Was ist Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität? Vorteile und Verwendung

Aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit sind die Aluminiumsorten in der Luftfahrtindustrie weltweit gefragt. Die am häufigsten verwendeten Sorten sind die Serien 2000, 6000 und 7000. In diesem Artikel wird erläutert, was Aluminium in Luftfahrtqualität ist, wie es verwendet wird und welche Vorteile es bietet.

Was ist Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität?

Aluminiumlegierungen für die Luft- und Raumfahrt sind speziell entwickelte Legierungen, die für die Luft- und Raumfahrt zertifiziert sind. Diese Legierungen sind leicht und weisen eine höhere Streckgrenze auf, sodass sie großen Höhen und Temperaturschwankungen standhalten.

Zertifizierung und Standards

ASTM und ISO sind die Zertifizierungen und Standards, durch die Luft- und Raumfahrt-Al für die Luftfahrt zertifiziert wird.

Ist 6061 Aluminium für die Flugzeugindustrie geeignet?

Die 6000er-Serie gilt aufgrund ihrer Festigkeit, einfachen Be- und Verarbeitung sowie Korrosionsbeständigkeit als Luftfahrtaluminium.

Was ist Aluminium der 7000er-Serie für die Luft- und Raumfahrt?

Diese Serie enthält die Legierungen Zn, Cu und Mg. Diese Serie, insbesondere die Güte 7075, eignet sich für Anwendungen mit hoher Beanspruchung wie Flugzeugkomponenten usw.

Aus welchem ​​Metall bestehen Flugzeuge

Für die Herstellung der meisten Flugzeugteile werden Aluminium, Titan und rostfreier Stahl verwendet.

Was ist der Unterschied zwischen Aluminium und Flugzeugaluminium?

 Aluminium in Flugzeugqualität wird durch die Zugabe verschiedener Legierungselemente wie Al, Li, Zn und Cu hergestellt, die das Gewichtsgleichgewicht halten und für hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit sorgen.

Was ist Flugzeugaluminium?

Die am häufigsten verwendeten Güten sind 2024-T3, 6061-T6 und 7075-T6. Als Flugzeuggüte gelten hochfeste, korrosions- und ermüdungsbeständige Werkstoffe.

Aluminium-Bearbeitung für die Luft- und Raumfahrtindustrie Reno, NV

Risswachstumsbeständigkeit in Aluminium für die Luft- und Raumfahrt

Es kommen spezielle Behandlungen wie kontrollierte Überalterung bei hohen Temperaturen zum Einsatz. Dadurch wird die Beständigkeit gegen Ermüdungsrisswachstum in der Güteklasse 2024-T3 erhöht.

Schadenstoleranz im Flugzeugbau

Das Schadenstoleranzkonzept wird verwendet, um den Schaden an der Komponente zu analysieren. Wenn der Schaden unter einer kritischen Größe liegt, darf die Komponente im Betrieb bleiben, andernfalls wird ein Austausch angeordnet.

Kosten

Aufgrund der Legierungselemente, der engen Toleranzen und der strengen Produktionsnormen sind die Kosten für Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität hoch.

Eigenschaften von Aluminiumlegierungen für die Luft- und Raumfahrt

Die folgenden wichtigen Eigenschaften von Al werden diskutiert:

Schmelzpunkt

Der Schmelzpunkt von Al liegt bei 660 °C, sodass es für den Einsatz bei Temperaturen von 300–400 °C geeignet ist.

Wie stark ist Luft- und Raumfahrtaluminium?

Unter den Aluminiumsorten für die Luft- und Raumfahrt gilt 7075-T6 als hochfeste Al-Legierung. Seine Festigkeit von 74-78 kPsi entspricht fast der Festigkeit von Kohlenstoffstahl.

Verhältnis von Stärke zu Gewicht

Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität hat ein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. 7075-T6 ist beispielsweise eine hochfeste Legierung, die Kohlenstoffstahl sehr ähnlich ist, aber nur halb so viel wiegt.

Korrosionsbeständigkeit

Um die strengen Luftfahrtstandards zu erfüllen, werden Zn und Cr hinzugefügt, um die Korrosionsbeständigkeit weiter zu erhöhen.

Ermüdungsbeständigkeit

Um die Ermüdungsbeständigkeit von Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität zu erhöhen, werden Legierungselemente wie Cu, Zn usw. sowie Ausscheidungshärtungsbehandlungen eingesetzt.

Triebwerksgondel

Ermüdungsprüfung an Flugzeugkomponenten aus Aluminium

Bei der zerstörungsfreien Prüfung wird die Phased-Array-Ultraschallprüfung für Ermüdungstests in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. In dieser Forschungsarbeit wurde ein Ermüdungstest an einem Flügelholm aus 2024-T3-Aluminium durchgeführt.

CNC-Bearbeitbarkeit und Formbarkeit

Da in der Luft- und Raumfahrt ein sehr hohes Maß an Präzision erforderlich ist, ist die CNC-Bearbeitung aufgrund der hervorragenden mechanischen Eigenschaften von Aluminium sehr nützlich.

Schweiß- und Fügetechnik

Als Schweiß- und Verbindungstechniken kommen WIG-, MIG-, Widerstands-, Laser- und Reibschweißverfahren zum Einsatz. Die Stanzniettechnik (SPR) gilt als beste Verbindungstechnik für Al-Anwendungen.

Flugzeugextrusionen

In der Luft- und Raumfahrt werden häufig die Aluminiumsorten 2024, 6061 und 7075 extrudiert. Übliche Teile, die durch Extrusion hergestellt werden, sind Tragflächenholme und -stringer, Rumpfrahmen und Sitzschienen.

Vorteile von Aluminium für die Luft- und Raumfahrt

Aluminium ist ein ausgewogenes Material mit Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit. Es lässt sich ganz einfach in alle möglichen verrückten Designs formen. Es ist leicht, was den Kraftstoffverbrauch senkt, und hat ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Es lässt sich leicht bearbeiten und ist äußerst ermüdungsbeständig.

Häufig verwendete Aluminiumlegierungen in der Luft- und Raumfahrt

Nachfolgend werden einige der häufig verwendeten Güten für die Luft- und Raumfahrt erläutert:

2024-Legierung

Es handelt sich um eine hochfeste Legierung mit ausgezeichneter Zähigkeit und Dauerfestigkeit. Sie wird in Flugzeugrümpfen sowie in der Militärluftfahrt eingesetzt.

2014-Legierung

Es ist für seine Härte von 105 HB und seine Streckgrenze bekannt. Es wird häufig geschmiedet und extrudiert. Das wichtigste Legierungselement ist Cu, das seine Härte erhöht.

5052-Legierung

Es handelt sich um eine Legierung, in der Cr und Mn verwendet werden, um die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. Sie wird in der Schifffahrt eingesetzt.

6061-Legierung

Es ist bekannt für sein Festigkeits-Gewichts-Verhältnis sowie seine Schweiß- und Bearbeitbarkeitseigenschaften. Es wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie für Rumpfteile, Tragflächen usw. verwendet.

7050-Legierung

Diese Güte gehört zur dritten Generation von hochentwickeltem Aluminium. Sie ist für ihre hohe Bruchzähigkeit bekannt. Sie wird in Schotten und der Außenhaut von Flugzeugflügeln verwendet.

7068-Legierung

Es verfügt über die höchste Festigkeit aller in der Luft- und Raumfahrt verwendeten Aluminiumsorten, eine Streckgrenze von 700 MPa und eine ausgezeichnete Dauerfestigkeit.

7075-Legierung

Es ist mit Zink legiert und verfügt über ausgezeichnete Zähigkeit, gute Dauerfestigkeit und mäßige Bearbeitungseigenschaften, jedoch eine geringe Schweißbarkeit.

Weniger gebräuchliche Aluminiumlegierungen in der Luft- und Raumfahrt

Dies sind die weniger gebräuchlichen Aluminiumlegierungen, sie werden jedoch in der Flugzeugindustrie verwendet.

2219-Legierung

Diese Legierung zeichnet sich durch eine hohe Bruchzähigkeit aus und ist beständig gegen Spannungsrisskorrosion. Sie wird für die Außenhaut von Überschallflugzeugen verwendet.

6063-Legierung

Es ist schwächer als 6061, weshalb seine Verwendung in der Luft- und Raumfahrt sehr gering ist. In Architekturanwendungen wird es bevorzugt.

7475-Legierung

Aufgrund der hohen Kosten und des Schwierigkeitsgrades des Schweißens ist es in der Luft- und Raumfahrt weniger gebräuchlich.

Die Rolle der Wärmebehandlung bei der Verbesserung von Aluminiumlegierungen

Die Wärmebehandlung beeinflusst die Mikrostruktur von Aluminiumlegierungen. So wird beispielsweise durch Aushärtung die Widerstandsfähigkeit gegen Risswachstum erhöht.

Härtebezeichnungen (T3, T6 usw.) und ihr Einfluss auf die Eigenschaften

T3 bedeutet, dass Al einer Lösungsglühbehandlung unterzogen und anschließend kaltverformt wird. Dieser Prozess trägt dazu bei, eine mäßige Festigkeit und Duktilität zu erreichen. Die Härtebezeichnungen geben Auskunft darüber, wie diese Güten für welche Anwendungen behandelt werden.

Anwendungen von Aluminium in Luft- und Raumfahrzeugen

Aluminium in Flugzeugen

Bei Flugzeugen wird Aluminium in Fahrwerken (z. B. Streben), Flugzeugstrukturen (z. B. Flügeln) usw. und in Motorteilen (z. B. Gehäusen und Halterungen) verwendet.

Strebe

Aluminium in Raumfahrzeugen

In Raumfahrzeugen wird Al in Wärmeschutzsystemen, Kühlern usw. verwendet.

Unterschiede zwischen Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität und Flugzeugqualität

Der Luft- und Raumfahrtbereich umfasst sowohl Flugzeuge als auch Raumfahrzeuge. In diesem Bereich ist es wichtig, strenge Luft- und Raumfahrtstandards einzuhalten.

Flugzeugqualität wird hauptsächlich für Flugzeugstrukturen verwendet. Die Teile unterliegen den Normen der Luftfahrtindustrie.

Aluminium in Luftfahrtqualität vs. chirurgischer Stahl

In der Luft- und Raumfahrt sind geringes Gewicht und Festigkeit wichtige Faktoren. Im chirurgischen Bereich sind Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität wichtig.

Ist eine Uhr aus Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität gut?

Ja, aufgrund der guten Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit.

Wird für das iPhone 16 Aluminium in Luft- und Raumfahrtqualität verwendet?

Ja, iPhone behauptet, dass sie für den Rahmen und das elegante Finish des iPhone 16 Aluminium in Luftfahrtqualität verwendet haben. Tuofa CNC China spekuliert, dass es sich um eine hochfeste Legierung mit geringer Dichte handelt, wie etwa eine Aluminiumlegierung der 7000er-Serie.