Vliegtuig aluminium

Aluminiumlegeringen zijn belangrijk in bijna alle moderne industriële innovaties en productieprocessen. Deze legeringen zijn gemakkelijk toegankelijk en hebben een groot aantal toepassingen omdat ze een mengsel van twee of meer metaalelementen bevatten die hen verfijnde materiaaleigenschappen geven.

De aluminiumlegering 6061 is een veelgebruikte legering voor verschillende industriële toepassingen. De legeringselementen in de 6061 aluminiumlegering bieden speciale eigenschappen, zoals opmerkelijke sterkte, verwerkbaarheid, elektrisch geleidingsvermogen, corrosiebestendigheid en thermisch geleidingsvermogen.

Gebruikelijke namen voor aluminiumlegering 6061

De typische handelsnamen van de 6061 aluminiumlegering zijn onder andere:

• 6061-O
• 6061-T651
• Vliegtuigkwaliteit aluminium 6061-t6
• Alloy 61s
• 6061-Ta4

Vliegtuig kwaliteit aluminium 6061 voordelen

Met een aantal gunstige eigenschappen is aluminium een gemakkelijke keuze voor de productie van vliegtuigen. Hout werd eigenlijk gebruikt om vliegtuigen te bouwen, maar het is gevoelig voor rot en kan splinteren zonder het juiste onderhoud.

Staal is ook krachtiger dan aluminium, maar weegt aanzienlijk meer. Staal wordt alleen gebruikt in vliegtuigen als er een zeer hoge sterkte vereist is, zoals landingsgestellen of vliegtuigen met zeer hoge snelheden.

Sterkte van aluminium 6061 voor vliegtuigen

Een van de belangrijke voordelen van 6061 aluminium voor vliegtuigen is de prijzenswaardige sterkte. De treksterkte varieert van 124-290 MPa (18-42 ksi), wat vergelijkbaar is met veel structurele toepassingen. Hoe dan ook, het is belangrijk om op te merken dat 6061 aluminium krachtiger is dan sommige staalsoorten, maar niet zo sterk als HSLA-staal (hoge sterkte, lage legering) of verschillende soorten gereedschapsstaal.

Corrosiebestendigheid

Bij het combineren van aluminium 6061 met staal is corrosiebestendigheid een belangrijke factor om rekening mee te houden. Aluminium vormt van nature een beschermende oxidelaag wanneer het blootgesteld wordt aan lucht, wat een verbazingwekkende weerstand biedt tegen corrosie. Aan de andere kant is staal gevoelig voor roestvorming als het niet goed beschermd wordt. Dit is de reden waarom aluminium over het algemeen de voorkeur geniet bij toepassingen in de open lucht en op zee, waar corrosie een belangrijk punt van zorg kan zijn. De superieure corrosieweerstand van 6061 aluminium maakt het de beste keuze voor verschillende atmosferen.

Gewicht van 6061 vliegtuigaluminium

Naast de sterkte is een ander belangrijk voordeel van aluminium 6061 de lagere dichtheid in vergelijking met staal. Aluminium heeft een dichtheid van ongeveer 2,7 g/cm3, wat ongeveer 1/3 is van de dichtheid van staal (7,85 g/cm 3). Deze lagere dichtheid geeft 6061 aluminium een belangrijk gewichtsvoordeel ten opzichte van staal, waardoor het een perfecte keuze is voor toepassingen waarbij gewichtsbesparing belangrijk is. In de auto-industrie en de luchtvaart bijvoorbeeld, waar brandstofefficiëntie en volledig gewicht belangrijke factoren zijn, wordt over het algemeen de voorkeur gegeven aan 6061 aluminium.

Toepassingen van aluminiumlegering 6061

Aluminiumlegering 6061 kent vele toepassingen in vele industrieën vanwege zijn verbazingwekkende sterkte, lichtgewicht, betaalbaarheid en roestbestendigheid. Naast het maken van aluminium blikjes, fietsframes, industriële onderdelen, elektrische fittingen en voedselcontainers, zijn hier andere toepassingen van legering 6061:

Vliegtuigonderdelen

Vliegtuigkwaliteit aluminium 6061 is een van de meest gebruikte materialen in ruimtevaarttoepassingen vanwege de verbazingwekkende sterkte-gewichtsverhouding en de uitstekende corrosiebestendigheid. Fabrikanten gebruiken over het algemeen 6061 legeringen om vliegtuigonderdelen te maken zoals stabilisatoren, rompen, schotten, vleugels en andere structurele onderdelen voor militaire of commerciële vliegtuigen. De duurzaamheid en flexibiliteit van deze legering maken het de beste keuze voor toepassingen waar de hoogste eisen aan worden gesteld.

Auto-onderdelen

De aluminiumlegering 6061 wordt in de automobielsector gebruikt om veel onderdelen te maken. Deze legering heeft een verbazingwekkende sterkte voor het maken van frameonderdelen, zoals voertuig-, motor-, ophangings-, rem- en aandrijflijnonderdelen.

Ook maken de lichtgewicht eigenschappen het een perfect materiaal voor carrosseriepanelen. Het helpt het volledige gewicht van het voertuig te verminderen zonder afbreuk te doen aan de sterkte en duurzaamheid.

Sportartikelen

De sportsector profiteert van de verbazingwekkende corrosiebestendigheid en de sterkte-gewichtsverhouding van 6061 aluminium. Fabrikanten en productontwerpers gebruiken deze legering over het algemeen voor sportartikelen zoals honkbalknuppels, skateboards, golfclubassen, hockeystickgrepen en tennisrackethandgrepen. De flexibiliteit van de legering 6061 maakt het een perfect materiaal voor deze toepassing.

Wat is het bedrijfstemperatuurbereik?

Het bedrijfstemperatuurbereik van een bepaalde legering verklaart het bereik van de warme verouderingstemperatuur, de verwerkingstemperatuur en de uitgloeitemperatuur. De perfecte warme verwerkingstemperatuur voor aluminium 6061 valt binnen het bereik van 260-372 ºC.

Je kunt aluminium 6061 ook ongeveer 2-3 uur bij 413 C laten gloeien. Daarna kun je het metaal afkoelen bij een gecontroleerde temperatuur van 10 uur tot 260 C. Verder kun je aluminium 6061 het beste verouderen bij 160 C gedurende precies acht uur voordat je de lucht afkoelt.

Is het hanteerbaar?

Aluminium 6061 is zeer lasbaar. Je kunt het routinematig lassen met het juiste vulmateriaal. Dit vulmateriaal helpt bij het stoppen van alle lascomplexen die betrokken zijn bij 6061 aluminium-solidificatie kraken. Om het beste resultaat te krijgen bij het lassen van 6061 aluminium, moet je het beste vulmateriaal gebruiken, dat 4043 of 5356 aluminiumlegering bevat.

Nog belangrijker, het is raadzaam om nooit 6061 vulmateriaal te gebruiken voor het lassen van aluminiumlegering 6061 om scheurvorming te voorkomen.

Vliegtuig kwaliteit aluminium 6061 productieproces

Een materiaal met hoge sterkte dat bekend staat als vliegtuigkwaliteit aluminium 6061 wordt over het algemeen gebruikt om onderdelen voor vliegtuigen te maken. Het wordt over het algemeen gebruikt om vliegtuigen te maken omdat het eenvoudig te lassen is, niet roest en krachtig is voor zijn gewicht. Het is het beste om vliegtuig aluminium 6061 te gebruiken.

Bauxieterts, de belangrijkste bron van aluminium, wordt uit de grond gehaald wanneer vliegtuigaluminium van de kwaliteit 6061 wordt gemaakt. Voordat het bauxieterts wordt opgewarmd in een elektrolytische cel om vloeibaar aluminium te worden, ondergaat het een aantal chemische processen om onzuiverheden te verwijderen. Uit dit gesmolten metaal worden blokken of knuppels gegoten om aluminium van vliegtuigkwaliteit 6061 te maken.

Het verkrijgen van de metalen knuppels of ingots is de eerste stap in een lang proces dat eindigt met het eindproduct. Homogeniseren is de belangrijkste stap in het productieproces. Hierbij wordt het metaal opgewarmd tot een gecontroleerde temperatuur om ervoor te zorgen dat de chemische samenstelling hetzelfde blijft. Dit moet gebeuren om de mechanische eigenschappen te krijgen die je wilt in het eindresultaat.

Na het homogeniseren volgt het warmwalsen, waarbij de metalen knuppels of ingots over een set walsen worden geleid om ze krachtig en tegelijkertijd dunner te maken. De korrelstructuur van aluminium tijdens het warmwalsproces maakt het krachtig en harder.

Nadat aluminium warmgewalst is tot de juiste dikte, ondergaat het een warm oplossingsproces. Om dit proces te laten werken, moet het metaal gedurende lange tijd zeer hoog worden opgewarmd, zodat eventuele legeringselementen kunnen worden afgebroken. Hierdoor wordt aluminium krachtiger en flexibeler, wat allebei de beste eigenschappen zijn voor vliegtuigonderdelen.

Het wordt afgekoeld in lucht of water na een warme behandeling om het onmiddellijk af te koelen met behoud van de textuur. Aluminium krijgt uitstekende mechanische eigenschappen en prestaties na deze behandeling, waardoor het opmerkelijk is voor gebruik in vliegtuigen.

De laatste stap in het maken van aluminium 6061 voor vliegtuigen is het kunstmatig verouderen. Hiervoor moet het aluminium gedurende een bepaalde tijd tot een bepaalde temperatuur worden opgewarmd. Hierdoor bezinken de legeringselementen, waardoor het metaal nog harder en krachtiger wordt. Dit proces zorgt ervoor dat het aluminium voldoet aan de strenge eisen van de vliegtuigindustrie en helpt het eindproduct de gewenste mechanische eigenschappen te geven.

Aluminium 6061 van vliegtuigkwaliteit vergelijken met andere legeringen

De legering 6061 is een van de meest algemene voor extrusie, maar misschien overweeg je andere keuzes voor jouw specifieke toepassing. Hieronder staan enkele andere algemene legeringen die algemeen als alternatief worden beschouwd.

6061 vs 6063

6061 en 6063 zijn de twee bekendste extrusielegeringen. Aluminium 6063 staat op nummer 1 en 6061 op nummer 2. Als legeringen uit de 6000-serie hebben ze allebei silicium en magnesium als belangrijkste legeringselementen. Ze hebben dus veel vergelijkbare eigenschappen, maar 6061 is sowieso sterker. Daarom wordt het over het algemeen gebruikt voor meer structurele toepassingen. Aan de andere kant wordt 6063 gebruikt voor toepassingen zoals ramen, sierlijsten of leuningen en deuren, vanwege de betere uitstraling en corrosiebestendigheid.

6061 vs. 7075

Een van de belangrijkste redenen om te overwegen 7075 aluminiumlegering is voor zijn hoge vermogen. Gelegeerd met zink is het een van de meest toegankelijke legeringen en krachtiger dan 6061. Maar het biedt een lagere corrosiebestendigheid dan 6061 en is ook moeilijker te lassen. 7075 wordt gebruikt in de scheepvaart, ruimtevaarttoepassingen en auto-industrie waar sterkte een extreme prioriteit is. Het wordt ook gebruikt bij de productie van vuurwapens en zelfs in frames voor deltavliegers.

6061 vs 5052

Net als 6061 heeft 5052 aluminium magnesium als eerste legeringselement. In het geval van 5052 is het het primaire legeringselement. 6061 heeft ook silicium. Een van de belangrijke voordelen van deze legering is de hoge mate van lasbaarheid in vergelijking met andere legeringen. Voor projecten waarbij lasbaarheid belangrijk is, is het het overwegen waard. Een nadeel van 5052 is echter dat het geen warmtebehandeling kan ondergaan. Het is het beste voor een reeks lastoepassingen en het werkt goed in scheepvaarttoepassingen vanwege de uitstekende corrosiebestendigheid.

6061 vs 2024

De legering 2024, die oorspronkelijk werd gebruikt in ruimtevaarttoepassingen, staat bekend om zijn hoge sterkte. Het belangrijkste legeringselement is koper en hoewel het sterk is en de beste weerstand tegen vermoeiing heeft, is het minder goed te bewerken en moeilijk te lassen dan 6061. Het biedt ook een slechte weerstand tegen corrosie en wordt over het algemeen gebruikt in vleugel- en rompconstructies die onder topspanning staan.

Uitdagingen en beperkingen

Veel vliegtuigen zijn gemaakt van 6061 aircraft grade metaal omdat het krachtig is voor zijn gewicht, gemakkelijk te vormen is en niet roest. Fabrikanten en ingenieurs moeten bij het plannen en bouwen van vliegtuigen rekening houden met de beperkingen, net als bij elk ander materiaal.

Vaak heeft 6061 aluminium van militaire kwaliteit problemen zoals spanningscorrosiescheuren. Als je iets in de oceaan legt, of in een zure oplossing, of ergens anders dat corrosief is, kan het dit soort corrosie veroorzaken. Er bestaat een kans dat er kleine scheurtjes ontstaan in de structuur van het vliegtuig, waardoor het minder stabiel wordt. Het risico kan worden verkleind door regelmatig controles en onderhoud uit te voeren. Dit helpt om de scheurtjes te repareren voordat ze erg worden.

Aluminium 6061 heeft lang niet zoveel treksterkte als legeringen en titanium. Staal en titanium zijn beter bestand tegen hitte dan aluminium 6061. Dit kan het moeilijk maken om hittegevoelige materialen te gebruiken in onder andere motoronderdelen en snelle vliegtuigen. Sommige metalen 6061 onderdelen hebben misschien een unieke coating of thermische schilden nodig om niet kapot te gaan door hitte en om ze langer mee te laten gaan.

Als aluminium 6061 onder grote spanning komt te staan, breekt het sneller af omdat het niet zo krachtig is als andere vliegtuigmetalen. Hierdoor kunnen de onderdelen sneller verslijten, waardoor ze over het algemeen meer onderhoud nodig hebben. Wanneer ingenieurs aluminium 6061 kiezen voor gebruik in vliegtuigen, moeten ze nadenken over wat het materiaal moet doen en hoe het na verloop van tijd zou kunnen slijten.

FAQs

Is aluminium 6061 krachtiger dan staal?

6061 aluminium is krachtig, maar het is misschien niet zo krachtig als bepaalde soorten staal, zoals laaggelegeerd staal, hoogsterkte staal of gereedschapsstaal.

Wat is het gewichtsvoordeel van aluminium van luchtvaartkwaliteit 6061 ten opzichte van staal?

6061 aluminium heeft een aanzienlijk lagere dichtheid dan staal, wat het gewicht ten goede komt. Aluminium heeft een dichtheid van ongeveer 2,7 g/cm3, terwijl staal een dichtheid heeft van ongeveer 7,85 g/cm3.

Met welke factoren moet je rekening houden bij het kiezen tussen staal en 6061 aluminium?

Bij het kiezen tussen aluminium 6061 en staal is het van vitaal belang om rekening te houden met de specifieke behoeften van de toepassingen. Factoren om rekening mee te houden zijn onder andere gewicht, sterkte en corrosiebestendigheid.

Hoe is de corrosiebestendigheid tussen 6061 aluminium en staal?

Aluminium creëert van nature een beschermende oxidelaag, die de beste weerstand biedt tegen corrosie. Staal daarentegen is gevoelig voor roestvorming en heeft extra beschermende maatregelen nodig om corrosie tegen te gaan.