Дюралюминии
John Kemp
Легкие металлы перевернули историю авиации сто лет назад. Немецкий металлург Альфред Вильм случайно обнаружил сплав алюминия с медью, магнием и марганцем, который после закалки становился прочным как сталь. Этот материал получил название дюралюминий. Чистый алюминий слишком мягок для несущих конструкций. Добавки легирующих элементов меняют внутреннюю структуру металла на атомном уровне.
Процесс упрочнения называется старением. Сплав нагревают, резко остужают в воде, а затем выдерживают при комнатной температуре или подогревают. Медь и магний образуют интерметаллидные соединения, которые блокируют движение дислокаций в кристаллической решетке. Прочность возрастает в несколько раз.
Заводы выпускают металл в десятках форм для разных производственных задач.
Дюралевая болванка служит сырьем для изготовления крупных деталей методом фрезеровки или штамповки. Из массивных заготовок вырезают силовые элементы планеров самолетов.
Дюралевая плита и дюралевый лист идут на обшивку фюзеляжей, крыльев и космических аппаратов. Листовой прокат легко поддается клепке и точечной сварке, хотя классическая сварка плавящимся электродом для дюраля не подходит из-за образования трещин. Конструкции собирают на болтах или заклепках.
Дюралевый рифленый лист с рисунком квинтет или чечевица находит применение в транспортном машиностроении. Из него делают напольные покрытия в автобусах, трамваях, поездах и тюнингованных внедорожниках. Рифление предотвращает скольжение обуви даже при попадании влаги или масел.
Дюралевая лента и дюралевая полоса востребованы в приборостроении и электротехнике. Из них штампуют пружинящие контакты, радиаторы охлаждения и элементы крепежа.
Сортовой прокат представлен деталями сложной геометрии. Дюралевый пруток и дюралевый круг используют в автоматах для токарной обработки. Из них вытачивают оси, валы, втулки и крепежные винты с высокой точностью резьбы. Дюралевый шестигранник удобен для создания гаек и штуцеров, которые затягивают стандартными гаечными ключами. Дюралевый квадрат применяют в каркасных конструкциях, где важна жесткость на кручение.
Трубный прокат закрывает потребности гидравлических систем и легких каркасов. Дюралевая труба выдерживает высокое давление жидкостей и газов, сохраняя минимальный вес. Дюралевая труба профильная прямоугольного или квадратного сечения идет на изготовление спортивного инвентаря, мачт яхт, лестниц и туристического снаряжения.
Дюралевый уголок и швеллер дюралевый образуют жесткие ребра жесткости. Строители и инженеры собирают из них легкие фермы, стеллажи для чистых помещений и рамы беспилотных летательных аппаратов.
Главный враг дюралюминия — коррозия. Медь в составе сплава создает микрогальванические пары, ускоряющие разрушение во влажной среде. Для защиты листы и плиты плакируют, то есть накатывают на поверхность тончайший слой чистого алюминия. Он принимает удар внешней среды на себя и не дает окисляться силовой основе. Детали без плакировки обязательно анодируют или покрывают защитной грунтовкой и краской.
Современные марки дюраля, такие как Д16 или В95, содержат цинк для рекордных показателей прочности. Из них делают силовые элементы шасси, лопасти несущих винтов вертолетов и детали гоночных автомобилей. Материал выдерживает колоссальные циклические нагрузки, не допуская внезапного хрупкого разрушения. Обрабатываемость резанием у этих сплавов превосходная: стружка ломается легко, а поверхность деталей после резцедержателя остается гладкой.