Die Metallurgie hat eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung der Luftfahrt gespielt. Mit der Entdeckung neuer Materialien wurden neue Anwendungen gefunden, um auch diese anzuwenden und bestehende Designs erheblich zu verbessern.
Aluminium scheint der König im Flugzeugbau zu sein, obwohl in den letzten Jahren einige neue Legierungen angewendet wurden. Diese Superlegierungen sind für den Flugzeugbauer immer noch recht teuer. Mit seinem guten Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Kosten wird Aluminium in der Industrie immer noch sehr häufig verwendet.
Aktuelle Entwicklungen deuten darauf hin, dass immer mehr Hersteller (Boeing, Airbus) Kohlefaser und andere nichtmetallische Werkstoffe im Flugzeugbau einsetzen, da diese in nahezu jeder Form und Krümmung hergestellt werden können. Im Laufe der Zeit müssen sich diese Materialien als so zuverlässig wie Aluminium erweisen, um UV-Schäden zu widerstehen. Die richtige Anwendung von UV-beständiger Farbe wird auch helfen.
Alcoa entwickelt eine Aluminium-Lithium-Legierung der 3. Generation, die noch mehr Gewichtsreduzierung und Kosteneinsparungen verspricht, ohne dass ein Blitzschutz erforderlich ist, wie dies bei verbundwerkstoffintensiven Flugzeugen der Fall ist.
Aluminiumlegierungen
Aluminiumlegierungen werden durch ein vierstelliges Nummerierungssystem identifiziert. Die erste Ziffer gibt die Legierungsgruppe und die anderen die Legierungen an, die in der Mischung vorhanden sind. Im Folgenden haben wir eine Liste der am häufigsten verwendeten Flugzeugaluminiumlegierungen und ihrer jeweiligen Eigenschaften zusammengestellt.
Wärmebehandlung
Die Verwendung von Kupfer (Cu) und Zink (Zi) in einer Legierung mit Aluminium verändert ihre Eigenschaften derart, dass die Legierung sowohl gehärtet als auch durch Wärme erweicht werden kann. Die resultierende Temperbezeichnung wird durch eine Buchstabenkombination nach den Legierungsnummern angezeigt.
Temperbezeichnung
Die gebräuchlichsten Temperbezeichnungen, die wir finden, sind T3 und T6. T3 ist Lösung wärmebehandelt und kaltverformt durch das Flachdrücken des Prozesses. T6 ist auch Lösung wärmebehandelt, aber künstlich gealtert.
Zusammensetzung
Jede Legierung hat ihre eigenen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Legierungselemente, zum Beispiel 2024 Legierung hat 4,5% Kupfer (Cu), 0,6% Mangan (Mn) und 1,5 % Magnesium (Mg) hinzugefügt. 6061 hat 0,25% Kupfer, 0,6% Silizium (Si), 1,0% Magnesium und 0,25% Chrom (Ch) hinzugefügt und 5052 ist 2,5% Magnesium und 0,25% Chrom. Die Legierung 3003 hat nur 1,2 % Mangan hinzugefügt.
Mechanische Eigenschaften
Die mechanischen Eigenschaften einer Legierung sind ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung, wo sie während der Konstruktion verwendet werden soll. In der folgenden Liste geben wir einige typische Eigenschaften an:
2024-T3
Dies ist die häufigste der hochfesten Aluminiumlegierungen. Es ist hohe grade aircraft qualität. Aluminiumblatt 2024-T3 wird als die Flugzeuglegierung wegen seiner Stärke gedacht und es hat auch ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeit. Die Korrosionsbeständigkeit ist geringer als 6061, daher die Alclad-Versionen. Schweißen wird im Allgemeinen nicht empfohlen. Typische Anwendungen für 2024-T3 Alclad Aluminiumblech sind Rumpf- und Flügelhäute, Motorhauben, Flugzeugstrukturen und auch für die Reparatur und Restaurierung wegen seiner wirklich glänzenden Oberfläche (2024-T3 Alclad). Seine Endfestigkeit beträgt 62000 PSI bei einer Scherfestigkeit von 40000 PSI.
6061-T6
Diese legierung hat eine sehr gute korrosionsbeständigkeit und finishing fähigkeit, schweißen geht ohne probleme zu. Das Festigkeitsniveau von 6061-T6 Aluminiumblech ist etwa das von Weichstahl. Aluminiumblatt 6061-T6 kann durch die meisten allgemein verwendeten Techniken fabriziert werden. Typische Anwendungen sind Flugzeuglandematten, LKW-Aufbauten und -rahmen, Strukturkomponenten und mehr. Die Endfestigkeit beträgt 45000 PSI bei einer Scherfestigkeit von 30000 PSI.
5052-H32
Dieser hat die höchste Festigkeit in der NICHT beheizbaren Legierungsserie. Es ist nicht strukturell. 5052 Aluminiumblech hat eine höhere Ermüdungsfestigkeit als die meisten Legierungen. Aluminiumblatt 5052 hat ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, besonders in den Marineanwendungen und hat ausgezeichnete Brauchbarkeit. Dieses Aluminiumblech wird üblicherweise zum Bau von Kraftstofftanks verwendet.
3003-H14
Die meisten weit verbreitet von aluminium legierungen, reinem aluminium mit mangan hinzugefügt für festigkeit, ca.20% stärker als die 100 serie. 3003-H14 Aluminiumblech hat eine gute Verarbeitbarkeit und kann tiefgezogen, gesponnen, geschweißt oder gelötet werden. 3003 Aluminiumblech ist NICHT wärmebehandelbar. Dieses Aluminiumblech wird häufig für Motorhauben und Schallwandbeschichtungen verwendet. Die Endfestigkeit beträgt 21000 PSI bei einer Scherfestigkeit von 14000 PSI.
7075
Flugzeughersteller verwenden hochfeste Legierungen (hauptsächlich Legierung 7075), um Aluminiumflugzeugstrukturen zu verstärken. Aluminium legierung 7075 hat Kupfer (1.6%), Magnesium (2.5%) und Zink (5.6%) hinzugefügt für ultimative festigkeit, aber die kupfer inhalt macht es sehr schwierig zu schweißen. Auf der anderen Seite eloxiert es wirklich schön. 7075 hat die beste Bearbeitbarkeit und es führt zu einem sehr schönen Finish. Die Endfestigkeit beträgt 33000 PSI (-0) und 82000 PSI (-T6) bei einer Scherfestigkeit von 22000 PSI (-0) und 49000 PSI (-T6).
geschrieben von EAI.
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