UÇAK YAPIMINDA KULLANILAN ALÜMİNYUM VE KOMPOZİTLER

0
965

Başlangıçta uçaklar tahta ve kumaştan yapılmıştır. Bu malzemeler, uçağın en az güçle uçmasını sağlamak için süper hafifti. Ancak beklentiler yükseldikçe uçakların hafif olduğu kadar daha dayanıklı olması gerekiyordu. Bir süre sonra eklemlerdeki stres kuvvetleri, hız arttıkça o kadar şiddetlendi ki, tahta bir uçak kağıt hamuru gibi parçalanabilir hale geldi. Jet motorlu uçuşlarda gereken hızlara ulaşmak için , uçakların tamamen metal olması gerekiyordu. Alüminyumun uygun özelliklere sahip olduğu kanıtlanmıştı. Dayanıklı, hafif ve nispeten ucuzdu, montajı ve onarımı da daha kolaydı.  Bununla birlikte, diğer metaller gibi, birkaç yıl çalıştıktan sonra ortaya çıkacak olan korozyon ve stres-yorgunluk gibi sorunlarla karşı karşıya kalacaktı.

Propeller of a B-25 Mitchell, North American

Böylece araştırmacılar, bu sorunları azaltmak için titanyum-alüminyum gibi yeni alüminyum bazlı alaşımlar geliştirdiler. Titanyum tek başına uçaklar için çok pahalıydı, ancak daha geleneksel alüminyumla karıştırılması yararlı bir uzlaşma olduğunu kanıtladı. Uçak yapımında kullanılan malzemelere bakıldığında uzun yıllar boyunca ağırlıklı olarak alüminyuma bağlı kalındığı görülmektedir. Bugün de kanat gibi önemli parçaların üretimi bu malzeme ile gerçekleştirilmektedir. Ancak günümüz uçaklarında alüminyum oranı eskiye nazaran büyük ölçüde düşmüş durumdadır onun yerine artık kompozit malzemeler ve alaşımlar kullanılmaktadır.

Alüminyum hafif bir metaldir ve havacılık uygulamalarında karbon fiber kompozitlerle rekabet halindedir. Karbon fiberler daha yüksek mukavemete ek olarak, üretimlerinde daha düşük enerji kullanılmakta ve çevre kirlenmesi kontrol altına alınmaktadır. Karbon fiberlerin yüksek özgül dayanımları, burulma ve yükleme hasarına ve korozyona direnci nedeniyle bir çok avantajlı kullanımı vardır. Böylece bu kompozitlerin yaygın kullanımı geleneksel alüminyum alaşımlarının kullanımıyla ortaya çıkan korozyon hasarının onarımı için gerekli yüksek maliyeti de azaltmış olur.

Malzeme seçiminde dikkat edilmesi gereken en önemli hususlardan birisi korozyon direncidir. Uçaklarda bakım faaliyetlerinin büyük bir kısmını oluşturan korozyon, tamamen önlenemediğinden durdurulmaya ve hasarı en aza indirilmeye çalışılmaktadır.

HAVACILIK ENDÜSTRİSİNDE ALÜMİNYUMUN TARİHÇESİ 

  • Alüminyum, havacılıkta uzun ve başarılı bir geçmişe sahiptir. 19. yüzyıla kadar, Kont Ferdinand Zeppelin ikonik hava gemilerinin çerçevelerini yapmak için alüminyum kullandı ve alüminyumun hafifliğini, gücünü ve korozyona karşı yüksek direncini gösterdi. Bir asırdan fazla bir süre sonra, alüminyum havada en çok kullanılan metal haline geldi.
  • Havacılığın ilk zamanlarında ahşap uçaklar havacılık sektörüne damga vurdu ancak I. Dünya Savaşı sırasında hafif alüminyum, havacılık üretimi için temel bileşen olarak ahşabın yerini almaya başladı. 1915’te Alman uçak tasarımcısı Hugo Junkers dünyanın ilk tam metal uçağını yaptı; Junkers J 1 tek kanatlı uçak. Gövdesi bakır, magnezyum ve manganez içeren bir alüminyum alaşımından yapılmıştır.
  • Wright kardeşler, 1903’teki ilk insanlı uçuşlarında silindir bloğu ve diğer motor parçaları için alüminyumu seçtiler. Aynı zamanda, alüminyumun havacılık endüstrisindeki hakimiyetini konumlandıran bir keşif olan, bir alüminyum alaşımının ısıyla güçlendirildiği ilk seferdi. Yıllar boyunca, havacılık endüstrisi malzeme gereksinimlerinde daha talepkar hale geldi. Jumbo jetlerin ve uzun mesafeli uluslararası uçuşların ortaya çıkışı, gövde ve motor parçalarının son derece dayanıklı ve yorulmaya karşı dirençli olması gerektiği anlamına geliyordu, bu da birçok farklı alüminyum alaşımının geliştirilmesine ve kullanılmasına yol açtı.
  • 1925 yılında Ford Motor Co. havayolu endüstrisine girdi. Henry Ford, oluklu alüminyum kullanarak üç motorlu, tamamen metal bir uçak olan 4-AT’yi tasarladı. “Teneke Kaz” olarak adlandırılan, yolcular ve havayolu operatörleri arasında anında hit oldu.
“Teneke Kaz” isimli uçak. 

HAVACILIK ENDÜSTRİSİNDE ve UÇAK YAPIMINDA YAYGIN OLARAK KULLANILAN ALÜMİNYUM ALAŞIMLARI

2024– Muhtemelen uçaklar için en yaygın kullanılan alaşım olan 2024 , küçük miktarlarda soğuk deformasyona izin veren deneylerden sonra geliştirildi. Mükemmel yorulma direncine sahip yüksek dereceli bir alaşım olan 2024 , kabaca 470 MPa’lık yüksek çekme mukavemeti nedeniyle öncelikle gövde ve kanatlar gibi levha formlarında kullanılır.

5052Genellikle yakıt depoları yapmak için kullanılır. 5052 mükemmel korozyon direncine sahiptir (özellikle denizcilik uygulamalarında). Isıl işlem görmeyen alaşım sınıflarından 5052 , en yüksek mukavemeti sağlar ve oldukça sünektir, bu nedenle çeşitli şekillerde oluşturulabilir. Ayrıca korozyona karşı oldukça dayanıklıdır.

60616061 alüminyum alaşımı hafif uçak, özellikle ev yapımı olanlar yaygındır. Kolayca kaynaklanabilen ve manipüle edilebilen 6061 , çok hafif ve oldukça güçlüdür, bu da onu gövde ve kanatlar için ideal kılar.

7075Genellikle uçak yapılarını güçlendirmek için kullanılır. 7075, yüksek mukavemetli bir alaşımdır ve havacılık endüstrisinde (2024’e kadar) kullanılan en yaygın kalitelerden biridir. Yüksek çinko seviyeleri nedeniyle çeliğe benzer mukavemete sahip 7075 , mükemmel yorulma direncine sahiptir. Kolayca işlenebilir.

2014– Havacılık sektöründeki popülaritesi açısından 2024 alüminyum alaşımından sonra ikinci olan 2014 , ark ve direnç kaynağı için uygun güçlü, sert bir metaldir. Bununla birlikte, zayıf korozyon direncine sahiptir, bu nedenle genellikle kabuktan ziyade uçağın iç yapısında veya çerçevesinde bulunur.

https://www.aerospacemanufacturinganddesign.com/article/aluminum-alloys-for-aerospace/