Pri obdelavi delov za uporabo v vesolju je treba upoštevati številne dejavnike, kot so oblika, teža in vzdržljivost delov.Ti dejavniki bodo vplivali na varnost letenja in gospodarnost letala.Izbrani material za vesoljsko proizvodnjo je bil vedno aluminij kot glavno zlato.Pri sodobnih curkih pa predstavlja le 20 odstotkov celotne strukture.
Zaradi naraščajočega povpraševanja po lahkih letalih se v sodobni vesoljski industriji povečuje uporaba kompozitnih materialov, kot so z ogljikom ojačeni polimeri in satjasti materiali.Podjetja za vesoljsko proizvodnjo začenjajo raziskovati alternativo aluminijevim zlitinam – nerjaveče jeklo za letalsko uporabo.Delež tega nerjavnega jekla v novih komponentah letal narašča.Analizirajmo uporabo in razlike med aluminijevimi zlitinami in nerjavnimi jekli v sodobnih letalih.
Uporaba delov iz aluminijevih zlitin v letalstvu
Aluminij je razmeroma zelo lahek kovinski material, ki tehta približno 2,7 g/cm3 (gramov na kubični centimeter).Čeprav je aluminij lažji in cenejši od nerjavečega jekla, aluminij ni tako močan in odporen proti koroziji kot nerjavno jeklo ter ni tako močan in odporen proti koroziji kot nerjavno jeklo.Nerjaveče jeklo je po trdnosti boljše od aluminija.
Čeprav se je uporaba aluminijevih zlitin zmanjšala v številnih vidikih letalske in vesoljske proizvodnje, aluminijeve zlitine še vedno zavzemajo pomembno mesto v sodobni proizvodnji letal in za številne specifične aplikacije je aluminij še vedno močan in lahek material.Zaradi visoke duktilnosti in enostavne obdelave je aluminij veliko cenejši od mnogih kompozitnih materialov ali titana.Prav tako lahko dodatno izboljša svoje kovinske lastnosti z legiranjem z drugimi kovinami, kot so baker, magnezij, mangan in cink, ali s hladno ali toplotno obdelavo.
Aluminijeve zlitine, ki se pogosto uporabljajo v proizvodnji letalskih delov, vključujejo:
1. Aluminijeva zlitina 7075 (aluminij/cink)
2. Aluminijeva zlitina 7475-02 (aluminij/cink/magnezij/silicij/krom)
3. Aluminijeva zlitina 6061 (aluminij/magnezij/silicij)
7075, kombinacija aluminija in cinka, je ena najpogosteje uporabljenih zlitin v vesoljskih aplikacijah, saj ponuja odlične mehanske lastnosti, duktilnost, trdnost in odpornost proti utrujenosti.
7475-02 je kombinacija aluminija, cinka, silicija in kroma, medtem ko 6061 vsebuje aluminij, magnezij in silicij.Katera zlitina je potrebna, je v celoti odvisno od predvidene uporabe terminala.Čeprav je veliko delov iz aluminijeve zlitine na letalu okrasnih, je z vidika majhne teže in togosti najboljša izbira aluminijeva zlitina.
Običajna aluminijeva zlitina, ki se uporablja v vesoljski industriji, je aluminijev skandij.Dodajanje skandija aluminiju poveča trdnost in toplotno odpornost kovine.Uporaba aluminijevega skandija tudi izboljša učinkovitost goriva.Ker je alternativa gostejšim materialom, kot sta jeklo in titan, lahko zamenjava teh materialov z lažjim aluminijevim skandijem prihrani težo, s čimer se izboljša izkoristek goriva in trdnost togosti letalskega ogrodja.
Uporaba delov iz nerjavečega jekla v letalstvu
V vesoljski industriji je uporaba nerjavnega jekla v primerjavi z aluminijem presenetljiva.Zaradi večje teže nerjavečega jekla se je njegova uporaba v vesoljskih aplikacijah povečala bolj kot kdaj koli prej.
Nerjavno jeklo se nanaša na družino zlitin na osnovi železa, ki vsebujejo najmanj 11 % kroma, spojine, ki preprečuje korozijo železa in zagotavlja toplotno odpornost.Različne vrste nerjavnega jekla vključujejo elemente dušik, aluminij, silicij, žveplo, titan, nikelj, baker, selen, niobij in molibden.Obstaja veliko vrst nerjavnega jekla, obstaja več kot 150 vrst nerjavnega jekla, običajno uporabljeno nerjavno jeklo pa predstavlja le približno eno desetino celotnega števila nerjavnega jekla.Iz nerjavečega jekla je mogoče izdelati pločevino, ploščo, palico, žico in cev, zaradi česar je primerno za različne namene.
Obstaja pet glavnih skupin nerjavnih jekel, razvrščenih predvsem po njihovi kristalni strukturi.Ta nerjavna jekla so:
1. Avstenitno nerjavno jeklo
2. Feritno nerjavno jeklo
3. Martenzitno nerjavno jeklo
4. Duplex nerjavno jeklo
5. Precipitacijsko utrjeno nerjavno jeklo
Kot je navedeno zgoraj, je nerjavno jeklo zlitina, sestavljena iz kombinacije jekla in kroma.Trdnost nerjavnega jekla je neposredno povezana z vsebnostjo kroma v zlitini.Večja kot je vsebnost kroma, večja je trdnost jekla.Visoka odpornost nerjavečega jekla na korozijo in visoke temperature omogoča, da je primerno za vrsto letalskih komponent, vključno z aktuatorji, pritrdilnimi elementi in komponentami podvozja.
Prednosti uporabe nerjavečega jekla za vesoljske dele:
Čeprav je nerjavno jeklo močnejše od aluminija, je na splošno veliko težje.Toda v primerjavi z aluminijem imajo deli iz nerjavečega jekla dve pomembni prednosti:
1. Nerjaveče jeklo ima visoko odpornost proti koroziji.
2. Nerjaveče jeklo je močnejše in bolj odporno na obrabo.
Strižni modul in tališče nerjavnega jekla je tudi težje obdelati kot aluminijeve zlitine.
Te lastnosti so ključnega pomena za številne letalske in vesoljske dele, deli iz nerjavnega jekla pa zavzemajo nepogrešljiv položaj v vesoljskih aplikacijah.Prednosti nerjavečega jekla so tudi odlična toplotna in požarna odpornost, svetel, lep videz.Videz in odlična higienska kakovost.Nerjaveče jeklo je tudi enostavno za izdelavo.Kadar je treba sestavne dele letala variti, strojno obdelati ali rezati po natančnih specifikacijah, je odlična zmogljivost materialov iz nerjavnega jekla še posebej pomembna.Nekatere zlitine iz nerjavnega jekla imajo izjemno visoko odpornost na udarce, kar vpliva tudi na varnost velikih letal.in trajnost sta pomembna dejavnika.
Sčasoma je letalska industrija postala bolj raznolika in sodobna vesoljska vozila bodo bolj verjetno izdelana s karoserijami ali ogrodji iz nerjavečega jekla.Čeprav so dražji, so tudi veliko močnejši od aluminija in z različnimi stopnjami nerjavečega jekla, odvisno od scene, lahko uporaba nerjavečega jekla še vedno zagotavlja odlično razmerje med trdnostjo in težo.
Čas objave: mar-02-2023