نویسنده: نگار زارعی
مواد سازه ای بر اساس خصوصیات اصلی مواد از جمله سختی مقاومت، چگالی و نقطه ذوب به ۴ گروه قابل تقسیم هستند
الف ) فلزات
ب) پلاستیک ها و پلیمر ها
ج) سرامیک ها
د) مواد مرکب
الف) فلزات =
رایج ترین مواد مورد استفاده در گذشته ای ن چندان دور فلزات بوده اند فقط تعداد کمی از فلزات مثل طلا ،نقره و پلاتین به صورت آزاد در طبیعت یافت میشوند این فلزات را فلزات نوبل نامند. فلزات متداول که در صنعت هوانوردی کاربرد دارند مانند: آهن، آلومینیوم، چدن،فولاد،کربن،منیزیم و ..... میباشد.
ب) پلاستیک ها و پلیمرها=
بر اساس سبکی وزن راحتی فرم دهی و مقاومت در برابر خوردگی این قسمت در قطعات هواپیما و کالا های مصرفی خودرو به صورت وسیع مورد استفاده قرار میگیرد .
ج) سرامیک ها =
سرامیک به دلیل پیوند ملکولی بالا داری سختی بالا و نیز پایداری حرارتی مناسب میباشد.سرامیک ها دارای بیشترین سختی در میان مواد میباشند، عدم شکل پذیری سرامیک ها مهم ترین وجه تمایز این مواد با فلزات است. به علت سختی بالا از سرامیک در ابزار آلات برشی استفاده می شود.
د) مواد مرکب =
بیانگر ترکیب حداقل ۲ ماده متفاوت در مقیاس ماکروسکوپی جهت حصول ماده جدید میباشد. از مواد مرکب برای کاربرد های متفاوتی از قبیل قطعات اتومبیل ، قطعات هوافضا ، صنایع دریایی و حتی محصولات ورزشی استفاده میشود .
در هواپیما ها از فلزات غیر آهنی زیادی شامل منیزیم، تیتانیوم، مس و سوپر آلیاژ ها استفاده میشود و دلایل استفاده از این فلزات غیر آهنی مقاومت خوردگی بالا ، آسانی و راحتی فرآیند تولید ، رسانایی الکتریکی و حرارتی مناسب و وزن پایین می باشد
مهم ترین فلزات و آلیاژ های وسایل نقلیه ی هوایی عبارتند از : فولاد ها، آلیاژهای آلومینیوم، آلیاژهای تیتانیوم، آلیاژهای نیکل، منیزیم، کبالت، برلیم، نیوبیم، تانتالیم، مولیبدم، تنگستن، وانادیم، زیرکنیوم و در انتها سوپر آلیاژها.
درصد استفاده از آلومینیوم، تیتانیوم و فولاد بسیار بیشتر از سایر فلزها در ساخت هواپیما است و به هیمن خاطر آلیاژهای خاصی که در جاهای خاصی مثل اجزای داخلی موتور هواپیما مورد استفاده قرار می گیرند، از این مواد بسیار استفاده می شود.
آلومینیوم :
به صورت کلی کاربرد آلومینیوم در هواپیما اینگونه است که به عنوان متداول ترین ماده ی مورد استفاده در ساخت هواپیماها، به عنوان فلزی بسیار سبک است. استحکام آلیاژهای آلومینیومی بین ۶ تا ۸ برابر استحکام آلومینیوم خالص است. اصلی ترین کاربرد آلومینیوم در ساخت هواپیما، در ساخت اجزای خم شوند که به آن ها اصطلاحا اجزای خمشی می گویند استفاده می شود.
آلومینیوم در ساخت هواپیماهای مدرن تا ۸۰ درصد استفاده می شود، زیرا در تمام قسمت های هواپیما از ساختار تا بال ها و از فرمان گرفته تا سیم ها استفاده می شود.
میل لنگ موتور هواپیمای برادران رایت نیز از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده بود. این اولین بار بود که از آلومینیوم در یک موتور هواپیما استفاده می شد.
در ساخت قطعات مختلف هواپیما از آلومینیوم استفاده می شود که مهمترین آنها عبارتند از:
موارد زیر برخی از متداول ترین آلیاژهای آلومینیوم در صنعت هواپیماسازی و کاربرد مورد نظر هر یک از آنها هستند:
آلیاژ ۲۰۲۴: یکی از متداول ترین آلیاژهای آلومینیوم برای ساخت بدنه هواپیما است. این آلیاژ عمدتاً حاوی عنصر مس است که به آن استحکام بسیار زیادی می بخشد و آن را در برابر خستگی بسیار مقاوم می کند.
زمانی که به درصد بالایی از استحکام نیاز است، می توان از این آلیاژ استفاده کرد. متخصصان می تواند این نوع آلیاژ آلومینیوم را برای بال ها و بدنه هواپیما که بیشترین تنش را متحمل می شوند، استفاده کنند.
آلیاژ ۶۰۶۱: این آلیاژ حاوی منیزیم و سیلیکون است که در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و به دلیل جوش پذیری بالا محبوبیت دارد. از آن برای ساخت بدنه و بال استفاده می شود و اغلب در هواپیماهای شخصی کوچک استفاده می کنند.
آلیاژ ۶۰۶۳: این نوع آلیاژ آلومینیوم شباهت زیادی به آلیاژ ۶۰۶۱ دارد. در اکثر هواپیماهای مسافرتی کاربرد دارد و می تواند مقاومت بالایی در برابر محیط و تنش های حاصل از آن داشته باشد.
آلیاژ ۷۰۷۵: به دلیل وزن سبک و استحکام قابل بالا با اکثر فولادها قابل مقایسه است. برای ساخت قاب اصلی بدنه هواپیما استفاده می شود.
هیچ آلیاژ آلومینیومی دیگری از نظر استحکام کششی با آلیاژ ۷۰۷۵ برابری نمی کند و سختی آن به طور مداوم در حال افزایش است. با استفاده از این نوع آلیاژ بدنه هواپیما پرواز ها سریع تر، ایمن تر و ارزان تر است، اما جوشکاری این نوع آلیاژ به دلیل محتوای مس زیاد آن دشوار است.
آلیاژ ۷۴۷۵: این آلیاژ اصلی مورد استفاده در صنعت هوافضا است که دارای استحکام و سختی بالا، مقاومت بالا در برابر دماهای بالا و همچنین مقاومت در برابر خوردگی است و برای ساخت بدنه، سازه های بال و غیره استفاده می شود.
تیتانیوم:
تیتانیوم از آن دسته آلیاژهای بسیار مستحکمی هستند که وزنشان از آلیاژهایی همانند آلومینیوم بیشتر است اما در بعضی موارد جایگزین بسیار خوبی بوده است. به طور مثال فلزی همانند تیتانیوم تقریبا ۹ درصد وزن هوایماهای بوئینگ را به خود اختصاص داده است.
الیاف :
الیاف ها نیز همانند پارچه هستند و از جنس الیاف های مختلفی همانند شیشه، کربن، کولار و … ساخته می شوند.
کولار همان الیاف کربنی است که در ساخت جعبه سیاه هواپیما استفاده میشود.
فلزات با توجه به ساختار دانه ای خود ویژگی های مخصوص خود را دارند که این خصوصیات عبارت اند از:
استحکام:
استحکام یکی از راه های شناسایی فلزات می باشد. استحکام یک فلز بر اساس درصد فلزات اصلی ( مادر) یا parent metal تخمین زده می شوند.
انواع استحکام ها :
Tensile strength .1
زمانی که یک قطعه از فلز از هر دو طرف کشیده شود نتیجه این نیرو به نام کشش گفته میشود و قابلیت مقاومت در برابر نیروی کششی را استحکام کششی مینامند که بر اساس واحد PSI خوانده می شود.
Yield strength .2
قابلیت یه فلز در برابر تغییر شکل را استحکام تسلیمی می گویند. به عنوان مثال وقتی یک نیروی کششی به یک فلز وارد میشود آن فلز در برابر هرگونه تغییر شکل مقاومت میکند تا اینکه به نقطه تسلیم یا Yield point برسد ، زمانی که فلز به این نقطه برسد کشیده میشود و دچار تغییر شکل میشود و اگر این حالت ادامه یابد و فلز تحت این نیرو ها قرار گیرد ساختار مولکولی آن تغییر میکند و در ادامه میشکند.
Shear strength .3
استحکام برشی قابلیت یک فلز را در برابر نیروهای مخالف یک دیگر بیان میکند. یک پرچ که ۲ یا چند ورقه فلزی را به یک دیگر متصل کرده در مقابل نیروهای مخالف وارده شده روی صحفه مورد نظر مقابله میکند.
Bearing strength .4
به قابلیت یک اتصال در مقابله با نیروی مخرب یا نیروهای بیش از حد فشاری گفته میشود. فلزات تحت نیرویی فشاری معمولا تغییر شکل و یا خم میشوند.
سختی:
سختی یک فلز به قابلیت آن در برابر نفوذ، سایش، برش گفته میشود.
برخی فلزات از طریق انجام عملیات سختی کاری سخت میشوند و برخی دیگر توسط فرآیندی به نام annealing نیم میشوند.
چکش خواری:
شکل دهی بدون ترک خوردن یا شکستن را چکش خواری میگویند.
خاصیت چکش خواری و سختی معمولا به صورت مخالف یکدیگر شناخته می شوند.
برای کمک به افزایش چکش خواری برخی فلزات آنها را تحت عملیات annealing قرار میدهند.
نرمی:
نرمی یک فلز به قابلیت فلز برای شکل میله، سیم و... گفته میشود. فلزات نرم به علت راحتی شکل پذیری آنها و مقاومت در برابر شکست در برخورد با نیرو های شوکی کاربردی میباشند.
تردی:
تردی یک فلز به تمایل آن به شکستن یا ترک خوردن بدون تغییر شکل زمانی که تحت استرس قرار میگیرد گفته میشود. تردی فلرات مخالف ۲ خاصیت نرمی و چکش خواری می باشد.
سفتی:
سفتی یا چغرمگی یک فلز به قابلیت آن در برابر پارگی یا شکست زمانی که کشیده یا خم میشود. سرکش ها ،آچار ها مثال هایی هستند که از فلزاتی که چغرمگی بالایی دارند استفاده شده است.
قابلیت ترکیب:
به قابلیت یک فلز برای ترکیب شدن از طریق ذوب شدن یا حرارت دادن را میگویند. ترکیب فلز به معنی ذوب کردن ۲ یا چند قطعه فلز سازگار با یک دیگر و تبدیل آنها به یک فلز می باشد.
چگالی:
چگالی یک فلز به جرم آن برواحد حجم گفته میشود.
استاندارد چگالی فلزات که نسبت به آن سنجیده میشوند آب است.
قابلیت هدایت:
به خاصیتی گفته میشود که فلز را قادر به حمل و هدایت حرارتی یا الکتریسته کند، اگر یک فلز قادر به هدایت گرما باشد به آن فلز رساندی گرما Thermally Conductivity گفته میشود. به هر حال قبل از اینکه یک فلز بتواند گرما را هدایت کند و از منبع گرما دوری کند باید بتواند گرما را جذب کند.
فلزاتی که بتوانند حرارت را از خود عبور دهند همچنین الکترون ها را هم عبور دهند ، به این قابلیت که الکترون ها را عبور دهند رساندی الکتریکی می گوییم.
نتيجه گيري هم مي گذاشتيد
نام و نام خانوادگی :
پست الکترونیک :
نظرات:
برای ارتباط با تحریریه سایت به آدرس تلگرامی mohammad_shafikhani@ مراجعه نمایید. به منظور تبلیغات در سایت با آدرس تلگرامی mohammad_shafikhani @ مکاتبه نمایید . برای اعلام مشکل در سایت و نظرات و پیشنهادات خود با آدرس support@aviationarticles.ir مکاتبه فرمایید.
ایده راه اندازی پایگاه خبری aviationarticlesبه بهمن ۱۳۹7 برمی گردد. پایگاه خبری aviationarticlesبا هدف آگاه و حساس سازی شهروندان وعلاقه مندان و در دسترس بودن تمامی تحلیل ها ومطالب روز هوانوردی ایران و جهان در حوزه تخصصی هوانوردی آغاز به کار کرد.
پایگاهی که سعی دارد با بهره گیری از متخصصان با تجربه و مجرب صنعت هوانوردی ، مقالاتی نو ،جامع و مفید را دراختیارمخاطبان خود قراردهد.
تمامی حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به مهندس محمد شفیع خانی می باشد
© طراحی سایت و بهینه سازی : گروه طراحی سیرن