विमानन एल्यूमीनियम: विशेषताएं

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

अपने हल्केपन, लचीलेपन और जंग के प्रतिरोध के कारण, एल्यूमीनियम कई उद्योगों में एक अनिवार्य सामग्री बन गया है। एविएशन एल्युमीनियम मिश्र धातुओं का एक समूह है जो मैग्नीशियम, सिलिकॉन, तांबा और मैंगनीज के समावेश के साथ बढ़ी हुई ताकत की विशेषता है। तथाकथित की मदद से मिश्र धातु को अतिरिक्त ताकत दी जाती है। "उम्र बढ़ने का प्रभाव" - लंबे समय तक आक्रामक वायुमंडलीय वातावरण के प्रभाव में सख्त होने की एक विशेष विधि। मिश्र धातु का आविष्कार 20वीं शताब्दी की शुरुआत में हुआ था, जिसे ड्यूरालुमिन कहा जाता है, जिसे अब "एवियल" भी कहा जाता है।

परिभाषा। ऐतिहासिक भ्रमण

विमानन एल्युमीनियम मिश्र धातुओं के इतिहास की शुरुआत 1909 से मानी जाती है। जर्मन मेटलर्जिकल इंजीनियर अल्फ्रेड विल्म ने प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया कि यदि 500 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर शमन के बाद तांबे, मैंगनीज और मैग्नीशियम के एक मामूली जोड़ के साथ एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु 4-5 दिनों के लिए 20-25 डिग्री के तापमान पर तेजी से ठंडा रहता है।, यह लचीलापन खोए बिना धीरे-धीरे कठिन और मजबूत हो जाता है। प्रक्रिया को "उम्र बढ़ने" या "परिपक्व" कहा जाता था। इस तरह के सख्त होने की प्रक्रिया में, तांबे के परमाणु भरते हैंअनाज की सीमाओं पर कई छोटे क्षेत्र। तांबे के परमाणु का व्यास एल्युमिनियम के व्यास से छोटा होता है, इसलिए एक संपीडन प्रतिबल प्रकट होता है, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री की ताकत बढ़ जाती है।

पहली बार, मिश्र धातु को जर्मन कारखानों ड्यूरेनर मेटलवर्केन में महारत हासिल थी और ट्रेडमार्क ड्यूरल प्राप्त हुआ, इसलिए इसका नाम "ड्यूरालुमिन" रखा गया। इसके बाद, अमेरिकी धातुकर्मी आर. आर्चर और वी. जाफरीस ने मुख्य रूप से मैग्नीशियम के प्रतिशत को बदलकर संरचना में सुधार किया। नए मिश्र धातु का नाम 2024 रखा गया, जो अब भी विभिन्न संशोधनों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और मिश्र धातुओं के पूरे परिवार को अवियल कहा जाता है। इस मिश्र धातु को इसकी खोज के लगभग तुरंत बाद "विमानन एल्यूमीनियम" नाम मिला, क्योंकि इसने विमान संरचनाओं में लकड़ी और धातु को पूरी तरह से बदल दिया था।

मुख्य प्रकार और विशेषताएं

तीन मुख्य समूह हैं:

• एल्यूमीनियम-मैंगनीज (अल-एमएन) और एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम (अल-एमजी) परिवार। मुख्य विशेषता उच्च संक्षारण प्रतिरोध है, जो शुद्ध एल्यूमीनियम से मुश्किल से कम है। इस तरह के मिश्र धातु सोल्डरिंग और वेल्डिंग के लिए अच्छी तरह से उधार देते हैं, लेकिन खराब तरीके से काटे जाते हैं। गर्मी उपचार से कठोर नहीं।
• एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम-सिलिकॉन (अल-एमजी-सी) प्रणाली के जंग प्रतिरोधी मिश्र धातु। वे गर्मी उपचार द्वारा कठोर हो जाते हैं, अर्थात्, 520 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सख्त, इसके बाद पानी के साथ तेजी से ठंडा होने और लगभग 10 दिनों तक प्राकृतिक उम्र बढ़ने के साथ। सामग्री के इस समूह की एक विशिष्ट विशेषता सामान्य परिस्थितियों में और तनाव में संचालन के दौरान उनका उच्च संक्षारण प्रतिरोध है।
• संरचनात्मक एल्यूमीनियम-तांबा-मैग्नीशियम मिश्र (अल-क्यू-एमजी)। उनका आधार तांबा, मैंगनीज और मैग्नीशियम के साथ मिश्र धातु एल्यूमीनियम है। मिश्र धातु तत्वों के अनुपात को बदलकर, विमान-ग्रेड एल्यूमीनियम प्राप्त किया जाता है, जिसकी विशेषताएं भिन्न हो सकती हैं।

अंतिम समूह की सामग्रियों में अच्छे यांत्रिक गुण होते हैं, लेकिन मिश्र धातुओं के पहले और दूसरे परिवारों की तुलना में जंग के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। जंग के लिए संवेदनशीलता की डिग्री सतह के उपचार के प्रकार पर निर्भर करती है, जिसे अभी भी पेंट या एनोडाइजिंग द्वारा संरक्षित करने की आवश्यकता है। मिश्र धातु की संरचना में मैंगनीज की शुरूआत से संक्षारण प्रतिरोध आंशिक रूप से बढ़ जाता है।

तीन मुख्य प्रकार के मिश्र धातुओं के अलावा, फोर्जिंग मिश्र, गर्मी प्रतिरोधी, उच्च शक्ति संरचनात्मक और अन्य मिश्र धातुएं भी हैं जिनमें किसी विशेष अनुप्रयोग के लिए आवश्यक गुण होते हैं।

विमानन मिश्र की मार्किंग

अंतरराष्ट्रीय मानकों में, एविएशन एल्युमीनियम मार्किंग का पहला अंक मिश्र धातु के मुख्य मिश्र धातु तत्वों को इंगित करता है:

• 1000 - शुद्ध एल्युमीनियम।
• 2000 - ड्यूरालुमिन, तांबे के साथ मिश्र धातु। एक निश्चित अवधि में - सबसे आम एयरोस्पेस मिश्र धातु। स्ट्रेस जंग क्रैकिंग के लिए उच्च संवेदनशीलता के कारण 7000 श्रृंखला मिश्र धातुओं द्वारा तेजी से प्रतिस्थापित किया गया।
• 3000 - मिश्र धातु तत्व - मैंगनीज।
• 4000 - मिश्र धातु तत्व - सिलिकॉन। मिश्र धातुओं को सिलुमिन के रूप में भी जाना जाता है।
• 5000 - मिश्र धातु तत्व - मैग्नीशियम।
• 6000 सबसे नमनीय मिश्र धातु हैं। मिश्र धातु तत्व मैग्नीशियम और सिलिकॉन हैं। ताकत बढ़ाने के लिए गर्मी-कठोर किया जा सकता है, लेकिन यहपैरामीटर 2000 और 7000 श्रृंखला से नीच है।
• 7000 - ऊष्मीय रूप से कठोर मिश्र धातु, सबसे टिकाऊ विमानन एल्यूमीनियम। मुख्य मिश्र धातु तत्व जस्ता और मैग्नीशियम हैं।

अंकन का दूसरा अंक मूल एक के बाद एल्यूमीनियम मिश्र धातु के संशोधन की क्रम संख्या है - संख्या "0"। अंतिम दो अंक मिश्र धातु की संख्या ही हैं, अशुद्धियों द्वारा इसकी शुद्धता के बारे में जानकारी। यदि मिश्र धातु का अनुभव होता है, तो अंकन में पांचवां "X" जोड़ा जाता है।

आज, विमानन एल्यूमीनियम के सबसे आम ग्रेड: 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056। इन मिश्र धातुओं की विशिष्ट विशेषताएं हैं: हल्कापन, लचीलापन, अच्छी ताकत, घर्षण का प्रतिरोध, जंग और उच्च भार। विमान उद्योग में, सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मिश्र धातु 6061 और 7075 विमान एल्यूमीनियम हैं।

रचना

विमानन एल्यूमीनियम के मुख्य मिश्र धातु तत्व हैं: तांबा, मैग्नीशियम, सिलिकॉन, मैंगनीज, जस्ता। मिश्र धातु में वजन से इन तत्वों का प्रतिशत ताकत, लचीलापन, यांत्रिक तनाव के प्रतिरोध आदि जैसी विशेषताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। मिश्र धातु का आधार एल्यूमीनियम है, मुख्य मिश्र धातु तत्व तांबा (वजन से 2.2-5.2%) हैं। मैग्नीशियम (0. 2-2.7%) और मैंगनीज (0.2-1%)।

अन्य मिश्र धातु तत्वों - तांबा, मैंगनीज, मैग्नीशियम, जस्ता, टाइटेनियम, बेरिलियम की एक छोटी सामग्री के साथ सिलिकॉन (वजन से 4-13%) के साथ एल्यूमीनियम के विमानन मिश्र धातुओं का एक परिवार। जटिल भागों को बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसे सिलुमिन या कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातु भी कहा जाता है। एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम मिश्र धातु परिवार(1-13% द्रव्यमान) अन्य तत्वों के साथ उच्च लचीलापन और संक्षारण प्रतिरोध है।

एयरक्राफ्ट एल्युमीनियम में तांबे की भूमिका

विमानन मिश्र धातु की संरचना में तांबे की उपस्थिति इसके सख्त होने में योगदान करती है, लेकिन साथ ही साथ इसके संक्षारण प्रतिरोध पर बुरा प्रभाव पड़ता है। शमन प्रक्रिया के दौरान अनाज की सीमाओं पर गिरना, तांबा मिश्र धातु को खड़ा होने, तनाव क्षरण और अंतर-क्षरण के लिए अतिसंवेदनशील बनाता है। कॉपर-समृद्ध क्षेत्र आसपास के एल्यूमीनियम मैट्रिक्स की तुलना में अधिक गैल्वेनिक रूप से कैथोडिक होते हैं और इसलिए गैल्वेनिक जंग के लिए अधिक संवेदनशील होते हैं। मिश्र धातु के द्रव्यमान में तांबे की मात्रा में 12% तक की वृद्धि से उम्र बढ़ने के दौरान फैलाव मजबूत होने के कारण ताकत गुण बढ़ जाते हैं। 12% से अधिक तांबे की सामग्री के साथ, मिश्र धातु भंगुर हो जाती है।

आवेदन क्षेत्र

एल्यूमीनियम मिश्र धातु बिक्री के लिए सबसे अधिक मांग वाली धातु है। एयरक्राफ्ट-ग्रेड एल्यूमीनियम का हल्का वजन और इसकी ताकत इस मिश्र धातु को विमान से लेकर घरेलू सामान (मोबाइल फोन, हेडफोन, फ्लैशलाइट) तक कई उद्योगों के लिए एक अच्छा विकल्प बनाती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु का उपयोग जहाज निर्माण, मोटर वाहन, निर्माण, रेलवे परिवहन और परमाणु उद्योग में किया जाता है।

मध्यम तांबे की सामग्री वाले मिश्र धातुओं की व्यापक रूप से मांग है (2014, 2024 आदि)। इन मिश्र धातुओं से बने प्रोफाइल में उच्च संक्षारण प्रतिरोध, अच्छी मशीनेबिलिटी और स्पॉट वेल्डेबिलिटी होती है। इनका उपयोग विमान, भारी वाहनों, सैन्य उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण संरचनाएं बनाने के लिए किया जाता है।

विमान-ग्रेड एल्यूमीनियम कनेक्शन सुविधाएँ

विमानन मिश्र धातुओं की वेल्डिंग विशेष रूप से अक्रिय गैसों के सुरक्षात्मक वातावरण में की जाती है। पसंदीदा गैसें हैं: हीलियम, आर्गन या उनका मिश्रण। हीलियम में उच्च तापीय चालकता होती है। यह वेल्डिंग वातावरण के अधिक अनुकूल तापमान संकेतक निर्धारित करता है, जिससे मोटी दीवार वाले संरचनात्मक तत्वों को काफी आराम से जोड़ना संभव हो जाता है। सुरक्षात्मक गैसों के मिश्रण का उपयोग अधिक पूर्ण गैस हटाने में योगदान देता है। इस मामले में, वेल्ड में रोमकूप बनने की संभावना काफी कम हो जाती है।

विमान आवेदन

विमानन एल्यूमीनियम मिश्र मूल रूप से विमानन उपकरणों के निर्माण के लिए विशेष रूप से बनाए गए थे। विमान के शरीर, इंजन के पुर्जे, चेसिस, ईंधन टैंक, फास्टनर आदि इनसे बने होते हैं। केबिन के इंटीरियर में विमानन एल्यूमीनियम भागों का उपयोग किया जाता है।

2xxx श्रृंखला के एल्युमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग उच्च तापमान के संपर्क में आने वाले भागों के उत्पादन के लिए किया जाता है। हल्की भरी हुई इकाइयों, ईंधन, हाइड्रोलिक और तेल प्रणालियों के हिस्से 3xxx, 5xxx और 6xxx मिश्र धातुओं से बने होते हैं। मिश्र धातु 7075 को विमान उद्योग में सबसे व्यापक आवेदन प्राप्त हुआ है। महत्वपूर्ण भार के तहत संचालन के लिए तत्वों को इससे बनाया जाता है, जंग के लिए उच्च प्रतिरोध के साथ कम तापमान। मिश्र धातु का आधार एल्यूमीनियम है, और मुख्य मिश्र धातु तत्व मैग्नीशियम, जस्ता और तांबा हैं। विमान संरचनाओं के पावर प्रोफाइल, त्वचा के तत्वों को इससे बनाया जाता है।