקשה משקעים
כפי שהוזכר לעיל, נירוסטה היא סגסוגת המורכבת משילוב של פלדה וכרום.החוזק של נירוסטה קשור ישירות לתכולת הכרום בסגסוגת.ככל שתכולת הכרום גבוהה יותר, חוזק הפלדה גבוה יותר.העמידות הגבוהה של הנירוסטה בפני קורוזיה וטמפרטורות גבוהות הופכת אותו למתאים למגוון רכיבי תעופה וחלל, לרבות מפעילים, מחברים ורכיבי נחתת.
יתרונות השימוש בנירוסטה לחלקי תעופה וחלל:
למרות חזקה יותר מאלומיניום, נירוסטה היא בדרך כלל הרבה יותר כבדה.אך בהשוואה לאלומיניום, לחלקי נירוסטה שני יתרונות חשובים:
1. לנירוסטה יש עמידות גבוהה בפני קורוזיה.
2. נירוסטה חזקה יותר ועמידה יותר בפני שחיקה.
גם מודול הגזירה ונקודת ההיתוך של נירוסטה קשים יותר לעיבוד מסגסוגות אלומיניום.
מאפיינים אלה הם קריטיים לחלקי תעופה וחלל רבים, וחלקי נירוסטה תופסים מיקום הכרחי ביישומי תעופה וחלל.היתרונות של נירוסטה כוללים גם עמידות מצוינת בחום ואש, מראה בהיר ויפה.מראה ואיכות היגיינית מעולה.גם נירוסטה קלה לייצור.כאשר יש צורך לרתך, לעבד או לחתוך רכיבי מטוס לפי מפרטים מדויקים, הביצועים המצוינים של חומרי נירוסטה בולטים במיוחד.לסגסוגות מסוימות של נירוסטה יש עמידות גבוהה במיוחד בפני פגיעה, מה שמשפיע גם על בטיחותם של מטוסים גדולים.ועמידות הם גורמים חשובים.
עם הזמן, התעשייה האווירית הפכה מגוונת יותר, ורכבי תעופה מודרניים נוטים יותר להיבנות עם גופי נירוסטה או שלדות אוויר.למרות היותם יקרים יותר, הם גם חזקים הרבה יותר מאלומיניום, ועם דרגות שונות של נירוסטה בהתאם לסצנה, השימוש בנירוסטה עדיין יכול לספק יחס חוזק-משקל מצוין.
זמן פרסום: מרץ-02-2023