نحوه انتخاب آلیاژ آلومینیوم مناسب برای قطعات ماشینکاری CNC هوافضا

تیم‌های تدارکات و مهندسان طراحی به‌طور منظم هنگام مشخص کردن اجزای هوافضای ماشین‌کاری شده CNC با مشکل مواجه می‌شوند: اینکه کدام آلیاژ استحکام لازم را بدون هزینه‌های رانندگی بسیار بالا یا ایجاد سردرد در تولید ارائه می‌کند. انتخاب بین 7075، 6061 و 2024 به ندرت ساده است. آلیاژ آلومینیوم درجه هوافضا اشتباهی را انتخاب کنید و می‌توانید به دلیل کار مجدد و پردازش ثانویه با وزن اضافی، تست‌های خستگی ناموفق، یا بودجه‌ای که بالون دارید، مواجه شوید.

چرا انتخاب آلیاژ بیشتر از اعداد استحکام تأثیر می گذارد؟

قطعات هوافضا ترکیبی از بارهای پایدار، ارتعاشات مکرر، نوسانات دما و محیط های خورنده را مشاهده می کنند. چند ده مگاپاسکال اختلاف در استحکام تسلیم یا یک تغییر متوسط ​​در چگالی می تواند به صرفه جویی قابل اندازه گیری در سوخت یا برعکس، کمبود ساختاری در طول صدور گواهینامه تبدیل شود. آلیاژ آلومینیوم درجه هوافضا همچنان یک ماده کار است زیرا استحکام ویژه بالایی با تقریباً یک{2}}وزن فولاد و ماشین آلات در تجهیزات مدرن CNC ارائه می دهد.

این سه آلیاژ اغلب با هم مقایسه می شوند - 7075، 6061 و 2024 - نقش های متفاوتی دارند. تطبیق آلیاژ با حالت بار واقعی، به جای پیش فرض قوی ترین گزینه موجود، راه عملی برای کنترل عملکرد و هزینه است.

7075 آلومینیوم: حداکثر استحکام با تجارت واضح-خاموش

هنگامی که اوج استحکام استاتیکی و کاهش وزن در اولویت هستند، 7075 معمولاً اولین آلیاژی است که مهندسان به آن دست پیدا می کنند. در حالت معمولی T6 یا T651، این اعداد به فولاد ملایم نزدیک می‌شوند و در عین حال مزیت وزنی آلومینیوم را حفظ می‌کنند، به همین دلیل است که 7075 در اتصالات با بارگذاری بالا، اسپارها، قاب‌ها و بسیاری از اجزای دفاعی ظاهر می‌شود.

عملکرد خستگی جامد است، و استحکام بالاتر اغلب به بخش‌های نازک‌تر اجازه می‌دهد و باعث صرفه‌جویی در جرم واقعی می‌شود. معایب آن به خوبی شناخته شده است. مقاومت در برابر خوردگی فقط متوسط ​​است، و اوج-سالخوردگی مزاج T6 می‌تواند مستعد استرس-ترک خوردگی در محیط‌های مرطوب یا پر نمک- باشد. مزاج های بیش از حد مانند T73 مقاومت را به قیمت کمی قدرت بهبود می بخشد. جوش پذیری ضعیف است، بنابراین اکثر طرح ها به بست ها یا اتصالات متکی هستند.

از نقطه نظر تولید، 7075ماشینکاری CNC آلومینیومدر تجهیزات مدرن ساده است، اما سختی بالاتر باعث افزایش سایش ابزار در مقایسه با درجه های نرم تر می شود. زمان چرخه ممکن است کمی افزایش یابد، و پایان سطح ممکن است به کنترل فرآیند دقیق تری نیاز داشته باشد. با این حال، زمانی که طراحی به هر کیلوگرم قدرت موجود نیاز دارد، توجه اضافی به ماشین کاری معمولاً توجیه می شود.

6061 آلومینیوم: عملی و مقرون به صرفه-اسب کار موثر

6061 متداول‌ترین آلیاژ مشخص شده برای سازه‌های ثانویه و بسیاری از قطعات اولیه است که محدودیت‌های مقاومت مطلق را اعمال نمی‌کنند. مقاومت در برابر خوردگی بسیار عالی است-به طور قابل توجهی بهتر از 7075 و 2024 - بنابراین بسیاری از قطعات هوافضای آلومینیومی 6061 می توانند با حداقل پوشش های محافظ کار کنند.

جوش‌پذیری با فرآیندهای استاندارد TIG یا MIG خوب است و عملیات حرارتی بعد از جوشکاری بخش مفیدی از استحکام اولیه را بازیابی می‌کند. ماشین‌کاری در بین بهترین آلیاژهای ساختاری قرار می‌گیرد: براده‌های کوتاه، سایش کم ابزار، و پرداخت سطحی ثابت، زمان چرخه را کوتاه می‌کند و نرخ ضایعات را پایین می‌آورد. استحکام خستگی متوسط ​​است که برای بسیاری از براکت ها، بدنه ها و قاب ها قابل قبول است.

در عمل، تیم ها اغلب با 6061 شروع می کنند زیرا عملکرد، در دسترس بودن و هزینه کل را متعادل می کند. هنگامی که طیف بار به خوبی در حد توانایی خود است، تغییر به یک آلیاژ{2}}با استحکام بالاتر صرفاً هزینه را بدون سود معنادار اضافه می کند.

آلومینیوم 2024: ساخته شده برای بارگیری چرخه ای

2024 در استحکام استاتیکی{1}}استحکام کششی نهایی معمولی 469-483 مگاپاسکال و استحکام تسلیم 324-345 مگاپاسکال در حالت T3 یا T351، با چگالی نزدیک به 2.78 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. مزیت واقعی آن در مقاومت در برابر خستگی و تحمل آسیب است. تحت سیکل های فشار مکرر یا ارتعاشات آیرودینامیکی، 2024 اغلب از آلیاژهای قوی تر عمل می کند زیرا شروع ترک و نرخ رشد مطلوب تر است.

به همین دلیل است که 2024 برای مدت طولانی برای پوست بدنه، ساختارهای بال خاص و سایر اجزایی که بارگذاری چرخه ای مداوم را تجربه می کنند، استفاده شده است. مقاومت در برابر خوردگی فقط منصفانه است، بنابراین پوشش های Alclad یا محافظ معمول هستند. جوش پذیری محدود است و ماشینکاری خوب است اما به اندازه 6061 بخشنده نیست.

هنگامی که طراحی به جای بار استاتیک اوج، توسط عمر خستگی کنترل می شود، 2024 اغلب گزینه قابل اعتمادتری است حتی اگر قدرت تسلیم آن کمتر از 7075 باشد.

مقایسه کنار هم--

مثال پروژه واقعی: تعویض آلیاژها روی یک قاب پهپاد

گرایش های سبک وزن هنوز هم به نفع استفاده از آلیاژ هوشمند است

هوافضا به دلیل کارایی و انتشار گازهای گلخانه ای به دنبال جرم ساختاری پایین تر است. آلیاژهای آلومینیوم در کنار کامپوزیت ها ضروری هستند، به ویژه در مواردی که هزینه، تعمیر پذیری و زنجیره های تامین تاسیس شده اهمیت دارند. نمرات-قدرت بالا مانند 7075 و خستگی{4}}نمرات بهینه شده مانند 2024 همچنان از طریق خلق و خوی و پردازش اصلاح شده در حال تکامل هستند. دقتماشینکاری CNC آلومینیوم هوافضاچیزی است که این مزیت‌های مادی را به هندسه آماده پرواز با تحمل‌های کم و استفاده کارآمد از مواد تبدیل می‌کند.

سوالات متداول