
Aluminiumlegierungsluftfahrt -Schmieden Teile
Aluminiumlegierungen der Luft- und Raumfahrtveränderungen beziehen sich auf Schmiedet, die durch die Schmiedeprozesse unter Verwendung von Aluminiumlegierungsmaterialien erzeugt werden, die speziell für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt wurden. Diese Schmiedungen sind durch ihre präzisen Abmessungen, hohe mechanische Eigenschaften und hervorragende Korrosionsbeständigkeit gekennzeichnet.
1. Materialübersicht und Herstellungsprozess
Die Schmieden von Aluminiumlegierungen sind kritische strukturelle Komponenten in der Luft- und Raumfahrtindustrie, die für ihr Verhältnis von außergewöhnlicher Stärke zu Gewicht, hohe Zuverlässigkeit, hervorragende Ermüdungsleistung und Aufprallfestigkeit bekannt sind. Diese Komponenten werden durch präzise kontrollierte Stempelschmiedprozesse hergestellt, wodurch die Vorteile der Hochleistungs-Aluminiumlegierungen leistungsstark (wie 2xxx- und 7xxx-Serien) maximiert werden. Der Schmiedeprozess verfeinert die inneren Körner des Materials, verdichtet seine Struktur und erzeugt kontinuierliche Kornströmungsleitungen, die sich der Geometrie des Teils eng anpassen, wodurch die tragende Kapazität und Sicherheit von Teilen unter komplexen Lasten erheblich verbessert wird.
Gemeinsame Luft- und Raumfahrt -Aluminium -Legierungsklassen und deren Merkmale:2xxx-Serie (Al-Cu-Mg-System):
Typische Noten: 2014, 2024, 2618.
Eigenschaften: Hohe Stärke, hervorragende Ermüdungsleistung, gute Frakturzähigkeit. 2024 ist eine der am häufigsten verwendeten Noten. 2618 Legierung hält bei erhöhten Temperaturen eine gute Festigkeit bei.
Primärlegierungselemente: Kupfer (Cu), Magnesium (Mg), Mangan (MN).
7xxx-Serie (Al-Zn-Mg-Cu-System):
Typische Noten: 7050, 7075, 7475.
Eigenschaften: Ultrahohe Stärke, sehr hohe Ertragsfestigkeit, die stärksten Aluminiumlegierungen in Luft- und Raumfahrtanwendungen. 7050 und 7475 bieten eine bessere Frakturzähigkeit und Beständigkeit gegen Stresskorrosionsrisse (SCC) als 7075, während eine hohe Festigkeit aufrechterhalten wird.
Primärlegierungselemente: Zink (Zn), Magnesium (mg), Kupfer (Cu), Chrom (Cr) oder Zirkonium (ZR).
8xxx-Serie (Al-Li-System):
Typische Noten: 2099, 2195, 2050.
Eigenschaften: Luft- und Raumfahrtlegierungen der nächsten Generation mit geringerer Dichte und höherem Modul, wodurch die Verhältnisse über die Gewicht und die Steifheit zu Gewicht signifikant verbessert und gleichzeitig eine hervorragende Ermüdungsleistung und die Schadenstoleranz aufrechterhalten wird.
Primärlegierungselemente: Lithium (li), Kupfer (Cu), Magnesium (Mg), Zink (Zn).
Grundmaterial:
Aluminium (Al): Gleichgewicht
Kontrollierte Verunreinigungen:
Die strenge Kontrolle von Verunreinigungselementen wie Eisen (Fe) und Silizium (SI) wird beibehalten, um eine hohe metallurgische Sauberkeit zu gewährleisten, wodurch die Bildung schädlicher, grobe intermetallische Verbindungen verhindert wird, wodurch die mechanischen Eigenschaften und die Schadenstoleranz optimiert werden.
Herstellungsprozess (für Luft- und Raumfahrtgipfel): Der Produktionsprozess für Luft- und Raumfahrt -Würfel ist äußerst streng und komplex und erfordert eine genaue Kontrolle in jeder Phase, um die höchste Qualität und Zuverlässigkeit der Produkte zu gewährleisten und die strengen Standards der Luftfahrtindustrie zu erfüllen.
Auswahl und Zertifizierung der Rohstoffmaterial:
Schmiedensnoten der Luft- und Raumfahrtklasse werden ausgewählt. Alle Rohstoffe müssen mit einer vollständigen Rückverfolgbarkeitsdokumentation enthalten sein, einschließlich Wärmezahl, chemischer Zusammensetzung, interner Korngröße, Ultraschallinspektionsberichte usw.
Die strenge Analyse der chemischen Zusammensetzung sorgt für die Einhaltung der Luft- und Raumfahrtstandards wie AMS, MIL, BAC, ASTM.
Schneiden und Vorbehandlung:
Billets werden genau berechnet und gemäß der komplexen geometrischen Form und der endgültigen dimensionalen Anforderungen des Teils geschnitten. Eine Vorhitzebehandlung kann einbezogen werden, um die Plastizität der Billet zu optimieren.
Heizung:
Billets sind in fortschrittlichen Schmiedensöfen mit extrem hoher Temperaturgleichmäßigkeit genau erhitzt. Die Einheitlichkeit der Ofentemperatur muss den Standards der AMS 2750E Klasse 1 oder 2 entsprechen, um eine lokale Überhitzung oder Unterhitzung zu verhindern. Der Heizungsprozess wird häufig unter einer inerten Atmosphäre oder mit einem speziellen Beschichtungsschutz durchgeführt, um die Oxidation zu verringern.
Die Schmieden Formation:
Das Schmieden mit mehreren Passmotoren wird unter Verwendung großer hydraulischer Pressen oder Schmieden von Hämmern durchgeführt. Fortgeschrittene CAE -Simulationstechniken (z. B. Deform) werden im Design verwendet, um den Metallstrom genau vorherzusagen, um sicherzustellen, dass die Kornströmungsleitungen mit den Hauptspannungsrichtungen des Teils übereinstimmen, Falten, unvollständige Füllung oder Querkornströmung vermeiden.
Voraberziehung, Schmieden und Präzisionsschmieden: In der Regel beinhaltet komplexe Schritte der Vorabstufung (Vorbereitung eines rauen Leerzeichens), Fertighülle (feine Formung) und Präzisionsschmieden (hohe Genauigkeit, Nah-NET-Gestalt). Jeder Schritt steuert die Verformungsmenge, die Verformungsrate und die Temperatur ausschließlich, um die interne Struktur zu optimieren.
Trimmen und Schlagen:
Nach dem Schmieden wird überschüssiger um die Peripherie des Schmiedens entfernt. Für Teile mit inneren Hohlräumen oder Löchern können Stanzvorgänge erforderlich sein.
Wärmebehandlung:
Lösungswärmebehandlung: Mit präzise kontrollierter Temperatur und Zeit durchgeführt, um eine vollständige Auflösung von Legierungselementen zu gewährleisten. Temperaturgleichmäßigkeit (± 3 Grad) und die Ablagerungsübertragungszeit (typischerweise weniger als 15 Sekunden) sind kritisch.
Quenching: Schnelle Kühlung von der Lösungstemperatur, typischerweise durch Wasserlöschung oder Polymerlöschung. Bei großgrößten oder komplexförmigen Teilen kann Stepped Quenching oder verzögertes Löschen verwendet werden, um die Restspannung oder Verzerrung zu verringern.
Alterungsbehandlung: Einstufige oder mehrstufige künstliche Alterung wird gemäß den Anforderungen der Legierung der Note und der endgültigen Leistungsleistung durchgeführt.
T6 Temperament: Bietet maximale Stärke.
T73/T7351/T7451/T7651 Tempel: Für die 7xxx -Serie wird Überupung verwendet, um die Resistenz gegen Spannungskorrosionsrisse (SCC) und die Peeling -Korrosion zu verbessern, was eine obligatorische Anforderung für Luft- und Raumfahrtanwendungen darstellt.
Stressabbau:
Nach der Wärmebehandlung werden die Schmiedetypen typischerweise einer Zug- oder Kompressionsspannung (z. B. TXX51 -Serie) ausgesetzt, um die Quenching -Restspannung signifikant zu verringern, die nachfolgende Bearbeitungsverzerrung zu minimieren und die dimensionale Stabilität zu verbessern.
Finishing & Inspektion:
Entgraben, Schusswende (verbessert die Ermüdungsleistung der Oberflächen), die Überprüfungen der Oberflächenqualität, die dimensionale Inspektion.
Es werden umfassende, zerstörerte Tests und mechanische Eigenschaftstests durchgeführt, um sicherzustellen, dass das Produkt den Luft- und Raumfahrtstandards entspricht.
2. Mechanische Eigenschaften von Aluminiumlegierungs -Luftfahrt -Schmiedeteilen
Die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungs -Luftfahrt -Schmiedeteilen sind entscheidend zu ihrer weit verbreiteten Verwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Diese Eigenschaften haben strenge bestimmte Werte in Längsschnitt- (L), Quer- (LT )- und Kurztransverse (ST) -Richtungen, um eine effektive Kontrolle der Anisotropie zu gewährleisten.
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Eigenschaftstyp |
2024- T351 Typischer Wert |
7050- T7451 Typischer Wert |
7075- T7351 Typischer Wert |
2050- T851 Typischer Wert |
Testrichtung |
Standard |
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Ultimative Zugfestigkeit (UTS) |
440-480 MPA |
500-540 MPA |
480-520 MPA |
550-590 MPA |
L/lt/st |
ASTM B557 |
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Ertragsfestigkeit (0. 2% ys) |
300-330 MPA |
450-490 MPA |
410-450 MPA |
510-550 MPA |
L/lt/st |
ASTM B557 |
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Dehnung (2 Zoll) |
10-18% |
8-14% |
10-15% |
8-12% |
L/lt/st |
ASTM B557 |
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Brinell Härte |
120-135 Hb |
145-160 Hb |
135-150 Hb |
165-180 Hb |
N/A |
ASTM E10 |
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Ermüdungsstärke (10⁷ Zyklen) |
140-160 MPA |
150-180 MPA |
140-170 MPA |
170-200 MPA |
N/A |
ASTM E466 |
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Frakturzähigkeit K1C |
30-40 mpa√m |
35-45 mpa√m |
28-35 mpa√m |
30-40 mpa√m |
N/A |
ASTM E399 |
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Scherfestigkeit |
270-300 MPA |
300-330 MPA |
280-310 MPA |
320-350 MPA |
N/A |
ASTM B769 |
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Young's Modul |
73.1 GPA |
71 GPA |
71 GPA |
74,5 GPA |
N/A |
ASTM E111 |
Einheitlichkeit der Eigenschaft und Anisotropie:
Luft- und Raumfahrt -Würfel haben strenge Anforderungen an Einheitlichkeit und Anisotropie von Immobilien. Durch fortschrittliche Schmiedensprozesse und die Designer kann der Getreidefluss genau kontrolliert werden, um optimale Eigenschaften in kritischen Belastungsrichtungen zu erreichen.
Luft- und Raumfahrtstandards setzen in der Regel eindeutige minimale garantierte Werte für mechanische Eigenschaften in LT-, LT- und ST -Richtungen ein, um sicherzustellen, dass das Teil in allen Orientierungen eine ausreichende Stärke und Zähigkeit aufweist.
3.. Mikrostruktureigenschaften
Die Mikrostruktur von Aluminiumlegierungen der Luft- und Raumfahrt -Schmiedeturungen ist die grundlegende Garantie für ihre hohe Stärke, Zähigkeit, Ermüdungsleistung und Schadenstoleranz.
Wichtige mikrostrukturelle Merkmale:
Raffinierte, einheitliche und dichte Kornstruktur:
Der Schmiedeprozess bricht vollständig grobe As-Cast-Körner ab, bildet feine, gleichmäßige und dichte umkristallisierte Körner und beseitigt Gussfehlern wie Porosität und Schrumpfung. Die durchschnittliche Korngröße wird normalerweise innerhalb eines bestimmten Bereichs streng gesteuert, um die mechanischen Eigenschaften der Gesamt -Eigenschaften zu optimieren.
Dispersoids, die durch Legierungselemente wie CR, Mn und Zr (in einigen Klassen) gebildet werden, stecken die Korngrenzen effektiv und hemmen übermäßiges Kornwachstum und Rekristallisation.
Kontinuierlicher Getreidefluss, der der Teilform sehr entspricht:
Dies ist der Kernvorteil von Aerospace -Diegiettungen. Wenn das Metall plastisch innerhalb der Würfelhöhle fließt, sind seine Körner länglich und bilden kontinuierliche faserige Strömungslinien, die sich den komplexen externen und inneren Strukturen des Teils eng anpassen.
Diese Kornströmungsausrichtung mit der primären Spannungsrichtung des Teils unter tatsächlichen Betriebsbedingungen überträgt effektiv Lasten und verbessert die Ermüdungsleistung des Teils signifikant, die Aufprallzähigkeit, die Frakturzähigkeit und die Stresskorrosionsrisswiderstand in kritischen Bereichen (z. B. Ecken, Verbindungslöcher, variierende Querabschnitte).
Präzise Kontrolle der Stärkung der Phasen (Niederschläge):
Nach Lösungswärmebehandlung und mehrstufiger Alterung schließen sich die Stärkung der Phasen (z. B. Al₂cumg, mgzn₂) in der Aluminiummatrix mit optimaler Größe, Morphologie und Verteilung gleichmäßig aus.
Für die 7xxx -Serie zielen alternde Behandlungen (z. B. T73, T74, T76 Tempern) darauf ab, die Korrosionskorrosionsrisse (SCC) effektiv zu verbessern, und die Korrosionsbeständigkeit des Peelings durch Kontrolle der Art der Niederschläge und der Morphologie von Korngrenzen (Verkohlung, Diskontinuität) selbst bei der Belastung einer Spitzenkraft.
Hohe metallurgische Sauberkeit:
Die strenge Kontrolle von Verunreinigungselementen wie Eisen (Fe) und Silizium (SI) vermeidet die Bildung von groben, spröden intermetallischen Verbindungen, wodurch die Zähigkeit, Ermüdungslebensdauer des Materials und die Toleranz des Materials gewährleistet werden. Luft- und Raumfahrtmützungen erfordern in der Regel extrem geringe Maßstäbe an nicht-metallischen Einschlüssen.
4. Dimensionale Spezifikationen und Toleranzen
Aluminiumlegierungen der Luft- und Raumfahrt -Schmiedung erfordern normalerweise hohe Genauigkeit und strenge dimensionale Toleranzen, um die nachfolgende Bearbeitung zu minimieren und Kosten und Vorlaufzeiten zu senken.
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Parameter |
Typischer Größenbereich |
Luft- und Raumfahrt -Schmieden -Toleranz (z. B. AMS 2770) |
Präzisionsbearbeitungstoleranz |
Testmethode |
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MAX -Hüllkurve Dimension |
100 - 3000 mm |
± 0. 5% oder ± 1,5 mm |
± {{0}}. {{1} ± 0,2 mm |
CMM/Laser -Scan |
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Min -Wandstärke |
3 - 100 mm |
± 0. 8 mm |
± {{0}}. {{1} ± 0,3 mm |
CMM/Dicke |
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Gewichtsbereich |
0. 1 - 500 kg |
±3% |
N/A |
Elektronische Skala |
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Oberflächenrauheit (geschmiedet) |
Ra 6. 3 - 25 μm |
N/A |
Ra 0. 8 - 6. 3 μm |
Profilometer |
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Ebenheit |
N/A |
0. 25 mm/100mm |
0. 05 mm/100mm |
Flachnessanzeige/CMM |
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Senkrechte |
N/A |
0. 25 Grad |
0. 05 Grad |
Winkelmesser/CMM |
Anpassungsfähigkeit:
Aerospace -Diegutungen werden in der Regel hochmobil, entworfen und hergestellt basierend auf 3D -Modellen (CAD -Dateien) und detaillierten technischen Zeichnungen, die von Flugzeugherstellern bereitgestellt werden.
Die Hersteller besitzen volle Fähigkeiten, die aus dem Design, Schmieden, Wärmebehandlung, Stressabbau bis hin zur endgültigen Präzisionsbearbeitung und Oberflächenbehandlung.
5. Temperaturbezeichnungen und Wärmebehandlungsoptionen
Die Eigenschaften von Luft- und Raumfahrt -Aluminiumlegierungen hängen vollständig von einer präzisen Wärmebehandlung ab. Luft- und Raumfahrtstandards haben äußerst strenge Vorschriften für den Wärmebehandlungsprozess.
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Temperaturcode |
Prozessbeschreibung |
Typische Anwendungen |
Schlüsselmerkmale |
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O |
Voll geglüht, weich |
Zwischenzustand vor weiterer Verarbeitung |
Maximale Duktilität, einfach für Kaltarbeit |
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T3/T351 |
Lösungswärme behandelt, kalt bearbeitet, natürlich gealtert, gestreckte Stressberatung |
2xxx -Serie, hohe Festigkeit, hohe Schadenstoleranz |
Hohe Stärke, gute Zähigkeit, reduzierter Reststress |
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T4 |
Lösungswärme behandelt, dann natürlich gealtert |
Anwendungen, die keine maximale Stärke erfordern, gute Duktilität |
Mäßige Festigkeit, die für Teile verwendet wird, die eine hohe Formbarkeit erfordern |
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T6/T651 |
Lösungswärme behandelt, künstlich gealtert, gestreckte stressgereichte |
6xxx -Serie Allgemeine hohe Stärke, 7xxx -Serie höchste Stärke (aber sccempfindlich) |
Hohe Festigkeit, hohe Härte, niedriger Reststress |
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T73/T7351 |
Lösungswärme behandelt, übersagter, gestreckter stressgereicherer |
7xxx -Serie, hoher SCC -Widerstand, hohe Schadenstoleranz |
Hohe Festigkeit, optimale SCC -Resistenz, niedriger Restspannung |
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T74/T7451 |
Lösungswärme behandelt, übersagter, gestreckter stressgereicherer |
7xxx -Serie, besserer SCC -Widerstand als T6, niedriger als T73, höhere Festigkeit als T73 |
Guter SCC- und Peeling -Widerstand, hohe Festigkeit |
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T76/T7651 |
Lösungswärme behandelt, übersagter, gestreckter stressgereicherer |
7xxx -Serie, besserer Peeling -Widerstand als T73, mittelschwerer SCC -Widerstand |
Gute Peelingresistenz, hohe Festigkeit |
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T8/T851 |
Lösungswärme behandelt, kalt bearbeitet, künstlich gealtert, gestreckte Stressberatung |
2xxx-Serie Li-Alloys, höchste Stärke und Modul |
Endfestigkeit und Steifheit, geringer Reststress |
Anleitung zur Temperaturauswahl:
2xxx -Serie: Häufig in T351 (z. B. 2024) oder T851 (z. B. 2050, 2099) ausgewählt, um eine hervorragende Ermüdungsleistung und Schadenstoleranz zu erzielen.
7xxx -Serie: Abhängig von den Anforderungen an Spannungskorrosionsrisse (SCC) und Peeling-Korrosion werden T7351, T7451- oder T7651-Gemüter ausgewählt, wodurch eine gewisse Spitzenfestigkeit geopfert wird, um eine langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten. 7075 im T6-Temperament wird selten direkt für primäre Luft- und Raumfahrtstrukturen verwendet.
6. Merkmale für Bearbeitung und Herstellung
Luft- und Raumfahrt Aluminiumlegierung Die Schmiedungen erfordern normalerweise eine umfassende Präzisionsbearbeitung, um die komplexen Geometrien und die hohe dimensionale Genauigkeit des letzten Teils zu erreichen.
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Betrieb |
Werkzeugmaterial |
Empfohlene Parameter |
Kommentare |
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Drehen |
Carbide, PCD -Tools |
Vc {{0}} m/min, f =0. 1-1. 0 mm/rev |
Hohe Geschwindigkeit, hohe Futtermittel, ausreichende Kühlung, Anti-Built-Up-Kante |
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Mahlen |
Carbide, PCD -Tools |
Vc =300-1500 m/min, fz =0. 08-0. 5 mm |
Hochgeschwindigkeits-Spindel, hochrangige Maschine, Aufmerksamkeit für die Chip-Evakuierung, multi-achse-Bearbeitung |
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Bohren |
Carbid, beschichtetes HSS |
Vc =50-200 m/min, f =0. 05-0. 3 mm/rev |
Dedizierte Bohrer, durchkühltes bevorzugte, strenge Lochtoleranz |
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Tippen |
HSS-E-PM |
Vc =10-30 m/min |
Qualitätsschneidflüssigkeit, verhindert das Riss der Gewinde, eine hohe dimensionale Genauigkeit erforderlich |
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Schweißen |
Fusionsschweißen nicht empfohlen |
2xxx/7xxx -Serie haben eine schlechte Schweißbarkeit der Fusion, anfällig für Risse und Festigkeitsverlust |
Luft- und Raumfahrtteile priorisieren mechanische Verbindung oder FSW; Reparaturschweißen der Behandlung nach der Hitze ist selten |
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Oberflächenbehandlung |
Anodisierung, Konversionsbeschichtung, Schussgefühle |
Anodisierung (Schwefel/Chromsäure), geeignet für Korrosionsschutz und Beschichtungsadhäsion |
Das Schusspening verbessert die Ermüdungslebensdauer, vielfältige Beschichtungssysteme |
Herstellung Guidance:
Verarbeitbarkeit: Luft- und Raumfahrt-Aluminium-Legierungs-Schmiedungen haben im Allgemeinen eine gute Bearbeitbarkeit, aber hochfeste Noten (z. B. 7xxx, 8xxx-Serie) erfordern höhere Schnittkräfte, fordern maximale Werkzeuge mit hoher Rigidität und spezialisierte Schneidwerkzeuge. Die multi-achse-Bearbeitung ist häufig.
Reststressmanagement: Schmiedetaten, insbesondere nach dem Löschen, haben interne Restbelastungen. Luft- und Raumfahrtteile verwenden häufig das TXX51-Temperament (Zugspannungstemperatur). Während der Bearbeitung sollten Strategien wie symmetrisches Schneiden und Schichtschneiden angewendet werden, und die Berücksichtigung der rauen Bearbeitung nach Wärmebehandlung, dann der Spannungsablösung, gefolgt von Präzisionsbearbeitung.
Schweißbarkeit: Traditionelles Fusionsschweißen wird selten für primäre Luft- und Raumfahrt-tragende Aluminiumlegierungskomponenten verwendet. Sie verlassen sich in erster Linie auf mechanische Verbindungen (z. B. Hi-Lok-Verschlüsse, Nieten) oder Festkörperschweißen (z.
Qualitätskontrolle: Strenge In-Prozess- und Offline-Inspektion von Abmessungen, geometrischen Toleranzen, Oberflächenrauheit und Defekte während der Bearbeitung.
7. Korrosionsbeständigkeits- und Schutzsysteme
Die Korrosionsresistenz von Luft- und Raumfahrt -Aluminiumlegierungen ist einer ihrer kritischen Leistungsindikatoren, insbesondere angesichts ihrer Resistenz gegen Stresskorrosionsrisse (SCC) und Peeling -Korrosion in verschiedenen Umgebungen.
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Korrosionstyp |
2xxx -Serie (T351) |
7075 (T6) |
7075 (T7351) |
2050 (T851) |
Schutzsystem |
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Atmosphärische Korrosion |
Gut |
Gut |
Exzellent |
Gut |
Anodisierung oder keinen besonderen Schutz benötigt |
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Meerwasserkorrosion |
Mäßig |
Mäßig |
Gut |
Mäßig |
Anodierende, Hochleistungsbeschichtungen, galvanische Isolation |
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Spannungskorrosionsrisse (SCC) |
Mäßig empfindlich |
Hochempfindlich |
Sehr geringe Empfindlichkeit |
Sehr geringe Empfindlichkeit |
Wählen Sie T7351/T851 Temperament oder kathodischer Schutz |
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Peeling -Korrosion |
Sehr geringe Empfindlichkeit |
Mäßig empfindlich |
Sehr geringe Empfindlichkeit |
Sehr geringe Empfindlichkeit |
Wählen Sie spezifische Temperaturen, Oberflächenbeschichtung aus |
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Intergranulare Korrosion |
Sehr geringe Empfindlichkeit |
Mäßig empfindlich |
Sehr geringe Empfindlichkeit |
Sehr geringe Empfindlichkeit |
Wärmebehandlungskontrolle |
Korrosionsschutzstrategien:
Legierung und Temperaturauswahl: In der Luft- und Raumfahrt, für hochfeste Aluminiumlegierungen, übertragenen Tempern (z.
Oberflächenbehandlung:
Anodisierung: Die häufigste und effektivste Schutzmethode, die einen dichten Oxidfilm auf der Schmiedeoberfläche bildet und Korrosion und Verschleißfestigkeit verbessert. Chromsäure -Anodisierung (CAA) oder Schwefelsäure -Anodisierung (SAA) werden häufig verwendet, gefolgt von Versiegelung.
Chemische Umwandlungsbeschichtungen: Servieren Sie als gute Primer für Farben oder Klebstoffe und bieten zusätzlichen Korrosionsschutz.
Hochleistungsbeschichtungssysteme: Epoxid, Polyurethan oder andere Hochleistungs-Korrosionsbeschichtungen werden in bestimmten oder harten Umgebungen aufgetragen.
Galvanisches Korrosionsmanagement: Bei Kontakt mit inkompatiblen Metallen müssen strenge Isolationsmaßnahmen (z. B. nicht leitende Dichtungen, Isolierbeschichtungen, Dichtungsmittel) eingenommen werden, um galvanische Korrosion zu verhindern.
8. Physikalische Eigenschaften für das technische Design
Die physikalischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen der Luft- und Raumfahrt -Würfel sind kritische Eingabedaten im Flugzeugdesign, die das strukturelle Gewicht, die Leistung und die Sicherheit des Flugzeugs beeinflussen.
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Eigentum |
2024- T351 Wert |
7050- T7451 Wert |
7075- T7351 Wert |
2050- T851 Wert |
Entwurfsprüfung |
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Dichte |
2,78 g/cm³ |
2,80 g/cm³ |
2,81 g/cm³ |
2,68 g/cm³ |
Leichtes Design, Schwerkraftkontrolle |
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Schmelzbereich |
500-638 Grad |
477-635 Grad |
477-635 Grad |
505-645 Grad |
Wärmebehandlung und Schweißfenster |
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Wärmeleitfähigkeit |
121 W/m·K |
130 W/m·K |
130 W/m·K |
145 W/m·K |
Wärmemanagement, Wärmeableitungsdesign |
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Elektrische Leitfähigkeit |
30% IACs |
33% IACs |
33% IACs |
38% IACs |
Elektrische Leitfähigkeit, Blitzschlagschutz |
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Spezifische Wärme |
900 J/kg · k |
960 J/kg · k |
960 J/kg · k |
920 J/kg · k |
Thermische Trägheit, Berechnung der thermischen Schockreaktion |
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Wärmeausdehnung (CTE) |
23.2 ×10⁻⁶/K |
23.6 ×10⁻⁶/K |
23.6 ×10⁻⁶/K |
22.0 ×10⁻⁶/K |
Dimensionale Änderungen aufgrund von Temperaturschwankungen, Verbindungsdesign |
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Young's Modul |
73.1 GPA |
71 GPA |
71 GPA |
74,5 GPA |
Struktursteifigkeit, Deformation und Vibrationsanalyse |
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Poissons Verhältnis |
0.33 |
0.33 |
0.33 |
0.33 |
Strukturanalyseparameter |
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Dämpfungskapazität |
Niedrig |
Niedrig |
Niedrig |
Niedrig |
Vibration und Rauschkontrolle |
Konstruktionsüberlegungen:
Ultimative Stärke zu Gewicht und Steifheit zu Gewicht: Luft- und Raumfahrt-Aluminium-Schmiedungen sind von zentraler Bedeutung für das Erreichen von Flugzeugen und hohen strukturellen Effizienz, wobei die Li-Alloys (8xxx-Serien) diesbezüglich hervorragende Leistungen erbringen.
Schadenstoleranzdesign: Über Stärke hinaus priorisieren die Luft- und Raumfahrtteile die Schadenstoleranz und die Ermüdungsleistung und müssen die Materialien selbst bei vorhandenen Mängel sicher abschneiden. Die feinen Körner und der kontinuierliche Getreidefluss von Schmiedungen sind dafür von entscheidender Bedeutung.
Betriebstemperaturbereich: Luft- und Raumfahrt -Aluminiumlegierungen sind nicht stark temperaturbeständig und beschränkt sich typischerweise auf Betriebstemperaturen unter 120-150 Grad. Bei höherer Temperaturanwendungen müssen Titanlegierungen oder Verbundwerkstoffe berücksichtigt werden.
Fertigungskomplexität: Luft- und Raumfahrtvergeistungen haben komplexe Formen, die extrem hohe Anforderungen an die Design- und Herstellungsprozesse erfordern und häufig mehrere Schmiedenspässe und Präzisionsbearbeitung beinhalten.
9. Qualitätssicherung und Tests
Qualitätssicherung und Prüfung von Aluminiumlegierungen der Luft- und Raumfahrt -Schmiedelemente sind Kernelemente der Sicherheit der Luftfahrtindustrie und müssen die strengsten Branchenstandards und Kundenspezifikationen einhalten.
Standard -Testverfahren:
Voller Lebenszyklus -Rückverfolgbarkeit: Jede Stufe von der Rohstoffbeschaffung bis zur endgültigen Lieferung muss detaillierte Datensätze und nachführbare Dokumentationen enthalten, einschließlich Wärmenummer, Produktionsdatum, Prozessparameter, Testergebnisse usw.
Rohstoffzertifizierung:
Chemische Zusammensetzungsanalyse (optisches Emissionsspektrometer, ICP), um die Einhaltung von AMS-, MIL-, BAC- und anderen Luft- und Raumfahrtmaterialspezifikationen zu gewährleisten.
Interne Defektinspektion: 100% Ultraschalltests (UT), um sicherzustellen, dass Billets frei von Gussfehlern und Einschlüssen sind.
Schmiedeprozessüberwachung:
Echtzeitüberwachung und Aufzeichnung von Ofentemperatur, Schmiedenstemperatur, Druck, Verformungsmenge, Verformungsrate, Würfeltemperatur und anderen Parametern.
In-Process/Offline-Zufallsprüfung der Schmiedensform und -abmessungen, um die Einhaltung der Vorab- und Fertigstellungsanforderungen zu gewährleisten.
Überwachung des Wärmebehandlungsprozesses:
Genauige Kontrollsteuerung und Aufzeichnung der Ofentemperatur Gleichmäßigkeit (Einhaltung der AMS 2750E -Klasse 1), der Temperatur und der Agitationsintensität der Medien, der Quenchtransferzeit und anderen Parametern.
Kontinuierliche Aufzeichnung und Analyse von Temperatur-/Zeitkurven.
Analyse der chemischen Zusammensetzung:
Überprüfung der chemischen Zusammensetzung der Batch-Zusammensetzung der endgültigen Schmieden.
Mechanische Eigenschaftstests:
Zugprüfung: Proben, die in L, LT und ST -Anweisungen entnommen wurden, streng auf UTS, YS, EL gemäß den Standards getestet, um sicherzustellen, dass die minimalen garantierten Werte erfüllt werden.
Härteprüfung: Mehrpunktmessungen zur Bewertung der Gleichmäßigkeit und zur Korrelation mit Zugeigenschaften.
Impact -Test: Charpy V-Notch-Impact-Test bei Bedarf.
Fraktur -Zähigkeitstests: K1C- oder JIC -Test auf kritische Komponenten, ein Schlüsselparameter für die Toleranzdesign von Luft- und Raumfahrtschaden.
SCC -Tests (Stresskorrosionsrisse):
Alle Aerospace Forgings (außer T6) der Aerospace-Serie 7xxx und der 8xxx-Serie sind obligatorisch einer SCC-Sensitivitätstest (z. B. C-Ring-Test, ASTM G38/G39), um sicherzustellen, dass bei bestimmten Spannungsniveaus keine SCC auftritt.
Zerstörungsfreie Tests (NDT):
Ultraschalltests (UT): 100% interne Defektinspektion für alle kritischen tragenden Schmieden (gemäß AMS 2154 Standard, Klasse AA oder Klasse A), um keine Porosität, Einschlüsse, Delaminationen, Risse usw. sicherzustellen, usw.
Durchdringungstest (PT): 100% Oberflächeninspektion (gemäß AMS 2644 Standard), um oberflächliche Defekte zu erkennen.
Wirbelstromtests (ET): Erkennt Oberflächen- und nahezu Oberflächenfehler sowie materielle Gleichmäßigkeit.
Röntgenuntersuchungen (RT): Röntgen- oder Gammastray-Inspektion für bestimmte Bereiche.
Mikrostrukturanalyse:
Metallographische Untersuchung zur Bewertung der Korngröße, der Korndurchflusskontinuität, des Umkristallisationsgrades, zur Ausfällung von Morphologie und Verteilung, insbesondere Merkmalen von Korngrenzen, die die Einhaltung der Luft- und Raumfahrtstandards für die Mikrostruktur feststellen.
Dimensions- und Oberflächenqualitätsprüfung:
Präzise 3D -dimensionale Messung unter Verwendung von Koordinatenmessmaschinen (CMM) oder Laserscanning, um die dimensionale Genauigkeit und geometrische Toleranzen komplexer Formen zu gewährleisten.
Oberflächenrauheit, visuelle Defektinspektion.
Standards und Zertifizierungen:
Hersteller müssen AS9100 (Aerospace Quality Management System) zertifiziert sein.
Produkte müssen strenge Luft- und Raumfahrtstandards wie AMS (Luft- und Raumfahrtmaterialspezifikationen), MIL (militärische Spezifikationen), BAC (Boeing Aircraft Company), Airbus, SAE Aerospace Standards, ASTM usw. entsprechen.
EN 10204 Typ 3.1 oder 3.2 Materialtestberichte können bereitgestellt werden, und eine unabhängige Zertifizierung von Drittanbietern kann auf Kundenanfrage arrangiert werden.
10. Anwendungen und Entwurfsüberlegungen
Aluminiumlegierungen der Luft- und Raumfahrt -Würfel sind unverzichtbare Komponenten in Flugzeugstrukturen aufgrund ihrer beispiellosen Kombination aus Leistung, die in Teilen mit ultimativen Anforderungen an Kraft, Gewicht, Zuverlässigkeit und Sicherheit häufig verwendet wird.
Primäre Anwendungsbereiche:
Flugzeugrumpfstruktur: Schotte, Stringerverbindungen, Hautschmelse, Kabinen-Türrahmen, Fensterrahmen und andere primäre tragende Strukturen.
Flügelstruktur: Rippen, Spar -Ausstattungen, Klappenspuren, Querruderkomponenten, Pylonbefestigungen.
Fahrradsystem: Hauptfahrwerkstreben, Verknüpfungen, Radnaben, Bremskomponenten und andere kritische Hochlastenteile.
Motorkomponenten: Motorhalterungen, Kleiderbügel, Lüfterblattwurzeln (bestimmte Modelle), Kompressorscheiben (frühe Designs).
Hubschrauberkomponenten: Rotorkopfkomponenten, Getriebegehäuse, Verbindungsstäbe.
Waffensysteme: Raketenkörperstrukturen, Launcher -Komponenten, Präzisionsinstrumentenklammern.
Satelliten und Raumschiffe: Strukturrahmen, Anschlüsse.
Designvorteile:
Ultimative Stärke zu Gewicht und Steifheit zu Gewicht: Direkt zur Gewichtsreduzierung von Flugzeugen, zur erhöhten Nutzlast und zur Kraftstoffeffizienz beitragen.
Hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit: Der Schmiedeprozess beseitigt Gussfehler und bietet eine hervorragende Lebensdauer der Müdigkeit, Frakturzähigkeit und Stresskorrosionsrisswiderstand und erfüllt die strenge Schadenstoleranz und die Lufttüchtigkeit der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Integration komplexer Formen: Die Schmiede kann nahezu netzförmige komplexe Geometrien erzeugen, wobei mehrere Funktionen integriert werden und die Kosten für die Teilzahl und die Montagekosten gesenkt werden.
Hervorragende Ermüdungsleistung: Entscheidend für Komponenten, die wiederholten Lasten in Flugzeugen ausgesetzt sind.
Entwurfsbeschränkungen:
Hohe Kosten: Rohstoffkosten, die Kosten für die Entwicklung der Entwicklung und die Kosten für Präzisionsbearbeitungen sind relativ hoch.
Vorlaufzeit der Fertigung: Die Schmiedens- und Wärmebehandlungszyklen für das Design, die Herstellung und das mehrpassende Zyklen für komplexe Luft- und Raumfahrt können langwierig sein.
Größenbeschränkungen: Schmiedeabmessungen sind durch die Tonnage der Schmiedegeräte begrenzt.
Schlechte Schweißbarkeit: Herkömmliche Verschiebungsschweißmethoden werden im Allgemeinen nicht für primäre Luft- und Raumfahrtstrukturen verwendet.
Hochtemperaturleistung: Aluminiumlegierungen stehen im Allgemeinen nicht hohen Temperaturen, wobei die Betriebstemperaturen unter 120-150 Grad begrenzt sind.
Wirtschafts- und Nachhaltigkeitsüberlegungen:
Gesamtlebenszykluswert: Obwohl die anfänglichen Kosten hoch sind, bieten die Schmied der Luft- und Raumfahrtmediens erhebliche wirtschaftliche Vorteile gegenüber ihrem gesamten Lebenszyklus, indem sie die Flugzeugleistung, die Sicherheit, die Lebensdauer der Lebensdauer und die geringeren Wartungskosten verbessert.
Effizienz der Materialnutzung: Fortgeschrittene Nah-NET-Forging-Schmiedetechnologie und Präzisionsbearbeitung minimieren Materialabfälle.
Umweltfreundlichkeit: Aluminiumlegierungen sind sehr recycelbar und entsprechen den Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie an Nachhaltigkeit.
Verbesserte Sicherheit: Die überlegene Leistung von Schmiedungen erhöht die Flugsicherheit direkt und repräsentiert ihren höchsten Wert.
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