هناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند تصنيع الأجزاء المخصصة لتطبيقات الفضاء الجوي، مثل شكل الجزء والوزن والمتانة.ستؤثر هذه العوامل على سلامة الطيران واقتصاد الطائرة.كانت المادة المفضلة لصناعة الطيران هي الألومنيوم دائمًا باعتباره الذهب الرئيسي.أما في الطائرات الحديثة، فهي تمثل 20% فقط من الهيكل الإجمالي.
نظرًا للطلب المتزايد على الطائرات الخفيفة، يتزايد استخدام المواد المركبة مثل البوليمرات المعززة بالكربون ومواد قرص العسل في صناعة الطيران الحديثة.بدأت شركات تصنيع الطيران في البحث عن بديل لسبائك الألومنيوم، وهو الفولاذ المقاوم للصدأ المستخدم في صناعة الطيران.إن نسبة هذا الفولاذ المقاوم للصدأ في مكونات الطائرات الجديدة آخذة في الارتفاع.دعونا نحلل الاستخدامات والاختلافات بين سبائك الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ في الطائرات الحديثة.
تطبيق أجزاء سبائك الألومنيوم في مجال الطيران
الألومنيوم مادة معدنية خفيفة جدًا نسبيًا، حيث يصل وزنها إلى حوالي 2.7 جم/سم3 (جرام لكل سنتيمتر مكعب).على الرغم من أن الألومنيوم أخف وأقل تكلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ، إلا أن الألومنيوم ليس قويًا ومقاومًا للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، وليس قويًا ومقاومًا للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ.الفولاذ المقاوم للصدأ يتفوق على الألومنيوم من حيث القوة.
على الرغم من انخفاض استخدام سبائك الألومنيوم في العديد من جوانب إنتاج الطيران، إلا أن سبائك الألومنيوم لا تزال تحتل مكانًا مهمًا في تصنيع الطائرات الحديثة، وبالنسبة للعديد من التطبيقات المحددة، لا يزال الألومنيوم مادة قوية وخفيفة الوزن.نظرًا للليونة العالية وسهولة التصنيع، فإن الألومنيوم أقل تكلفة بكثير من العديد من المواد المركبة أو التيتانيوم.ويمكنه أيضًا تعزيز خصائصه المعدنية عن طريق خلطه مع معادن أخرى مثل النحاس والمغنيسيوم والمنغنيز والزنك أو عن طريق المعالجة الباردة أو الحرارية.
تشمل سبائك الألومنيوم المستخدمة على نطاق واسع في تصنيع أجزاء الطيران ما يلي:
1. سبائك الألومنيوم 7075 (الألومنيوم / الزنك)
2. سبائك الألومنيوم 7475-02 (الألومنيوم / الزنك / المغنيسيوم / السيليكون / الكروم)
3. سبائك الألومنيوم 6061 (الألومنيوم / المغنيسيوم / السيليكون)
7075، وهو مزيج من الألومنيوم والزنك، هو أحد السبائك الأكثر استخدامًا في تطبيقات الطيران، ويوفر خصائص ميكانيكية ممتازة، وليونة، وقوة ومقاومة للتعب.
7475-02 عبارة عن مزيج من الألومنيوم والزنك والسيليكون والكروم، بينما يحتوي 6061 على الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون.تعتمد نوعية السبيكة المطلوبة بشكل كامل على التطبيق المقصود للمحطة.على الرغم من أن العديد من أجزاء سبائك الألومنيوم الموجودة في الطائرة مزخرفة، إلا أنه من حيث الوزن الخفيف والصلابة، فإن سبائك الألومنيوم هي الخيار الأفضل.
سبائك الألومنيوم الشائعة المستخدمة في صناعة الطيران هي سكانديوم الألومنيوم.تؤدي إضافة سكانديوم إلى الألومنيوم إلى زيادة قوة المعدن ومقاومته للحرارة.يؤدي استخدام سكانديوم الألومنيوم أيضًا إلى تحسين كفاءة استهلاك الوقود.نظرًا لأنه بديل للمواد الأكثر كثافة مثل الفولاذ والتيتانيوم، فإن استبدال هذه المواد بسكانديوم الألومنيوم الأخف يمكن أن يوفر الوزن، وبالتالي تحسين كفاءة استهلاك الوقود وقوة صلابة هيكل الطائرة.
تطبيق أجزاء الفولاذ المقاوم للصدأ في الفضاء الجوي
في صناعة الطيران، يعد استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ أمرًا مفاجئًا بالمقارنة مع الألومنيوم.بسبب الوزن الثقيل للفولاذ المقاوم للصدأ، زاد استخدامه في تطبيقات الفضاء الجوي أكثر من أي وقت مضى.
يشير الفولاذ المقاوم للصدأ إلى عائلة من السبائك القائمة على الحديد والتي تحتوي على ما لا يقل عن 11% من الكروم، وهو مركب يمنع الحديد من التآكل ويوفر مقاومة للحرارة.تشمل الأنواع المختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ عناصر النيتروجين والألومنيوم والسيليكون والكبريت والتيتانيوم والنيكل والنحاس والسيلينيوم والنيوبيوم والموليبدينوم.هناك أنواع كثيرة من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهناك أكثر من 150 درجة من الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المقاوم للصدأ الشائع الاستخدام يمثل فقط حوالي عُشر إجمالي عدد الفولاذ المقاوم للصدأ.يمكن تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ إلى صفائح، وألواح، وقضبان، وأسلاك، وأنبوب، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من التطبيقات.
هناك خمس مجموعات رئيسية من الفولاذ المقاوم للصدأ مصنفة بشكل أساسي حسب تركيبها البلوري.هذه الفولاذ المقاوم للصدأ هي:
1. الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي
2. الفولاذ المقاوم للصدأ من الحديديك
3. الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي
4. دوبلكس من الفولاذ المقاوم للصدأ
5. الفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بهطول الأمطار
كما ذكر أعلاه، الفولاذ المقاوم للصدأ عبارة عن سبيكة تتكون من مزيج من الفولاذ والكروم.ترتبط قوة الفولاذ المقاوم للصدأ ارتباطًا مباشرًا بمحتوى الكروم في السبيكة.كلما زاد محتوى الكروم، زادت قوة الفولاذ.إن مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ العالية للتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة تجعله مناسبًا لمجموعة من مكونات الطيران، بما في ذلك المحركات والمثبتات ومكونات معدات الهبوط.
فوائد استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ لأجزاء الطيران:
على الرغم من أنه أقوى من الألومنيوم، إلا أن الفولاذ المقاوم للصدأ أثقل بكثير بشكل عام.ولكن بالمقارنة مع الألومنيوم، فإن الأجزاء المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لها ميزتان مهمتان:
1. الفولاذ المقاوم للصدأ لديه مقاومة عالية للتآكل.
2. الفولاذ المقاوم للصدأ أقوى وأكثر مقاومة للاهتراء.
كما أن معالجة معامل القص ونقطة انصهار الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر صعوبة من معالجة سبائك الألومنيوم.
تعتبر هذه الخصائص حاسمة بالنسبة للعديد من أجزاء الفضاء الجوي، وتحتل الأجزاء المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مكانة لا غنى عنها في تطبيقات الفضاء الجوي.تشمل مزايا الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا مقاومة ممتازة للحرارة والنار ومظهر مشرق وجميل.المظهر والجودة الصحية الممتازة.من السهل أيضًا تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ.عندما تحتاج مكونات الطائرة إلى اللحام أو التصنيع أو القطع وفقًا لمواصفات دقيقة، فإن الأداء الممتاز لمواد الفولاذ المقاوم للصدأ يكون بارزًا بشكل خاص.تتمتع بعض سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة عالية جدًا للصدمات، مما يؤثر أيضًا على سلامة الطائرات الكبيرة.والمتانة عوامل مهمة.
بمرور الوقت، أصبحت صناعة الطيران أكثر تنوعًا، ومن المرجح أن يتم تصنيع المركبات الفضائية الحديثة بأجسام أو هياكل طائرات من الفولاذ المقاوم للصدأ.على الرغم من كونها أكثر تكلفة، فهي أيضًا أقوى بكثير من الألومنيوم، ومع وجود درجات مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ اعتمادًا على المشهد، لا يزال استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ يوفر نسبة قوة إلى وزن ممتازة.
وقت النشر: 02 مارس 2023