Tại sao hàng không vũ trụ mua thanh và thanh thay vì kim loại nói chung
Hợp kim nhôm trong phạm vi hàng không vũ trụ nặng khoảng 2,70 đến 2,83 g/cm³, gần bằng một phần ba thép, trong khi nhiệt độ 7xxx mạnh nhất đạt độ bền kéo điển hình gần 572 MPa. Sự kết hợp đó mang lại cho thép kết cấu tỷ lệ cường độ{5}}trên{6}}trọng lượng không thể sánh được trong cùng một lớp vỏ, đó là lý do tại sao nhôm vẫn là kim loại khung máy bay chiếm ưu thế cho các phụ kiện gia công, khung và ốc vít ngay cả khi cấu trúc chính đã chuyển sang vật liệu tổng hợp.
Thanh và thanh là hình thức khởi đầu cho ba công việc rộng rãi: các bộ phận kết cấu được gia công như khung, giá đỡ và phụ kiện; ốc vít như đinh tán và bu lông; và các bộ phận được hình thành hoặc rèn trước khi gia công lần cuối. Không có trường hợp nào trong số đó là người mua mua nhôm nói chung. Đơn đặt hàng nêu tên một hợp kim, nhiệt độ, dạng sản phẩm, phạm vi kích thước và thông số kỹ thuật quản lý, đồng thời vật liệu được kiểm tra theo thông số kỹ thuật đó. Đó là ý nghĩa thực tế của cấp hàng không: hóa học được ghi lại, các đặc tính được kiểm tra và các lô có thể truy nguyên.
Họ và lớp hợp kim
2xxx, Al-Cu-Mg, khả năng chịu hư hại.2024 là hợp kim tham chiếu cho các bộ phận quan trọng{1}}về độ mỏi. Giới hạn được đăng ký của nó là đồng 3,8-4,9%, magie 1,2-1,8% và mangan 0,3-0,9%, và độ bền kéo điển hình của nó ở nhiệt độ T3 và T351 là khoảng 469 MPa, có khả năng chống lại sự phát triển vết nứt mỏi tốt. Nó được sử dụng cho vỏ thân máy bay, thanh giằng và các phụ kiện gia công. Thanh, que và dây được cung cấp cho AMS-QQ-A-225/6 và thanh cán hoặc gia công nguội ở điều kiện T4 hoặc T351 cho AMS 4120. Nhiệt luyện T351 được xử lý nhiệt bằng dung dịch và giảm ứng suất bằng cách kéo giãn có kiểm soát, giúp cải thiện độ ổn định kích thước trong quá trình gia công. 2117-T4, hợp kim đinh tán ít đồng hơn với đồng 2,2-3,0% và magie 0,20-0,50%, vẫn được sử dụng cho đinh tán đầu nguội.
7xxx, Al-Zn-Mg-Cu, cường độ cao nhất.7075 là lựa chọn tiêu chuẩn nơi sức mạnh chi phối. Giới hạn được đăng ký của nó là kẽm 5,1-6,1%, magie 2,1-2,9%, đồng 1,2-2,0% và crom 0,18-0,28%. Ở trạng thái ổn định T6, nó mang lại độ bền kéo điển hình khoảng 572 MPa, nhưng nó nhạy cảm với vết nứt ăn mòn do ứng suất và độ nhạy đó được quản lý bằng cách lựa chọn nhiệt độ thay vì thay đổi hợp kim. Thanh và thanh được cung cấp theo tiêu chuẩn AMS-QQ-A-225/9 hoặc tiêu chuẩn ASTM B211 đối với thông số kỹ thuật chung.
6xxx, Al-Mg-Si, chống ăn mòn và có thể hàn được.6061 với magiê 0,8-1,2% và silicon 0,40-0,8% là hợp kim kỹ thuật chung của nhóm. Ở nhiệt độ T6, nó có độ bền kéo tối thiểu được chỉ định là 290 MPa và năng suất tối thiểu là 240 MPa đối với tấm và tấm, đồng thời nó gia công và hàn tốt. Độ bền của nó thấp hơn nhiều so với 7075, vì vậy nó được chọn cho giá đỡ, phụ kiện và cấu trúc thứ cấp thay vì cho các bộ phận chính chịu tải cao. Thanh và thanh được bao phủ bởi AMS 4117 và ASTM B211.
Nhiệt độ và sự căng thẳng-Sự đánh đổi sự ăn mòn-
| Hợp kim và tính khí | Độ bền kéo điển hình | Ghi chú thiết kế |
|---|---|---|
| 2024-T351 | khoảng 469 MPa | Khả năng chịu mỏi và hư hỏng; căng thẳng giảm bớt bằng cách kéo dài |
| 7075-T6 | khoảng 572 MPa | Sức mạnh cao nhất; nhạy cảm với ứng suất-nứt do ăn mòn |
| 7075-T73 / T7351 | khoảng 10% dưới T6 | Quá-có thể đánh đổi một chút sức mạnh để có được khả năng chống ăn mòn tốt hơn- |
| 6061-T6 | tối thiểu 290 MPa | Có thể hàn, chống ăn mòn, cường độ thấp hơn |
Giao dịch này được thực hiện có chủ ý và được ghi chép đầy đủ: quá-lão hóa 7075 thành T73 làm giảm độ bền khoảng 1/10 và cải thiện đáng kể khả năng chống nứt do ứng suất-ăn mòn, đó là lý do tại sao các phần dày và các bộ phận được tải theo hướng ngang ngắn thường được chỉ định trong T73 hoặc T7351 mặc dù T6 sẽ kiểm tra mạnh hơn trong máy kéo.
Thông số kỹ thuật, kiểm tra và truy xuất nguồn gốc
Đơn đặt hàng hàng không phải nêu tên hợp kim, tính chất, hình thức sản phẩm, kích thước, thông số kỹ thuật quản lý và báo cáo thử nghiệm được yêu cầu. Thành phần hóa học được xác minh theo giới hạn đã đăng ký đối với hợp kim, các tính chất cơ học được xác minh bằng thử nghiệm độ bền kéo trên thành phẩm hoặc trên mẫu được cắt từ hợp kim và xử lý nhiệt được thực hiện theo lịch trình được kiểm soát như AMS 2770 thay vì theo thông lệ địa phương.
Việc kiểm tra không{0}}phá hủy tuân theo mức độ quan trọng của bộ phận. Kiểm tra thẩm thấu chất lỏng theo tiêu chuẩn ASTM E1417 được sử dụng để tìm những điểm không liên tục trên bề mặt trên các bộ phận đã hoàn thiện và kiểm tra siêu âm theo tiêu chuẩn ASTM E2375 được sử dụng để tìm kiếm các khuyết tật bên trong thanh và tấm trước khi gia công. Truy xuất nguồn gốc có nghĩa là số nhiệt, chứng chỉ nhà máy và bộ phận hoàn thiện có thể được liên kết; không có liên kết đó, vật liệu đáp ứng mọi yêu cầu cơ học vẫn không phải là vật liệu có khả năng bay được.
Điểm mua
Kiểm tra giấy chứng nhận theo từng dòng trong đơn đặt hàng: hợp kim, nhiệt độ, hình thức, kích thước, số thông số kỹ thuật và bản sửa đổi, số nhiệt và các giá trị thử nghiệm thực tế thay vì tuyên bố rằng vật liệu tuân thủ. Xác nhận điều kiện cung cấp, vì thanh T351 được giảm ứng suất bằng cách kéo dài trong khi T4 thì không và cả hai hoạt động khác nhau khi gia công thành mỏng. Xác nhận tình trạng bề mặt và độ thẳng, vì thanh thường được làm thẳng và sản phẩm 7xxx được làm thẳng sẽ mang ứng suất dư có thể làm dịch chuyển một bộ phận trong quá trình gia công. Cuối cùng, hãy xác nhận dung sai kích thước và mức độ kiểm tra, vì đây thường là lý do khiến lô hàng bị từ chối khi nhận.
Câu hỏi thường gặp
Q:Hợp kim que hàng không nào mạnh nhất?
A: 7075 ở nhiệt độ T6, ở độ bền kéo thông thường khoảng 572 MPa. Nếu bộ phận được tải theo hướng ngang ngắn hoặc dày thì T73 hoặc T7351 thường được chỉ định thay thế, chấp nhận cường độ ít hơn khoảng 10 phần trăm để có khả năng chống ăn mòn ứng suất{6}}tốt hơn nhiều.
Q:Cấp hàng không có ý nghĩa gì trong thực tế?
A: Kiểm soát thông số kỹ thuật cộng với kiểm tra và truy xuất nguồn gốc. Vật liệu được chế tạo và kiểm tra theo thông số kỹ thuật bằng văn bản chẳng hạn như AMS-QQ-A-225/9 và số nhiệt trên chứng chỉ có thể được truy tìm đến phần hoàn thiện. Nó không có nghĩa là cấp độ quân sự và nó không mô tả một kim loại khác.
Q:Tại sao 2024-T351 dễ gia công hơn 2024-T4?
Đáp: Nhiệt độ T351 bao gồm thao tác kéo giãn có kiểm soát sau khi xử lý nhiệt bằng dung dịch, giúp làm giảm căng thẳng-gây ra. Bộ phận vẫn phẳng hơn trong khi vật liệu được loại bỏ, do đó kích thước được giữ tốt hơn trên các bức tường mỏng.
Q:Thanh hàng không có thể được hàn?
Trả lời: 6061 có thể hàn dễ dàng, nhưng hợp kim 2xxx và 7xxx thường không được hàn cho các bộ phận kết cấu hàng không vũ trụ; chúng được gia công, tán đinh hoặc bắt vít. Hàn một bộ phận 7075 không phải là một phương pháp sửa chữa vì vùng-bị ảnh hưởng bởi nhiệt mất đi độ bền và trở nên nhạy cảm với vết nứt.
Q:Những tài liệu nào nên đi kèm với lô hàng?
Đáp: Giấy chứng nhận nhà máy hoặc giấy chứng nhận tuân thủ liệt kê các kết quả hóa học và cơ học so với thông số kỹ thuật và bản sửa đổi đã nêu, cùng với số nhiệt, cùng với mọi-báo cáo kiểm tra không phá hủy và hồ sơ xử lý nhiệt-mà bản vẽ hoặc đơn đặt hàng yêu cầu.