Az ötvözetválasztást meghatározó négy kritérium
A repülőgépváz alumíniumötvözetét soha nem kizárólag a szakítószilárdság alapján választják ki. A kiválasztás négy, egymással kölcsönhatásban álló kritérium alapján történik: statikus szilárdság határ- és végső terhelés esetén, sérüléstűrés a fennmaradó szilárdsághoz feltételezett repedés esetén, kifáradási repedések növekedési sebessége az ellenőrzési időközökben és korrózióállóság a szervizkörnyezetben. Az a fokozat, amelyik győz az erőn, veszít a szívósságon, ezért a szárnyfeszességen használt nagy-szilárdságú 7xxx temperek soha nem ugyanazok, mint a nagy terhelésű törzsburkolatokon.
Ötvözetcsaládok és felhasználási helyük
| Ötvözet és temperálás | Tipikus szakítószilárdsági tartomány (MPa) | Tipikus 0,2%-os bizonyítási tartomány (MPa) | Tipikus alkalmazás |
|---|---|---|---|
| 2024-T3 lap | 440-470 között | 290-325 | Törzsbőr, alsó szárnybőr |
| 2024-T351 lemez | 440-470 között | 290-325 | Megmunkált keretek és bordák |
| 7075-T6 lemez | 540-572 | 470-től 503-ig | Felső szárnybőr, szársapkák |
| 7075-T73 / T7351 | 470-től 505-ig | 400 és 435 között | Tartós kloridterhelésnek kitett alkatrészek |
| 7050-T7451 tábla | 510 és 540 között | 440-470 között | Vastag megmunkált válaszfalak |
| Al-Li 2099-T83 extrudálás | tervezési adatok jóváhagyott kézikönyv szerint | tervezési adatok jóváhagyott kézikönyv szerint | Súly{0}}kritikus merevítők |
A fenti tartományok a kézikönyvben szokásosan megadott értékek a vékony lemezekre és a lemezekre a rövid keresztirányban figyelmen kívül hagyják; a tervezőnek fel kell vennie az irányadó irány és termékforma minimális értékét a kívánt hőmérsékleten, és meg kell erősítenie azt a repülőgépváz-program jóváhagyott megengedett dokumentumával. A nyersanyagok és a kész alkatrészek hőkezelése a kovácsolt alumíniumra vonatkozó AMS 2770 előírást követi, és a megadott áztatási, oltási késleltetési vagy öregedési gyakorlattól való bármilyen eltérés érvényteleníti a megengedett értékeket.
Az Al-Li fokozatok külön vannak csoportosítva, mivel a lítium körülbelül 3 százalékkal csökkenti a sűrűséget 1 százalékos hozzáadásra, és növeli a rugalmassági modulust; előnye a merevebb, könnyebb szerkezet szerény szilárdsági bírság mellett. Anizotrópiájuk és törési viselkedésük eltér a hagyományos 2xxx-től, így a tulajdonságértékeket csak az adott termék minősítési adataiból veszik.
Sérüléstűrő és fáradtsági követelmények
A 14 CFR 25.571 szerinti tanúsítási gyakorlat megköveteli, hogy a szerkezet megőrizze maradék szilárdságát meghibásodás vagy repedésnövekedés után, és hogy a vizsgálható repedésnövekedés kiszámítható legyen. A munkaszámok az ASTM E399 szerint mért sima-húzási törési szívósság, az ASTM E647 szerint mért kifáradási repedésnövekedési sebesség és az ASTM E466 vagy azzal egyenértékű szabvány szerint mért állandó -amplitúdójú kifáradási viselkedés. A többszörös-helyi sérülés és a széles körben elterjedt kifáradás okozta sérülések jobban megnehezítik a rögzítőelemek távolságának és a lapos illesztések kialakításának megválasztását, mint az alapötvözet.
Korrózió, feszültségkorrózió és felületvédelem
A 2xxx és 7xxx termékformák SCC-érzékenységét ASTM G47-re, a hámlási ellenállását pedig ASTM G34-re értékelték. A 2024-es T3 és T351 típusok általában jó kifáradást és szívósságot mutatnak, de korlátozott a korrózióállóság, míg a 7075-ös T73 és T7451 típusok nagyjából 10-15 százalékos szilárdsági büntetést fogadnak el a rövid keresztirányú feszültségi korróziós repedésekkel szembeni ellenállásért cserébe. A burkolt lemez, az eloxálás és a kromát{13}}mentes konverziós bevonatok a szokásos felületvédelmi módszerek; ahol a kromátok ki vannak zárva, a cirkónium{14}}alapú előkezelések az általános helyettesítők, és saját minősítést igényelnek.
Gyakran Ismételt Kérdések
Q:Miért részesítik előnyben a 2024-T3-at a 7075-T6-tal szemben a törzs bőréhez?
V: 2024-A T3 a nagyobb törési szilárdságot és a sokkal jobb kifáradási repedésnövekedési ellenállást ötvözi elfogadható szilárdsággal, ami támogatja a sérüléstűrő kialakítást. 7075-A T6 erősebb, de érzékenyebb a feszültségkorróziós repedésekre, és kisebb a szívóssága rövid keresztirányban.
Q:Miben változik a T73 temperamentuma a T6-hoz képest?
V: A 7075 kétlépcsős túlöregedése T73-ra és T7351-re a szakítószilárdság durván 10-15 százalékát adja meg, és jelentősen jobban ellenáll a feszültségkorróziós repedéseknek és hámlásnak, amit az ASTM G47 és ASTM G34 teszt igazolt.
Q:Mely szabványok rögzítik a repülőgép-alumínium tervezési értékeit?
V: A statikus megengedett értékek a repülőgépváz-program által hivatkozott jóváhagyott anyagtulajdonságok kézikönyvéből származnak, az alapanyagot az AMS vagy az ASTM specifikációi szerint állítják elő, a hőkezelés pedig az AMS 2770 szabványt követi. A vizsgálati módszerek az ASTM E8 vagy ISO 6892-1 a feszítésre, az ASTM E399 a szívósságra és az ASTM E647 a repedések növekedésére.
Q:Hogyan viselkedik másképp a vastag lemez, mint a vékony lemez?
V: A vastag lemez egy átmenő -vastagsági tulajdonság gradienst és alacsonyabb rövid keresztirányú tulajdonságokat mutat. A vastag 7050-T7451 vagy 7075-T7351 méretezési megengedett értékeit a rövid keresztirányra kell figyelembe venni, ha az alkatrészt a lemez közepétől megmunkálják.
Q:Az alumínium szerkezetek szervizben javíthatók?
V: Igen, de a javításoknak vissza kell állítaniuk az eredeti terv sérüléstűrési feltételezéseit. A szegecselt vagy ragasztott javítások azonos repedésnövekedési és maradékszilárdsági kritériumoknak felelnek meg, és a hőkezelhető 2xxx és 7xxx alkatrészek nem öregíthetők újra-helyben a környező megengedett értékek befolyásolása nélkül.
Q:Mindig Al{0}}Li a könnyebb választás?
V: Nem automatikusan. A sűrűségmegtakarítás valós a lítiumra vonatkoztatva nagyjából 3 százalék, de a nagyobb anizotrópia, a szigorúbb folyamatszabályozás és a magasabb anyagköltség azt jelenti, hogy az adott alkatrészre vonatkozó előnyt minősített tulajdonságadatokkal kell igazolni.
