مهم ترین کاربرد ورق های فولادی در صنعت هوافضا
به طور کلی ورق های فولادی که در صنعت هوافضا از آن ها استفاده می شوند، گرید ها و مشخصات خاصی دارند. از جمله مهم ترین ویژگی این محصولات میزان بالای استحکام تسلیم آن ها می باشد. با این حال امروزه گریدهای مختلفی از ورق های فولادی مانند گرید های ورق سیاه ساخته می شود، اما همه آن ها قابلیت استفاده در ساخت هواپیما را ندارند. به طور کلی بخش هایی در هواپیما که برای ساخت آن ها از ورق های فولادی استفاده می شود شامل ارابه های فرود، اسلت ها یا پیش بال ها و محل اتصال بال ها به بدنه می باشند. قیمت روز ورق سیاه از جمله مواردی است که در صفحه جداول وب سایت آهن اینفو به صورت روزانه بارگذاری می شود.
به طور کلی از فولادهای
کم آلیاژ و درصد کربن متوسط مانند فولادهای پیرسازی، مارتنزیتی و استنلس استیل های
PH برای ساخت
هواپیما استفاده می شود. در ادامه مطلب توضیحات بیشتری در مورد فولادهای به کار
رفته در صنعت هوافضا برای شما قرار داده شده است.
فولادهای مورد استفاده در ساخت هواپیما
همان طور که می دانید،
فولاد آلیاژی از آهن می باشد که حاوی عناصری مانند کربن و چند عنصر آلیاژی دیگر
است. به طور کلی فولاد کربنی یکی از پر مصرف ترین محصولات فولادی در ساخت سازه های
مهندسی می باشد. همچنین از این محصول در هر صنعتی از جمله اتومبیل سازی، صنایع
دریایی، ریلی و زیر بنایی استفاده می شود.
به طور کلی مصرف جهانی
فولاد در حدود 100 برابر بیشتر آلومینیوم است که این مقدار رتبه دوم را در بین
فلزات کسب کرده است. مصرف فولاد در صنایع بیش از 90 درصد مجموع کل فلزات دیگر است،
اما با وجود کاربرد آن در بیشتر صنایع، نسبت به آلومینیوم و مواد کامپوزیتی کاربرد
کمتری در صنایع هوایی دارد. استفاده از محصولات فولادی در هلیکوپتر و هواپیما حدود
5 تا 8 درصد از وزن کل آن ها را در بر می گیرد.
اتصال دهنده ها در صنعت هوا فضا از سال های پیش رواج داشته اند و با وجود پیشرفت روز افزون تکنولوژی در این صنعت، اتصال دهنده ها نیز دارای پیشرفت فوق العاده ای بوده اند. ساخت محصولات جدیدتر و قدرتمند تر مانند هواپیماهای تجاری، حمل و نقل، نظامی، هواپیماهای جت، موشک های فضایی و بالستیک و همچنین دستیابی به سفر های هوایی فیزیکی و مهندسی با رعایت استانداردهایی همراه است که نیاز به اتصال دهنده های دقیق دارند. نرخ محصولات فولادی از جمله قیمت ورق روغنی با مراجعه به وب سایت آهن اینفو قابل مشاهده است که همچنین جهت اطلاع بیشتر میتوانید به مقاله ورق روغنی چیست مراجعه کنید.
بررسی اجمالی اتصال دهنده ها در صنعت هوا فضا
اتصال دهنده هایی که در
صنعت هوا و فضا مورد استفاده قرار می گیرند، شامل پیچ، پرچ، مهره و ... می باشند.
به طور کلی تجهیزات و دستگاه های مورد استفاده در این صنعت، در بیشتر مواقع تحت
فشار و تنش شدید قرار می گیرند. (فشارهای ناشی از خروج از جو زمین و قرار گرفتن در
معرض سوخت موشک)
به همین دلیل برای
مقاومت تجهیزات در برابر چنین عواملی، طراحی و ساخت اتصال دهنده ها باید صورت
گیرد. به همین دلیل چند طرح برای اتصال دهنده ها طراحی و اجرا شده است که برای
مشخصات و استانداردهای صنعت هوا فضا مناسب می باشد. هر کدام از آن ها ویژگی ها و
کیفیتی های متفاوتی دارد.
مشخصات عملکرد اتصال دهنده های هوا فضا
برخی از مهم ترین
استانداردهای مورد نیاز که باید در طراحی و ساخت اتصال دهنده ها در این صنعت در
نظر گرفته شوند شامل موارد زیر می باشند:
- مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون بالا
- مقاومت کششی، برشی و تنشی بالا
- جنس سبک (برای کمک به بهینه سازی صعود در هواپیما
و به حداقل رساندن هزینه های سوخت موشک)
- قابلیت های عملکردی در محیط های تنش دار (به
عنوان مثال، درجه حرارت و فشار کم و زیاد)
- قابلیت خود آب بندی و خود قفل شدن (برای جلوگیری
از نشت مایعات و فشار و شل شدن)
مواد تشکیل دهنده اتصال دهنده های هوا فضا
استانداردهای اتصال
دهنده های هوافضا، نیازمند استانداردهای ویژه ای است که این موضوع با استفاده از
مواد اولیه درجه یک انجام می شود. برخی از متداول ترین مواد مورد استفاده در اتصال
دهنده ها عبارت اند از:
- آلومینیوم
- فولاد (فولاد زد زنگ)
- تیتانیوم
- سوپر آلیاژها (آلیاژهای فوق العاده)
آلومینیوم
به
طور کلی از آلومینیوم برای ساخت قسمت های مختلف هواپیما استفاده می کنند، اما این
محصول از جمله پرکاربردترین فلزات در این صنعت به شمار می آید. همچنین در موارد
مختلف برای استفاده از آلومینیوم در صنعت هوا و فضا و دستیابی به استانداردهای ویژه
این صنعت، مورد پالایش قرار گرفته و فیلتر های زیادی را پشت سر می گذارد.
به
طور مثال اگر استفاده از میخ های آلومینیومی معمول باشد، برای دستیابی به
استانداردهای هوافضا باید آلومینیوم در مقابل سرما و گرما مقاوم باشد. با وجود این
شرایط، آلومینیوم پس از قرار گرفتن در دمایی بالاتر از 250 درجه فارنهایت و خوردگی
بسیار حساس می باشد.
فولاد
فولاد و آلیاژهای آن
دارای مقاومت و سختی بالایی می باشند، اما وزن سنگین تری نسبت به دیگر مواد دارند،
به همین علت ممکن است سبب بروز مشکلاتی در هنگام ساخت هواپیما شوند. به طور کلی
هنگام استفاده از قطعات فولادی باید برای اجزای مختلف محاسبات دقیقی انجام شود.
به طور کلی فولاد ضد زنگ و تمامی آلیاژهای آن، اصلی ترین انواع مورد استفاده برای صنعت هوا فضا می باشند. با این وجود، انواع خاصی از فولاد ضد زنگ در معرض آسیب در برابر دمای بالا می باشند. به طور کلی انتخاب آلیاژ مناسب برای فولاد ضد زنگ و حفظ استانداردها، اهمیت زیادی دارد. به طور مثال فولاد ضد زنگ سری C300 مقاومت بالایی در برابر خوردگی دارد. البته به اندازه دیگر آلیاژ ها در برابر حرارت مقاوم نیست. از این آلیاژ بیشتر برای پیچ و مهره های اتصال دهنده ها در صنعت هوافضا استفاده می کنند. لازم به ذکر است که یکی از سوالاتی که کاربران میپرسند این است که آیا از ورق رنگی یا ورق شیروانی نیز در بدنه انواع فضاپیما استفاده میشود که باید بگوئیم خیر زیرا هر ورق فولادی به دلیل خواص خود کاربرد های متفاوتی دارد و این از همان مواردی است که ممکن است ذهن مخاطب را با چالش مواجه کند.
فولاد ضد زنگ سری 400 از
محصولاتی است که از مقاومت بالایی در برابر گرما بهره مند است، اما در برابر
خوردگی ضعیف تر است. به طور کلی از فولادهای ضد زنگ با درجه سختی بالا برای برخی
از اتصال دهنده ها استفاده می کنند. روش های تولید آلیاژهای فولادی سبب استفاده از
آن ها برای کاربردهای مختلف هوا فضا می شود. با این وجود همین روش ها ممکن است
میزان کربوراسیون مواد و مقاومت آن ها را در برابر خوردگی کم کند.
تیتانیوم
در برخی از موارد
تیتانیوم قادر است تحت عنوان جایگزین مناسبی برای آلومینیوم باشد و از آن برای
ساخت اتصال دهنده های هوا فضا استفاده می کنند. ویژگی های تیتانیوم شامل قابل
مقایسه بودن آن با مقاومت فولاد، سبکی نسبی و مقاومت در برابر گرما و سرما می
باشد. این ماده تا دمای عملیاتی بین 350 تا 800 درجه فارنهایت مقاوم است.
سوپر آلیاژها
به طور کلی از آلیاژهایی
با کارایی بالا یا سوپر آلیاژ ها به علت مقاومت در برابر تنش های مختلف، برای
اتصال دهنده های هوا فضا استفاده می کنند. از مزیت های آن ها می توان به قابلیت
انعطاف پذیری بالا، توانایی حفظ یکپارچگی ساختاری و سطحی آنها در محیط های پر تنش
و مقاومت در برابر عوامل خزش اشاره کرد. برخی از انواع سوپرآلیاژهای موجود برای استفاده در صنایع هوا فضا
عبارتند از:
آلیاژ آهن-نیکل-کروم )286 A )
مقاومت این آلیاژ تا
دمای 420 تا 1200 درجه فارنهایت بوده و همچنین در برابر خوردگی و اکسیداسیون نیز
مقاوم است. کاربرد این آلیاژ به سبب مزیت هایی که دارد در موتورها، سوپر شارژها و
توربین های مورد استفاده در هواپیما و فضاپیماها می باشد.
آلیاژ فولاد و کروم 5 درصد
(H11)
مقاومت بالایی در برابر
ضربه و سختی سطحی دارد که برای کاربرد در اجزای سازه ای، که تحت فشار بسیاری
هستند، مانند چرخ دنده های فرود، مناسب می باشند.
سوپرآلیاژ نیکل-مولیبدن-کروم
در برابر خوردگی مقاومت
بالایی از خود نشان می دهد و برای استفاده در اجزای احتراق و اگزوز کاربرد دارد.
سوپرآلیاژ مبتنی بر نیکل
( Inconel718)
یک سوپرآلیاژ مبتنی بر
نیکل است که مقاومت کششی 220 کیلو پوند (کیلو پوند بر اینچ مربع) را تا 900 درجه
فارنهایت تحمل می کند.
سوپر آلیاژ نیکل و مس (Monel)
مقاومت کششی و مقاومت در
برابر خوردگی بالایی دارد. این آلیاژ جهت استفاده در اجزای سازه ای و همچنین
تجهیزات احتراق و اگزوز مطلوب می باشد.
سوپر آلیاژ واسپالوی (Waspaloy)
یک اَبر آلیاژ مبتنی بر
نیکل است که قادر است درجه حرارت 1600 درجه فارنهایت را تحمل کند. همچنین در برابر
خوردگی و اکسیداسیون نیز مقاومت بالایی
دارد.
سوپر آلیاژ مبتنی بر نیکل – کبالت (MP35N)
مقاومت کششی، سختی سطحی
و مقاومت در برابر خوردگی بالایی از خود نشان می دهد و در استفاده برای اجزای سازه
ای کاربرد دارد.
پوشش های سطحی (آبکاری) اتصال دهنده های هوا فضا
لازم است در مورد پوشش
اتصال دهنده ها نیز بدانید. این پوشش ها از طیف وسیعی از مواد با مقاومت های
متفاوت تشکیل شده اند که مقاومت های مختلفی در برابر تنش های محیطی و دمایی خارج
از جو دارند. برخی از مواد پوششی برای اتصال دهنده ها شامل موارد زیر می باشند:
- کادمیوم
- اکسید سیاه
- فلز روی
- نیکل
- نقره
- فسفات
جمع بندی
در پایان باید گفت
محصولات فولادی در تمامی صنایع از جمله هوا فضا نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند،
اما بهتر است بدانید مواردی که در این صنایع استفاده می شوند، با گرید و کیفیت های بسیار خاص
و آلیاژی هستند. حال این کیفیت ها می توانند از انواع فولادهای مختلف مانند
گالوانیزه، سیاه، روغنی یا رنگی باشند که هر کدام آلیاژهای مختلفی دارند.
در
این میان ورق گالوانیزه به علت پوشش دهی با استفاده از فلز روی دارای مقاومت بسیار
زیادی در برابر خوردگی، زنگ زدگی، رطوبت و اکسیداسیون می باشد. این محصول خاصیت
انعطاف پذیری فوق العاده ای داشته، اما استحکام کششی آن بسته به عناصری که در
ترکیبات آن به کار می رود، یا گریدی که دارد، متغیر می باشد.
از
جمله این گریدها می توان کیفیت های DX51 تا 56 را مثال زد که
کابرد بسیار زیادی در صنعت خودروسازی دارند. در واقع قیمت ورق گالوانیزه با توجه
به این موضوع متغیر است؛ به خصوص که در صنعت هوا فضا از این فلز بیشتر برای
اتصالات و موارد داخل کابین هواپیما می توان استفاده کرد. البته با افزودن پوشش
رنگی بر روی این شیت ها، زیبایی ظاهری آن ها افزایش پیدا کرده و برای مواردی که
ظاهر عملیات اهمیت دارد، به کار برده می شوند.
همچنین
استفاده از محصولات فولادی از این قبیل در این صنایع به علت وزن آن ها و متصل شدن
قسمت های مختلف هواپیما ها، بالگرد ها و ... می باشد؛ زیرا فشار جو بسیار بالا
بوده و برای ساخت این گونه تجهیزات باید از فلزات خاص و آلیاژی استفاده کرد. با
این وجود برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آلیاژهای مختلف ورق های فولادی می توانید
با کارشناسان شرکت آهن اینفو تماس حاصل نمایید تا از مشاوره های تخصصی آن ها در
این زمینه بهره مند شوید.