Materijali kojima se zavaruje u zrakoplovnoj industriji

Material used in the aerospace industry

The aerospace industry is one of the most advanced and demanding industries in the world, requiring materials that can withstand extreme conditions while maintaining their strength, durability and safety.

From the earliest days of aviation to the present, materials have played a key role in the design, manufacture and operation of aircraft and spacecraft.

Materijali koji se koriste u zrakoplovnim primjenama su raznoliki i stalno se razvijaju, vođeni potrebom za poboljšanjem performansi, smanjenjem težine, povećanjem učinkovitosti i povećanjem sigurnosti.

U ovom članku bloga istražit ćemo materijale koji se koriste u zrakoplovstvu, njihova svojstva, prednosti i ograničenja, standarde zrakoplovstva i smjernice za odabir materijala.

What materials are used in the aviation industry?

Zrakoplovna industrija koristi širok raspon materijala, svaki sa svojim jedinstvenim svojstvima, prednostima i ograničenjima.

Neki od najčešćih materijala koji se koriste u zrakoplovnim primjenama uključuju:

• Aluminij: lagan, izdržljiv i otporan na koroziju, aluminij je popularan izbor za konstrukcije zrakoplova, posebno za okvire i krila zrakoplova.
• Titan: poznat po svom omjeru snage i težine, titan se koristi u zrakoplovnim motorima, stajnom trapu i drugim kritičnim komponentama.
• Kompoziti od ugljičnih vlakana: Kompoziti od ugljičnih vlakana nude veliku čvrstoću, malu težinu i otpornost na zamor, što ih čini idealnim za strukture zrakoplova, kao što su krila i trupovi.
• Čelik: Čelik se koristi u raznim zrakoplovnim komponentama kao što su stajni trapovi, dijelovi motora i strukturni nosači zbog svoje visoke čvrstoće, izdržljivosti i otpornosti na koroziju.
• Keramički matrični kompoziti: keramički matrični kompoziti imaju sposobnost visokih temperatura, što ih čini prikladnim za upotrebu u zrakoplovnim motorima, kočnicama i sustavima toplinske zaštite.
• Legure na bazi nikla: Ove legure imaju visoku čvrstoću, otpornost na koroziju i toplinu, što ih čini idealnim za upotrebu u komponentama mlaznih motora.
• Materijali na bazi polimera: Ovi se materijali koriste u različitim primjenama u zrakoplovstvu, uključujući premaze, ljepila i izolaciju.

Izbor materijala ovisi o raznim čimbenicima kao što su specifična primjena, zahtjevi za performansama, uvjeti okoline i cijena.

Posljednjih godina sve je veći fokus na razvoju novih materijala i proizvodnih procesa kako bi se poboljšale performanse i sigurnost u zrakoplovstvu, smanjila težina i smanjio utjecaj na okoliš.

Material used in the aerospace industry with quality examples

Evo nekoliko primjera materijala koji se koriste u zrakoplovnoj industriji i njihovih specifičnih razreda:

Aluminijske legure:

• Aluminij 2024-T3: koristi se za konstrukcijske komponente zrakoplova kao što su krila i obloge trupa.
• Aluminij 7075-T6: koristi se za visokonapregnute strukturne komponente kao što su stajni trap i krila.

Legure titana:

• Titan Grade 5 (Ti-6Al-4V): koristi se za komponente motora zrakoplova, stajni trap i konstrukcije zrakoplova.
• Titan Grade 2: koristi se za nekritične komponente kao što su pričvršćivači i priključci.

Kompoziti od karbonskih vlakana:

• Hexcel IM7 karbonska vlakna: koristi se za visokoučinkovite zrakoplovne aplikacije kao što su krila i trupi.
• Karbonska vlakna Toray T800: koriste se za konstrukcijske komponente zrakoplova zbog svoje velike čvrstoće i male težine.

Čelične legure:

• Čelik 300M: koristi se za komponente stajnog trapa zbog svoje velike čvrstoće i žilavosti.
• 17-4 PH nehrđajući čelik: koristi se za komponente motora kao što su turbinske lopatice.

Keramički matrični kompoziti:

SiC/SiC keramički matrični kompoziti: koriste se za visokotemperaturne aplikacije u zrakoplovstvu kao što su komponente motora zrakoplova i sustavi toplinske zaštite.

Legure na bazi nikla:

• Inconel 718: koristi se za komponente motora zrakoplova kao što su turbinski diskovi i lopatice kompresora zbog svoje visoke čvrstoće i otpornosti na koroziju.
• Haynes 282: koristi se za komponente turbinskih motora zbog svojih sposobnosti pri visokim temperaturama i otpornosti na puzanje.

Ovo je samo nekoliko primjera materijala i kvaliteta koji se koriste u zrakoplovnim primjenama. Postoji mnogo više materijala i legura koje se koriste, a odabir specifične kvalitete ovisi o specifičnim zahtjevima primjene.

Guidelines for the selection of aircraft materials

Odabir materijala za primjenu u zrakoplovstvu kritičan je proces koji zahtijeva pažljivo razmatranje brojnih čimbenika, uključujući zahtjeve za performansama, uvjete okoline, težinu, cijenu i sigurnost.

Evo nekoliko smjernica za odabir zrakoplovnih materijala:

• Zahtjevi za performanse: Materijal mora ispunjavati specifične zahtjeve za performanse primjene, kao što su čvrstoća, krutost, otpornost na zamor i otpornost na koroziju.
• Uvjeti okoline: Materijal mora biti u stanju izdržati uvjete okoline primjene, kao što su temperatura, tlak i izloženost kemikalijama ili zračenju.
• Težina: Težina je kritičan čimbenik u primjenama u zrakoplovstvu, a materijali moraju biti odabrani tako da pružaju potrebnu čvrstoću i izdržljivost, a da pritom minimaliziraju težinu.
• Trošak: Trošak materijala važan je faktor, a odabir materijala mora uravnotežiti zahtjeve izvedbe s ukupnim troškom projekta.
• Sigurnost: Sigurnost je najvažnija u zrakoplovnim primjenama, a moraju se odabrati materijali koji zadovoljavaju stroge sigurnosne standarde i imaju dokazanu pouzdanost i učinkovitost.
• Dostupnost: Dostupnost materijala također je presudan čimbenik, budući da materijal mora biti lako dostupan i pristupačan za proizvodnju i održavanje.
• Održivost: Zrakoplovna industrija sve je više usmjerena na održivost, a preferiraju se materijali koji imaju minimalan utjecaj na okoliš, koji se mogu reciklirati ili biorazgradivi te imaju dug vijek trajanja.

Standardi zrakoplovnih materijala

Postoji nekoliko standarda materijala koji se koriste u zrakoplovnoj industriji kako bi se osigurala kvaliteta, izvedba i sigurnost materijala koji se koriste u zrakoplovima i svemirskim letjelicama. Glavni standardi materijala za zrakoplovstvo su:

• AMS (Aerospace Material Specifications): AMS pokriva širok raspon materijala koji se koriste u zrakoplovnoj industriji, uključujući metale, kompozite, plastiku i ljepila. AMS specifikacije pokrivaju svojstva materijala, ispitivanje, obradu i kontrolu kvalitete.
• ASTM (Američko društvo za ispitivanje i materijale): ASTM razvija standarde za materijale koji se koriste u mnogim industrijama, uključujući zrakoplovstvo. ASTM standardi pokrivaju materijale kao što su metali, plastika, kompoziti i keramika i uključuju zahtjeve za svojstva materijala, testiranje i kontrolu kvalitete.
• MIL-SPEC (vojne specifikacije): MIL-SPEC pokriva materijale koji se koriste u vojnoj zrakoplovnoj primjeni, uključujući metale, plastiku i kompozite. MIL-SPEC standardi uključuju zahtjeve za svojstva materijala, ispitivanje, obradu i kontrolu kvalitete.
• AS (Zrakoplovni standardi): AS standardi pokrivaju materijale koji se koriste u zrakoplovnoj industriji, uključujući metale, kompozite, plastiku i ljepila. AS standardi uključuju zahtjeve za svojstva materijala, ispitivanje, obradu i kontrolu kvalitete.
• NADCAP (National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program): NADCAP je globalni program akreditacije za dobavljače zrakoplovnog materijala. NADCAP akreditacija osigurava da dobavljači ispunjavaju stroge standarde kvalitete i performansi za materijale koji se koriste u zrakoplovnim aplikacijama.
• ISO (Međunarodna organizacija za standardizaciju): ISO razvija standarde za mnoge industrije, uključujući zrakoplovstvo. ISO standardi pokrivaju svojstva materijala, ispitivanje, obradu i kontrolu kvalitete, a naširoko se koriste u zrakoplovnoj industriji.

Svojstva materijala za zrakoplovstvo

Zrakoplovni materijali moraju imati posebna svojstva kako bi zadovoljili zahtjevne zahtjeve zrakoplovne industrije. Ovdje su neka od ključnih svojstava materijala potrebnih u primjenama u zrakoplovstvu:

• Čvrstoća: Zrakoplovni materijali moraju imati visoku čvrstoću kako bi izdržali velika naprezanja i opterećenja do kojih dolazi tijekom leta i kako bi osigurali sigurnost zrakoplova ili svemirske letjelice.
• Krutost: Zrakoplovni materijali moraju imati visoku krutost kako bi održali svoj oblik i bili otporni na deformacije pod opterećenjem, što pomaže u održavanju strukturalnog integriteta zrakoplova ili svemirske letjelice.
• Otpornost na zamor: Zrakoplovni materijali moraju imati dobru otpornost na zamor kako bi izdržali opetovano opterećenje i rasterećenje koje se događa tijekom leta i kako bi osigurali dugotrajnu izdržljivost zrakoplova ili svemirske letjelice.
• Otpornost na koroziju: Zračni i svemirski materijali moraju imati dobru otpornost na koroziju kako bi zaštitili od surovih uvjeta okoline tijekom leta, kao što je izloženost slanoj vodi, vlazi i kemikalijama.
• Otpornost na toplinu: Zrakoplovni materijali moraju imati dobru otpornost na toplinu kako bi izdržali visoke temperature tijekom leta i spriječili oštećenje zrakoplova ili svemirske letjelice.
• Niska toplinska ekspanzija: Zrakoplovni materijali moraju imati nisku toplinsku ekspanziju kako bi se smanjio rizik od promjena dimenzija zbog temperaturnih fluktuacija, koje mogu uzrokovati stres i deformaciju u materijalu.
• Niska gustoća: Zrakoplovni materijali moraju imati nisku gustoću kako bi se smanjila težina zrakoplova ili svemirske letjelice, što može poboljšati učinkovitost goriva i povećati nosivost.
• Električna vodljivost: Zrakoplovni materijali moraju imati specifična svojstva električne vodljivosti kako bi zadovoljili zahtjeve elektroničkih sustava koji se koriste u zrakoplovima ili svemirskim letjelicama.
• Otpornost na habanje: Zrakoplovni materijali moraju imati dobru otpornost na habanje kako bi izdržali trenje i habanje do kojih dolazi tijekom leta, posebno u pokretnim dijelovima kao što su motori i stajni trap.

Conclusion

Zaključno, odabir pravog materijala za primjenu u zrakoplovstvu zahtijeva temeljito razumijevanje zahtjeva za performansama, okolišnih uvjeta, težine, cijene, sigurnosti, dostupnosti i održivosti.

To je složen proces koji zahtijeva suradnju između inženjera, stručnjaka za materijale i dobavljača kako bi se osiguralo da odabrani materijal ispunjava sve zahtjeve i pruža tražene performanse i pouzdanost.

Open this in UX Builder to add and edit content