Alumini ya anga: sifa

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Kwa sababu ya wepesi wake, upenyo na upinzani dhidi ya kutu, alumini imekuwa nyenzo ya lazima katika tasnia nyingi. Alumini ya anga ni kundi la aloi zinazojulikana kwa kuongezeka kwa nguvu na kuingizwa kwa magnesiamu, silicon, shaba na manganese. Nguvu ya ziada hutolewa kwa alloy kwa msaada wa kinachojulikana. "athari ya kuzeeka" - njia maalum ya ugumu chini ya ushawishi wa mazingira ya anga ya fujo kwa muda mrefu. Aloi hiyo ilivumbuliwa mwanzoni mwa karne ya 20, inayoitwa duralumin, ambayo sasa inajulikana pia kama "avial".

Ufafanuzi. Safari ya kihistoria

Mwanzo wa historia ya aloi za alumini za anga inachukuliwa kuwa 1909. Mhandisi wa metallurgiska wa Ujerumani Alfred Wilm aligundua kwa majaribio kwamba ikiwa aloi ya alumini iliyo na nyongeza kidogo ya shaba, manganese na magnesiamu baada ya kuzima kwa joto la 500 ° C na baridi ya haraka huhifadhiwa kwa joto la digrii 20-25 kwa siku 4-5., hatua kwa hatua inakuwa ngumu na yenye nguvu bila kupoteza ductility. Utaratibu huo uliitwa "kuzeeka" au "kukomaa". Katika mchakato wa ugumu huo, atomi za shaba hujazakanda nyingi ndogo kwenye mipaka ya nafaka. Kipenyo cha atomi ya shaba ni ndogo kuliko ile ya alumini, kwa hiyo, dhiki ya kukandamiza inaonekana, kama matokeo ambayo nguvu ya nyenzo huongezeka.

Kwa mara ya kwanza, aloi ilibobea katika viwanda vya Ujerumani Dürener Metallwerken na ikapokea chapa ya biashara ya Dural, kwa hivyo jina "duralumin". Baadaye, wataalamu wa metallurgists wa Marekani R. Archer na V. Jafris waliboresha utungaji kwa kubadilisha asilimia, hasa ya magnesiamu. Aloi mpya iliitwa 2024, ambayo hutumiwa sana katika marekebisho mbalimbali hata sasa, na familia nzima ya aloi inaitwa Avial. Aloi hii ilipokea jina "alumini ya anga" mara tu baada ya ugunduzi wake, kwa kuwa ilibadilisha kabisa mbao na chuma katika miundo ya ndege.

Aina kuu na sifa

Kuna makundi makuu matatu:

• Familia za Alumini-manganese (Al-Mn) na alumini-magnesiamu (Al-Mg). Tabia kuu ni upinzani wa kutu juu, duni kuliko alumini safi. Aloi vile hujikopesha vizuri kwa soldering na kulehemu, lakini hukatwa vibaya. Haijawa ngumu kwa matibabu ya joto.
• Aloi zinazostahimili kutu za mfumo wa alumini-magnesiamu-silicon (Al-Mg-Si). Wao ni ngumu na matibabu ya joto, yaani, ugumu kwa joto la 520 ° C, ikifuatiwa na baridi ya haraka na maji na kuzeeka kwa asili kwa muda wa siku 10. Tabia tofauti ya kundi hili la nyenzo ni upinzani wao wa juu wa kutu wakati wa operesheni chini ya hali ya kawaida na chini ya mkazo.
• Alumini ya muundo-shaba-magnesiamu aloi (Al-Cu-Mg). Msingi wao ni alumini iliyotiwa na shaba, manganese na magnesiamu. Kwa kubadilisha uwiano wa vipengele vya aloi, alumini ya kiwango cha ndege hupatikana, sifa ambazo zinaweza kutofautiana.

Nyenzo za kundi la mwisho zina sifa nzuri za kiufundi, lakini huathirika sana na kutu kuliko familia za kwanza na za pili za aloi. Kiwango cha uwezekano wa kutu hutegemea aina ya matibabu ya uso, ambayo bado inahitaji kulindwa na rangi au anodizing. Upinzani wa kutu huongezeka kwa kiasi kwa kuingizwa kwa manganese katika utungaji wa aloi.

Mbali na aina tatu kuu za aloi, pia kuna aloi za kughushi, zinazostahimili joto, zenye nguvu nyingi za kimuundo na aloi nyingine ambazo zina sifa zinazohitajika kwa matumizi fulani.

Kuweka alama kwenye aloi za anga

Katika viwango vya kimataifa, tarakimu ya kwanza ya alama ya alumini ya anga inaonyesha vipengele vikuu vya aloi:

• 1000 - alumini safi.
• 2000 - duralumini, aloi zilizotiwa shaba. Katika kipindi fulani - alloy ya kawaida ya anga. Inazidi kubadilishwa na aloi 7000 za mfululizo kwa sababu ya urahisi wa kuathiriwa na mpasuko wa kutu.
• 3000 - kipengele cha aloi - manganese.
• 4000 - kipengele cha aloi - silikoni. Aloi pia hujulikana kama silumini.
• 5000 - kipengele cha aloi - magnesiamu.
• 6000 ndizo aloi nyingi za ductile. Vipengele vya alloying ni magnesiamu na silicon. Inaweza kuwa ngumu ya joto ili kuongeza nguvu, lakini hiikigezo ni duni kwa mfululizo wa 2000 na 7000.
• 7000 - aloi zilizoimarishwa kwa ugumu wa joto, alumini ya anga inayodumu zaidi. Vipengele vikuu vya aloi ni zinki na magnesiamu.

Nambari ya pili ya kuashiria ni nambari ya serial ya urekebishaji wa aloi ya alumini baada ya ile ya asili - nambari "0". Nambari mbili za mwisho ni nambari ya aloi yenyewe, habari juu ya usafi wake na uchafu. Ikiwa aloi ina uzoefu, "X" ya tano huongezwa kwa kuashiria.

Leo, alama za kawaida za alumini ya anga: 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Sifa bainifu za aloi hizi ni: wepesi, nguvu ya kustahimili msuguano, kutu na mizigo ya juu. Katika tasnia ya ndege, aloi zinazotumika sana ni alumini ya ndege 6061 na 7075.

Muundo

Vipengee vikuu vya aloi ya alumini ya anga ni: shaba, magnesiamu, silikoni, manganese, zinki. Asilimia ya vipengele hivi kwa uzito katika alloy imedhamiriwa na sifa kama vile nguvu, kubadilika, upinzani wa matatizo ya mitambo, nk Msingi wa alloy ni alumini, vipengele kuu vya alloying ni shaba (2.2-5.2% kwa uzito), magnesiamu (0. 2-2.7%) na manganese (0.2-1%).

Familia ya aloi za alumini za anga na silikoni (4-13% kwa uzani) yenye maudhui madogo ya vipengele vingine vya aloi - shaba, manganese, magnesiamu, zinki, titani, berili. Inatumika kutengeneza sehemu ngumu, pia inajulikana kama silumin au aloi ya alumini ya kutupwa. familia ya aloi ya alumini-magnesiamu(1-13% uzito) pamoja na vipengele vingine vina uwezo wa juu wa kutu na kustahimili kutu.

Jukumu la shaba katika alumini ya ndege

Uwepo wa shaba katika utungaji wa aloi ya anga huchangia ugumu wake, lakini wakati huo huo una athari mbaya juu ya upinzani wake wa kutu. Ikishuka kwenye mipaka ya nafaka wakati wa mchakato wa kuzima, shaba huifanya aloi kushambuliwa na kutoboa, kutu ya mkazo, na kutu kati ya punjepunje. Maeneo yenye madini mengi ya shaba yana makatodi zaidi ya mabati kuliko matriki ya alumini yanayozunguka na kwa hiyo yana hatari zaidi ya kutu ya mabati. Kuongezeka kwa maudhui ya shaba katika wingi wa alloy hadi 12% huongeza mali ya nguvu kutokana na kuimarisha kutawanyika wakati wa kuzeeka. Ikiwa na maudhui ya shaba ya zaidi ya 12%, aloi inakuwa brittle.

Maeneo ya maombi

Aloi za alumini ndizo chuma zinazotafutwa sana kwa kuuzwa. Uzito mdogo wa alumini ya kiwango cha ndege na nguvu zake hufanya alloy hii kuwa chaguo nzuri kwa viwanda vingi kutoka kwa ndege hadi vitu vya nyumbani (simu za mkononi, vichwa vya sauti, tochi). Aloi za alumini hutumika katika ujenzi wa meli, magari, ujenzi, usafiri wa reli na sekta ya nyuklia.

Aloi zilizo na shaba ya wastani zinahitajika sana (2014, 2024 n.k.). Profaili zilizotengenezwa na aloi hizi zina upinzani wa juu wa kutu, uwezo mzuri wa kufanya kazi, na weldability ya doa. Hutumika kutengeneza miundo muhimu ya ndege, magari makubwa, vifaa vya kijeshi.

Vipengele vya kuunganisha alumini ya daraja la ndege

Ulehemu wa aloi za anga hufanywa pekee katika mazingira ya kinga ya gesi ajizi. Gesi zinazopendekezwa ni: heliamu, argon au mchanganyiko wake. Heliamu ina conductivity ya juu ya mafuta. Hii huamua viashiria vya joto vyema zaidi vya mazingira ya kulehemu, ambayo inafanya uwezekano wa kuunganisha kwa urahisi vipengele vya miundo yenye nene. Matumizi ya mchanganyiko wa gesi za kinga huchangia kuondolewa kamili zaidi kwa gesi. Katika kesi hii, uwezekano wa kutengeneza pore kwenye weld umepunguzwa kwa kiasi kikubwa.

Maombi ya ndege

Aloi za aluminium za anga ziliundwa mahsusi kwa ajili ya ujenzi wa vifaa vya usafiri wa anga. Miili ya ndege, sehemu za injini, chasi, matangi ya mafuta, viungio, n.k. hutengenezwa kutoka kwayo. Sehemu za alumini ya anga hutumika ndani ya kabati.

2xxx mfululizo wa aloi za alumini hutumika kwa ajili ya utengenezaji wa sehemu zinazokabili joto la juu. Sehemu za vitengo vilivyopakiwa kidogo, mifumo ya mafuta, majimaji na mafuta hufanywa kwa aloi 3xxx, 5xxx na 6xxx. Aloi 7075 imepokea maombi pana zaidi katika sekta ya ndege. Vipengele vinafanywa kutoka kwa ajili ya uendeshaji chini ya mzigo mkubwa, joto la chini na upinzani wa juu wa kutu. Msingi wa alloy ni alumini, na vipengele kuu vya alloying ni magnesiamu, zinki na shaba. Wasifu wa nguvu wa miundo ya ndege, vipengee vya ngozi vinatengenezwa kutoka kwayo.