Алюминиевые структурные компоненты
Типичные компоненты:
Рёбра, балки, крышки, обшивка
Материал:
Алюминий серии 2000, алюминий серии 7000, алюминиево-литиевые сплавы
Экспертные знания о металлургических свойствах алюминия:
В чистом виде алюминий характеризуется низким удельным весом, хорошей антикоррозионной стойкостью, отличными показателями тепло- и электропроводности. Тем не менее, для самостоятельного использования это слишком слабый и пластичный материал. Наиболее часто для изготовления планеров используются алюминиевые сплавы - серии 2000 и 7000.
Алюминиевые сплавы серии 2000
Содержание меди 1,9-6,8%. Также часто в состав сплавов входят добавки марганца, магния и цинка. Эти сплавы используются для ковки, штамповки, изготовления резервуаров для хранения сжиженного газа, гражданских транспортных средств и сверхзвуковых самолетов. Сплавы характеризуются пониженной скоростью роста трещин, благодаря чему усталостные характеристики сплавов этой серии выше, чем у сплавов серии 7000. Поэтому они используются при изготовлении нижнего крыла и обшивки фюзеляжа.
Обычно используются сплавы серии 2000: 2224, 2324, 2524.
Для повышения коррозионной стойкости на эти сплавы часто наносится покрытие из чистого (99,34%) алюминия.
Алюминиевые сплавы серии 7000
Система Al-Zn-Mg обладает наибольшей потенциальной устойчивостью к воздействию осадков, но часто в состав сплавов также добавляют медь для улучшения сопротивления трещинообразованию от коррозии под напряжением (при этом ухудшаются свойства свариваемости металла). Сопротивление трещинообразованию от коррозии под напряжением снижается с увеличением отношения Zn:Mg.
Алюминиево-литиевые сплавы
Алюминиево-литиевые сплавы, выпускаемые промышленностью, характеризуются низкой плотностью, высоким удельным модулем, отличными показателями усталостной прочности, а также высокой вязкостью при криогенных температурах.
При объединении Li и Al в один сплав плотность полученного сплава уменьшается на 3%, а модуль упругости, наоборот, повышается примерно на 6%.
В отличие от новых современных систем материалов, таких, как армированные волокнами композиты, для производства алюминиевых сплавов низкой плотности не требуются значительные капитальные вложения в новые производственные мощности.s.
Тенденции в отрасли
"В аэрокосмической отрасли на алюминий приходится более 50% всех потребляемых материалов, причем эта доля сохраняется на относительно постоянном уровне на протяжении длительного времени."
Воздушные суда следующего поколения представляют собой гибридные конструкции, в которых материалы, армированные волокнами, применяются в сочетании с новыми экономичными алюминиевыми конструкциями.
Проблемы
Для обработки алюминиевых деталей требуется короткое тактовое время. Производительность измеряется как количество материала в литрах в минуту.
Благодаря относительной мягкости, материал обрабатывается на мощных станках (75-150 кВт) со скоростью вращения вала до 33000 об/мин.
Требования к инструментам
- Геометрические параметры инструмента должны обеспечивать поглощение мощности станка и ее преобразование в очень высокую скорость съема металла, не допуская при этом образование нароста на режущей кромке и поломку инструмента.
- Высококачественное балансирование инструмента.
- Концепция подачи жидкости для охлаждения, должна быть оптимизирована с учетом высокой скорости металлообработки.