Алуминијумске шипке за ваздухопловство: разреди легуре, својства и водич за спецификације

Кеи Такеаваис

• Легуре ваздухопловних шипки долазе углавном из три породице: 2ккк (Ал-Цу-Мг, отпоран на оштећења-), 7ккк (Ал-Зн-Мг-Цу, највећа чврстоћа) и 6ккк (Ал{{9}{}Мг{10} отпоран на корозије).
• 7075-Т6 нуди највећу чврстоћу (типична затезна чврстоћа око 572 МПа), али је осетљив на прслине-корозију под напоном; престарели темпераменти као што је Т73/Т7351 размењују отприлике 10% снаге за велики добитак у СЦЦ отпорности.
• 2024-Т3/Т351 остаје референтна легура за делове који су критични за замор,-толерантни на оштећења као што су омоти трупа, стрингери и машински обрађени делови.
• Ваздухопловство се испоручује у складу са написаним спецификацијама - АМС-КК-А-225/6 (2024), АМС-КК-А-225/9 (7075), АМС 4117 (6061-Т31{9{9), (екструдирани штап) - и тестирано са документованом следљивошћу од топлоте до топлоте.
• „Ваздухопловство“ значи контролу спецификације плус тестирање и следљивост; то није посебан мистериозни материјал и не значи аутоматски војни{0}}разред.

1. Зашто авијација одређује алуминијумске шипке

Легуре алуминијума теже око 2,70–2,83 г/цм³, што је отприлике једна-трећина челика, док 7ккк-температура серије достиже типичну затезну чврстоћу близу 572 МПа (83 кси). Та комбинација даје однос снаге-и-тежине који конструкцијски челик не може да одговара у истом омотачу, због чега алуминијум остаје доминантан метал оквира авиона за машинске арматуре, оквире и причвршћиваче чак и у ери композитне примарне структуре.

Шипка и шипка су полазни облици за три широка посла: машински обрађени структурни делови (рамови, конзоле, окови), причвршћивачи (заковице, завртњи) и формиране или коване компоненте. У сваком случају купац уопште не купује „алуминијум“ - у наруџбини се наводе легура, темперамент, облик производа, опсег величина и важећа спецификација. То је практично значење "авијације": документована хемија, тестирана својства и следљиве партије.

2. Породице и класе легура језгра

2.1 2ккк серија (Ал-Цу-Мг)

2024-T3 / T351.Номинални састав по регистрованим границама: бакар 3,8–4,9%, магнезијум 1,2–1,8%, манган 0,3–0,9%. Типична затезна чврстоћа је 469 МПа (68 кси) са добром отпорношћу на раст пукотина од замора, што 2024. чини класичним избором за облоге трупа, стрингере, подне греде и машински обрађене арматуре. Шипка, шипка и жица се испоручују у АМС-КК-А-225/6; ваљана или хладно обрађена шипка, шипка и жица у стању Т4/Т351 су такође покривени АМС 4120. Т351 темпер је раствором термички обрађен и напрезање се ослобађа контролисаним истезањем, што побољшава стабилност димензија током обраде.

2117-T4.Легура са ниским{0}}бакарним заковицама (бакар 2,2–3,0%, магнезијум 0,20–0,50%) дизајнирана за хладно сабијање. То је класична заковица оквира авиона опште намене-: минимална чврстоћа на смицање око 26 кси (≈179 МПа) по спецификацијама типа затварача-, са типичним вредностима близу 28 кси (≈193 МПа). Одређено је где се заковица мора забити у -испорученом стању без поновне-топлотне{15} обраде.

2.2 7ккк серија (Ал-Зн-Мг-Цу)

7075-T6.Називни састав: цинк 5,1–6,1%, магнезијум 2,1–2,9%, бакар 1,2–2,0%, хром 0,18–0,28%. Типична затезна чврстоћа је око 572 МПа (83 кси) и типична граница течења око 503 МПа (73 кси); минимална затезна чврстоћа за шипку пречника до 63,5 мм (2,5 ин) је око 531 МПа (77 кси) по АМС-КК-А-225/9, а хладна- готова шипка је такође покривена АМС 4122. Уобичајени оквири за главу укључују рамове Носећа конструкција стајног трапа и јако оптерећени окови. Познато ограничење је осетљивост на напонске{27}}корозионе прслине (СЦЦ) у Т6 темпераменту, посебно у кратким попречним правцима зрна, влажним срединама или дебелим пресецима.

7075-T73 / T7351.Преко{0}}старење Т6 темперамента значајно побољшава отпорност на СЦЦ по цену од отприлике 10% типичне чврстоће (типична затезна чврстоћа око 503–524 МПа). Т73/Т7351 је пожељан за дебеле пресеке и за делове који неће бити заштићени непрекидним премазима.

7050-T7451.Називни састав: цинк 5,7–6,7%, магнезијум 1,9–2,6%, бакар 2,0–2,6%, цирконијум 0,08–0,15%. Развијен за делове дебеле{9}}пресека, са типичном затезном чврстоћом око 524 МПа (76 кси) и типичном жилавошћу на раван{12}}прелом КИЦ (Л-Т) од око 29–36 МПа·м^1/2. Користи се за носаче крила, греде кобилице и велике обрађене оквире где су жилавост-дебљине и отпорност на СЦЦ битни. Плоча се испоручује са АМС 4201; шипка и шипка се обично наручују у складу са спецификацијама купца изграђеним на АМС-КК-А-225 оквиру.

2.3 6ккк серија (Ал-Мг-Си)

6061-T6.Називни састав: магнезијум 0,8–1,2%, силицијум 0,4–0,8%, бакар 0,15–0,40%, хром 0,04–0,35%. Типична граница течења 276 МПа (40 кси) и типична затезна чврстоћа 310 МПа (45 кси). Његова комбинација средње чврстоће, добре отпорности на корозију и заварљивости чини га подразумеваним за носаче авионске опреме, носаче опреме, не{14}}неструктурне оквире и прикључке за гориво{15}}. Ваљане или хладно{17}}обрађене шипке, шипке и жице у Т6/Т651 су покривене АМС 4117.

2.4 Специјални разреди

2219-T87.Називни састав: бакар 5,8–6,8%, манган 0,20–0,40%, цирконијум 0,10–0,25%, ванадијум 0,05–0,15%, титан Мање или једнако 0,10%. Задржава корисну чврстоћу на криогеним температурама и за краткотрајно-излагање у класи од 300 степени, због чега се појављује у резервоарима за ракетно гориво, посудама под притиском и високо{12}}водима за високе температуре. Типична затезна чврстоћа је око 441 МПа (64 кси) у Т87 темпераменту.

5083 (O/H111).Легура магнезијума од 4,0–4,9% чије варијанте за суперпластично-формирање (СПФ) достижу издужења изнад 300% на температурама формирања близу 450–500 степени, омогућавајући да се преграде и панели кабине формирају као појединачни делови уместо вишеделних склопова-. То је фабричка рута, а не конструкцијски-стандард носивости, и обично се наручује према спецификацијама корисника или ГБ/Т 3191-2019.

3.Табела поређења

Приказане вредности су типичне (репрезентативне) бројке састављене из стандардних референци; гарантовани минимуми варирају у зависности од облика производа, пречника и важеће спецификације. Потврдите прихватљиве вредности у односу на тачну спецификацију која је наведена у наруџбини. Опсези састава су номинални по регистрованим границама легуре.

Пошаљите упит одмах

4. Разумевање бројева перформанси

Типично наспрам минимума.Најчешћа грешка у читању у алуминијумским листовима података је третирање типичне вредности као гаранције. "Типична затезна чврстоћа од 572 МПа" за 7075-Т6 је оно што добро-млин рутински мери; Уговорни минимум за шипку пречника до 63,5 мм је око 531 МПа (77 кси) по АМС-КК-А-225/9. Када упоредите добављаче или оцене, упоредите као са као: типично-до-типично или минимално-минимално.

Напонске{0}}корозионе пукотине.Породица 7ккк је најјача и најосетљивија. У Т6 темпераменту, 7075 може да пукне под сталним затезним напрезањем у влажним или морским срединама, посебно преко кратког-попречног смера зрна дебелих пресека. Практични одговори су застареле температуре (Т73/Т7351), легуре са цирконијумом уместо хрома (7050), заштитна анодизација или премази и дизајн који избегава трајну напетост у кратком-попречном правцу.

Умор.Пријављена чврстоћа глатког-замора узорка за 2024-Т3 при 10⁷ циклуса је обично око 120 МПа (око 17 кси) - репрезентативна цифра, а не вредност спецификације. Важније од апсолутног броја је рангирање: легуре 2ккк генерално показују спорији раст прслина услед замора од легура 7ккк упоредиве јачине течења, због чега су дизајнери ставили 2024 на места где доминира замор и резервисали 7ккк за делове којима управља статичка чврстоћа и крутост.

Чврстоћа лома.За делове дебелих{0}}пресека, жилавост је важнија од вршне чврстоће. 7050-Т7451 обично обезбеђује жилавост лома на раван деформисање КИЦ (Л-Т) од око 29–36 МПа·м^1/2, због чега замењује 7075-Т6 у великим машинским конструкцијама крила и трупа.

Корозија у квалитативном смислу.Релативна отпорност на корозију је једноставна: 7ккк најнижа (потребна је заштита), 2ккк умерена (препоручује се анодизација), 6ккк и 5ккк највећа (голи материјал прихватљив за већину унутрашњих примена). Користите их као водич за скрининг, а не као замену за премаз или захтеве за испитивање на цртежу дела.

Екструдиране шипке.Округли, квадратни, шестоугаони и равни профили се производе екструзијом. У Кини, екструдиране округле, четвртасте и шестоугаоне шипке су регулисане ГБ/Т 3191-2019 (екструдиране шипке и шипке од алуминијума и легура алуминијума), са хемијским саставом према ГБ/Т 3190. У Сједињеним Државама, ваљани, вучени и хладни штап {{4} АМС-КК-А-225 серија. Типични пречници крећу се од око 6 мм до 300 мм и више, у зависности од легуре и капацитета пресе.

Хладно{0}}готови (вучени) штап.Цртеж након екструзије повећава толеранцију димензија и побољшава завршну обраду површине - уобичајеним путем када делови иду право у ЦНЦ обраду. АМС 4122 (7075-Т6) и АМС 4117 (6061-Т6/Т651) су типичне спецификације хладно готових производа.

Термичка обрада.Ваздухопловство је направљено, а не пронађено. Т6 секвенца за 7075 је типична топлотна обрада раствора близу 465–475 степени, гашење водом и вештачко старење близу 120 степени око 24 сата; Т73 преко-старења користи вишу температуру старења да замени снагу за отпорност на СЦЦ. Т3/Т351 и Т7451 темпераменти додају контролисано истезање за ублажавање стреса. Ово су типичне праксе млина - параметри пећи који су важни су они које ваш добављач контролише и документује.

Обрада од шипке.Оквири, конзоле и окови се обично глодају директно из шипке. Прецизна обрада структурних карактеристика се рутински држи у толеранцијама у класи ±0,05 мм, што је изјава о могућностима, а не стандард: потврдите толеранције цртежа у вашој машинској радњи.

6. Стандарди, тестирање и осигурање квалитета

Спецификације материјала.За производ -из САД: 2024 бара, шипке и жице по АМС-КК-А-225/6 (ваљани или хладно-обрађени Т4/Т351 по АМС 4120); 7075 по АМС-КК-А-225/9, са хладно обрађеним 7075-Т6 по АМС 4122; 6061-Т6/Т651 шипка, шипка и жица према АМС 4117; обрасци производа са плочама су покривени засебним АМС бројевима као што су АМС 4045 (2024 листова и плоча) и АМС 4050 (7075 листова и плоча). За кинески производ, екструдирани штап се испоручује у ГБ/Т 3191-2019 са саставом по ГБ/Т 3190.

Тестирање.Типичан налог за ваздухопловство укључује: хемијску анализу према регистрованим границама састава; испитивање затезања према АСТМ Б557 или одговарајућој ГБ/Т методи затезања; ултразвучна инспекција према АМС 2631 где се захтева исправност класе А или класе Б; плус провере димензија, површине и тврдоће. Испитивање-распршивањем соли према АСТМ Б117 је доступно када је специфицирано премаз или процена корозије - оно процењује понашање прскања соли-, а не отпорност на гориво или уље.

Сертификација и следљивост.Топлотни бројеви морају пратити материјал од топљења до испоруке. У пракси млинова, серије за топљење се могу пратити до броја пећи и ингота, а свака серија се испоручује са сертификатом о испитивању материјала који повезује хемију и механичке резултате са том топлотом. Управљање квалитетом се обично проверава у складу са АС9100 или ЕН 9100, а пећи за термичку{4}}обраду се испитују у складу са захтевима пирометрије серије АМС 2750 (тренутна ревизија), са НАДЦАП акредитацијом која покрива топлотну обраду и лабораторијски рад где је то потребно.

7. Водич за избор легуре

• Максимална статичка чврстоћа, обложена или заштићена: 7075-T6.
• Снага плус СЦЦ отпорност, дебели пресеци:7075-Т73/Т7351 или 7050-Т7451.
• Делови-критични на замор,{1}}толерантни на оштећења: 2024-T3/T351.
• Општа структура, корозија, заваривање: 6061-T6.
• Криогена или краткорочна{0}}услуга високих{1}температура: 2219-T87.
• Причвршћивачи:2117-Т4 заковице за општу употребу; легуре заковица веће чврстоће тамо где то дизајн захтева.

Пре наручивања, потврдите пет тачака код свог добављача: тип оптерећења (статичко, заморно или обоје), најдебљи део у делу, сервисно окружење, производни пут (машинска обрада, обликовање или обрађивање), и тачне спецификације и темперамент који ће бити потврђени у сертификату о испитивању материјала.

ФАК

1. Које легуре алуминијумских шипки су најчешће у ваздухопловству?

Комплет језгара је 2024 (толерантност на замор и оштећење), 7075 и 7050 (висока чврстоћа и жилавост дебелог-пресека) и 6061 (општа структура отпорна на корозију-), са 2117-Т4 као стандардном жицом за заковице и 2219 за екстремне температуре.

2. Шта је јаче, 2024-Т3 или 7075-Т6?

7075-Т6 је јачи у статичком смислу – типична затезна чврстоћа око 572 МПа наспрам око 469 МПа за 2024-Т3. Али 2024 генерално има бољу отпорност на раст пукотина од замора, тако да одговор зависи од тога да ли је део вођен статичким оптерећењем, замором или обоје.

3. Зашто изабрати 7075-Т7351 у односу на 7075-Т6?

Т7351 је пре-остарио темперамент који размењује отприлике 10% типичне чврстоће за велико побољшање отпорности на напон{3}}корозију на пуцање. Намењен је за дебеле делове, влажна окружења и делове који неће бити континуирано премазани.

4. Које величине и облици су доступни за авионске алуминијумске шипке?

Екструдиране шипке долазе у округлим, квадратним, шестоугаоним и равним пресецима, обично од око 6 мм до 300 мм у пречнику, са вученим (хладно-завршеним) производом за чвршћу толеранцију. ГБ/Т 3191-2019 покрива екструдиране шипке у Кини; серија АМС-КК-А-225 покрива ваљане, вучене и хладно обрађене шипке и шипке у Сједињеним Државама.

5. Како се проверава квалитет штапа за ваздухопловство-?

Кроз документовану хемију у односу на регистроване границе састава, испитивање затезања, ултразвучну инспекцију према АМС 2631 где су специфициране класе чврстоће, провере димензија и површине, и сертификат о испитивању материјала који прати партију до броја топлоте, пећи и ингота.

6. Које спецификације треба да цитира наруџбеница?

За 2024: АМС-КК-А-225/6 (и АМС 4120 за ваљане или хладно-готове Т4/Т351). За 7075: АМС-КК-А-225/9, плус АМС 4122 за хладно завршени Т6. За 6061-Т6: АМС 4117. За кинеску екструдирану шипку: ГБ/Т 3191-2019 са саставом према ГБ/Т 3190. Додајте цртеж дела, захтеве за тестирање и језик сертификата у поруџбину.