Aluminium en roestvrijstalen onderdelen voor ruimtevaarttoepassingen

Bij het maken van onderdelen voor ruimtevaarttoepassingen moet met veel factoren rekening worden gehouden, zoals de vorm, het gewicht en de duurzaamheid van het onderdeel. Deze factoren zijn van invloed op de vluchtwaarde van het vliegtuig. Al vele jaren is aluminium het materiaal bij uitstek voor lucht- en ruimtevaarttoepassingen. In moderne straalvliegtuigen vormt het echter slechts 20% van de structuur.

Vanwege de vraag naar lichte vliegtuigen blijft het gebruik van composietmaterialen zoals koolstofversterkte polymeren en honingraatmaterialen in de moderne lucht- en ruimtevaartindustrie toenemen. In de afgelopen jaren zijn lucht- en ruimtevaartfabrikanten begonnen met het bestuderen van alternatieven voor aluminium, waaronder roestvrij staal van ruimtevaartkwaliteit. Het gebruik van dit roestvast staal in nieuwe vliegtuigonderdelen is toegenomen. Dit bericht legt het gebruik en het verschil uit tussen aluminium en roestvrij staal in moderne vliegtuigen.

Aluminium onderdelen voor ruimtevaarttoepassingen

Aluminium is een relatief lichtgewicht materiaal, met een gewicht van ongeveer 2,7 g/cm3 (gram per kubieke centimeter). Hoewel aluminium lichter en goedkoper is dan roestvrij staal, is aluminium niet zo sterk en corrosiebestendig als roestvrij staal. In termen van duurzaamheid en sterkte is roestvrij staal superieur aan aluminium.

Hoewel het gebruik van aluminium in veel aspecten van de lucht- en ruimtevaartproductie is afgenomen, wordt aluminium nog steeds veel gebruikt in moderne vliegtuigen. Voor veel specifieke doeleinden is aluminium nog steeds het sterkste en lichtste materiaal. Door zijn hoge ductiliteit is het gemakkelijk te verwerken en relatief goedkoop in vergelijking met veel composietmaterialen of titanium. Het kan ook verder worden verbeterd door het te legeren met andere metalen (zoals koper, magnesium, mangaan en zink) of door koude of warmtebehandeling. Wanneer aluminium wordt blootgesteld aan de lucht, isoleren de nauwe chemische oxidebindingen het aluminium van de omgeving. Deze eigenschap maakt het extreem bestand tegen corrosie.

De meest populaire aluminiumlegeringen die worden gebruikt bij de vervaardiging van onderdelen voor de ruimtevaart zijn:

• Aluminiumlegering 7075 (aluminium/zink)
• Aluminiumlegering 7475-02 (aluminium/zink/magnesium/silicium/chroom)
• Aluminiumlegering 6061 (aluminium/magnesium/silicium)

7075 is een combinatie van aluminium en zink en is de meest gebruikte legering in ruimtevaarttoepassingen met uitstekende mechanische eigenschappen, vervormbaarheid, sterkte en weerstand tegen vermoeiing.

7475-02 is een combinatie van aluminium, zink, silicium en chroom, terwijl 6061 aluminium, magnesium en silicium bevat. Welke legering nodig is, hangt volledig af van de beoogde toepassing van het einddeel. Hoewel veel aluminium vliegtuigonderdelen puur decoratief zijn, zijn bepaalde onderdelen essentieel voor de functie van het vliegtuig en moeten specifieke eigenschappen hebben.

Een veelvoorkomend type aluminiumlegering dat in de lucht- en ruimtevaartindustrie wordt gebruikt, is aluminium-scandium. De toevoeging van scandium aan aluminium versterkt de sterkte en het vermogen van het metaal om hitte te weerstaan. Het gebruik van aluminium-scandium kan ook de brandstofefficiëntie verhogen. Omdat het een alternatief is voor dichtere materialen zoals staal en titanium, leidt vervanging hiervan door lichter aluminium-scandium tot gewichtsvermindering, wat op zijn beurt zorgt voor een lager brandstofverbruik.

Roestvrijstalen onderdelen voor ruimtevaarttoepassingen

In de luchtvaartindustrie lijkt roestvrij staal een verrassende keuze ten opzichte van aluminium. Hoewel roestvrij staal een groter gewicht heeft, is recentelijk ontdekt dat het meer wordt gebruikt in lucht- en ruimtevaarttoepassingen.

Roestvast staal verwijst naar de op ijzer gebaseerde legeringsfamilie die ten minste 11% chroom bevat, een verbinding die ijzercorrosie voorkomt en hittebestendigheid biedt. Verschillende soorten roestvast staal zijn de elementen stikstof, aluminium, silicium, zwavel, titanium, nikkel, koper, selenium, niobium en molybdeen. Het type roestvrij staal is ingedeeld en weergegeven met drie cijfers. Hoewel het veelgebruikte roestvrij staal slechts ongeveer een tiende is, zijn er meer dan 150 roestvrij staalsoorten. Bovendien kan roestvrij staal worden gevormd tot dunne platen, platen, staven, draden en buizen, waardoor het geschikt is voor een verscheidenheid aan toepassingen. Er zijn vijf hoofdgroepen van roestvrij staal, voornamelijk ingedeeld op basis van hun kristalstructuur. Deze groepen zijn austenitisch, ferriet, martensiet, duplex en precipitatiehardend roestvast staal.

Zoals hierboven vermeld, is roestvrij staal een legering gemaakt door een combinatie van staal en chroom. De sterkte van roestvrij staal is direct gerelateerd aan het chroomgehalte in de legering. Hoe hoger het chroomgehalte, hoe sterker het staal. Het is gebleken dat het gebruik van roestvrijstalen legeringen toeneemt in vliegtuigonderdelen die een hoge sterkte vereisen, maar die het toegenomen gewicht aankunnen. Roestvrij staal heeft een hoge corrosieweerstand en een hoge temperatuurbestendigheid, waardoor het geschikt is voor een reeks lucht- en ruimtevaartcomponenten, waaronder actuatoren, bevestigingsmiddelen en onderdelen van landingsgestellen.

Voordelen:

Hoewel sterker dan aluminium, is roestvrij staal meestal veel zwaarder. In vergelijking met aluminium hebben roestvrijstalen onderdelen echter twee belangrijke voordelen:

Roestvrij staal heeft een hoge corrosieweerstand.

De weerstand van roestvrij staal tegen ijzertrioxide is te danken aan de aanwezigheid van chroom in de legering, dat een passiveringsfilm vormt om het materiaal tegen corrosie te beschermen. Of het nu afkomstig is van atmosferische omstandigheden of chemische oplosmiddelen, roestvrij staal heeft een hoge corrosieweerstand. RVS voorkomt door zijn beschermende oxidelaag oxidatie en corrosie. In feite kan het membraan zichzelf herstellen wanneer het wordt blootgesteld aan zuurstof. Corrosie- en vervuilingsbestendigheid, lage onderhoudskosten en bekende glans maken roestvrij staal een veelgebruikt materiaal in toepassingen die sterkte en corrosieweerstand vereisen.

Roestvrij staal is sterker en slijtvaster.

Roestvast staal heeft een hogere treksterkte dan aluminium en is beter bestand tegen spanning, trillingen, krassen, stoten en beschadigingen. De ultieme treksterkte van roestvrij staal 304 is bijvoorbeeld hoger dan die van aluminium, met respectievelijk 505 MPa (73.200 psi) en 310 MPa (45.000 psi).

De afschuifmodulus en het smeltpunt van roestvrij staal zijn ook hoger dan die van aluminium .

Deze eigenschappen zijn essentieel voor veel lucht- en ruimtevaartonderdelen en maken roestvrijstalen onderdelen tot een veelzijdige keuze voor lucht- en ruimtevaarttoepassingen.

Andere voordelen van roestvrij staal zijn de uitstekende hittebestendigheid en brandwerendheid, het heldere, mooie uiterlijk en de uitstekende hygiënische eigenschappen. Roestvrij staal is ook gemakkelijk te vervaardigen, wat een belangrijke overweging is wanneer alle onderdelen van het vliegtuig volgens nauwkeurige specificaties moeten worden gelast, machinaal bewerkt of gesneden. Ten slotte hebben bepaalde legeringen van roestvrij staal een extreem hoge slagvastheid, wat een belangrijke factor is voor de veiligheid en duurzaamheid van grote vliegtuigen.

Conclusie

Met het verstrijken van de tijd is de lucht- en ruimtevaartindustrie steeds diverser geworden, en moderne lucht- en ruimtevaartvoertuigen zullen vaker worden vervaardigd met roestvrijstalen romp of casco. Ondanks de hogere prijs zijn ze ook veel sterker dan aluminium en kunnen ze, afhankelijk van de gebruikte kwaliteit, nog steeds een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding bieden.

Of u nu op zoek bent naar hoogwaardige aluminium vliegtuigonderdelen of RVS vliegtuigonderdelen, wij kunnen de onderdelen leveren die u nodig heeft. wij kunnen u helpen bij het vinden van alle soorten aluminium en RVS vliegtuigonderdelen en deze leveren met korte doorlooptijden en concurrerende prijzen. Stuur een e-mail naar [email protected] voor een snelle en concurrerende offerte.