Zašto su aluminijumske legure centralne za moderne odbrambene sisteme
Aluminij je strukturni materijal u vojnom hardveru od 1930-ih i još uvijek ima poziciju kojoj nijedan drugi metal ne odgovara u nekoliko uloga{1}}kritičnih po težini. Njegova gustina od oko 2,70 g/cm3 je otprilike jedna trećina gustoće ugljičnog čelika, dok pravilno odabrane temperature dostižu vlačnu čvrstoću od 300 MPa do više od 550 MPa. Ta kombinacija omogućava dizajnerima da smanje težinu platforme bez odustajanja od krutosti ili balističkih performansi.
Četiri karakteristike objašnjavaju kontinuiranu potražnju od odbrambenih programa:
Odnos snage-i-težine:Ploča 5083-H116 pri 2,66 g/cm3 nudi tipičnu vlačnu čvrstoću od 317 MPa, dajući specifičnu čvrstoću blizu dvostruko veću od mekog konstrukcijskog čelika.
Performanse korozije:samoobnavljajući sloj aluminijum oksida otporan je na slani sprej, vlagu i kontakt sa gorivom, što je važno za opremu pohranjenu u obalnim ili tropskim pozorištima.
Nije-magnetni i bez{1}}iskri:kritično za brodove za protuminske mjere i za opremu koja radi uz osjetljive magnetne senzore.
Reciklabilnost:sekundarnom aluminijumu je potrebno otprilike 5% energije koja se koristi za primarno topljenje, što smanjuje kroz-troškove održavanja životnog vijeka.
Aluminijum u vojnim avionima i vazduhoplovnim konstrukcijama
Vojni avioni ostaju najveća pojedinačna odbrambena aplikacija. Obloge krila i paneli trupa se obično proizvode od 2024-T3 (Al-Cu-Mg) lima, dok je 7075-T6 (Al-Zn-Mg-Cu) specificiran za armaturu sa visokim opterećenjem i komponente za sletanje iznad 50 MP. je potrebno. Ekstrudirani 6061-T6 služi za nosače, podne grede i police za opremu.
Materijal se obično naručuje prema ASTM B209/B209M za limove i ploče ili ASTM B221 za ekstrudirane profile. Ispitivanje prihvatljivosti obuhvata hemijski sastav, svojstva zatezanja i ultrazvučnu inspekciju deblje ploče, a ponašanje tolerancije zamora i oštećenja-kvalificira se kuponskim testiranjem prije nego što se objavi dozvoljeni dizajn.
Aluminij{0}}litijumski razredi iz porodica 2099 i 2195 smanjuju gustinu za otprilike 3% i povećavaju krutost za oko 10% u odnosu na konvencionalne 2xxx legure, zbog čega se pojavljuju na primarnim strukturama{6}}kritičnim za težinu. Kompromis-je stroža kontrola procesa, jer ove legure trebaju kontrolirano rastezljivo oblikovanje i namjensku toplinsku obradu kako bi se žilavost loma zadržala unutar specifikacije.
Lagani oklop za borbena i taktička vozila
Zavariva oklopna ploča je navedena u Sjedinjenim Državama pod MIL-DTL-46027 za legure 5083, 5086 i 5059 i MIL-DTL-46063 za legure 7039. Evropski i NATO programi upućuju na STANAG 4569 kada definišu nivoe zaštite za putnike u oklopnim vozilima, a stepen ploča se zatim bira da zadovolji zahtevani nivo pri definisanoj gustini površine.
| Legura i temperament | Gustina (g/cm3) | Tipična vlačna čvrstoća (MPa) | Reprezentativna upotreba odbrane |
|---|---|---|---|
| 5083-H116 | 2.66 | 317 | Ploča trupa, podovi od eksplozije, zavareni oklop |
| 5059-H131 | 2.66 | 370 | Zavarene oklopne konstrukcije visoke{0}} |
| 7039-T64 | 2.77 | 415 | Oklopna ploča vozila, aplikirani paneli |
| 6061-T6 | 2.70 | 310 | Strukturni okviri, nosači, nosači |
| 2024-T3 | 2.78 | 483 | Avionske kože, stringeri, rebra |
| 7075-T6 | 2.81 | 572 | Visoko{0}}opterećeni priključci okvira aviona, kapice za lamele |
Dvije dizajnerske točke upravljaju aluminijskim oklopom. Prvo, potrebna je veća debljina nego za ekvivalentno čelično rješenje, tako da se prostor za pakovanje unutar vozila mora planirati rano u rasporedu. Drugo, zavareni spojevi u oklopu 5xxx gube snagu u zoni -pogođene toplinom, tako da dozvoljene vrijednosti moraju doći iz testova zavarenih kupona, a ne podataka o matičnom{4}}metu. Jezgra od aluminijske pjene, sendvič paneli i spall obloge se često dodaju kako bi apsorbirali energiju eksplozije i smanjili fragmentaciju iza oklopa.
Pomorske i amfibijske primjene
Visoko{0}}magnezijumske ploče kao što su 5083, 5086 i 5383 prema ASTM B928/B928M formiraju trupove, palube, pregrade i nadgradnje. Niska gustina povećava nosivost i brzinu, ili omogućava više goriva i skladišta za isti deplasman, a nemagnetni potpis odgovara minskim protumjernim plovilima i istražiteljskim plovilima.
Zavarivanje se obično izvodi sa dodatnim metalom ER5183 ili ER5556 prema AWS A5.10, dok se otpor-na raspršivanje soli provjerava ASTM G85 ili ISO 9227 testiranjem. Aluminij se topi na približno 660 stepeni, znatno ispod čelika, tako da su izolacija konstruktivnih elemenata i pažljivo definisanje granica požara obavezni u pomorskom dizajnu. Tamo gdje krutost, a ne snaga pokreće dizajn, ekstrudirani profili ukrućenja često su integrirani direktno u strukturu palube.
Izrada, inspekcija i-oporavak-života
Rute proizvodnje kreću se od toplo-valjanih ploča do ekstruzije, zatvorenog-kovanja i aditivne proizvodnje AlSi10Mg nosača laserskom fuzijom praha. Inspekcija obično kombinuje ultrazvučno ispitivanje ploče, verifikaciju dimenzija i certifikaciju mehaničkih svojstava u specifikaciji kupovine.
Za pomorsku ploču poželjnije su{0}}kaljene temperamente kao što su H116 i H321 jer su otporne na koroziju od ljuštenja.
Toplinska obrada oklopa 7xxx i zrakoplovnih klasa mora biti strogo kontrolirana kako bi se očuvala otpornost na koroziju pod stresom.
Strojni strugotine, odsjeci i strukture na kraju -- vijeka trajanja recikliraju se u odvojenim tokovima legure tako da kemija ostaje unutar specifikacije.
Balistička kvalifikacija se ponavlja kad god se promijeni legura, temperiranje ili postupak zavarivanja, jer performanse zaštite zavise od procesa.
Često postavljana pitanja
P: Koja se aluminijska legura najčešće koristi za oklop vojnih vozila?
5083-H116 je najčešća legura oklopa za zavarivanje, koja se koristi za ploče trupa, podove od eksplozije i strukturalni oklop. Legura 7039-T64 se bira kada je potrebna veća čvrstoća, a 5059-H131 se sve više specificira za zavarene konstrukcije izložene koroziji.
P: Može li aluminijski oklop pobijediti iste prijetnje kao čelični oklop?
Da, na uporedivom nivou zaštite, ali aluminijumska ploča mora biti deblja. Prednost je manja masa za dato zaštićeno područje, što poboljšava mobilnost bez povećanja agregata.
P: Zašto se aluminij koristi u posudama za protumjeru mina?
Legure aluminijuma nisu{0}}magnetne, tako da ne izazivaju mine magnetnog uticaja. Niska gustoća također poboljšava stabilnost i omogućava veću nosivost za isti pomak.
P: Koji se standardi primjenjuju na obrambene aluminijumske proizvode?
ASTM B209/B209M pokriva lim i ploču, ASTM B221 pokriva ekstruzije, ASTM B928/B928M pokriva brodsku ploču, a MIL-DTL-46027 plus MIL-DTL-46063 definišu razrede i svojstva oklopnih ploča.
P: Šta ograničava aluminij u vojnim primjenama na visokim{0}}temperaturama?
Čvrstoća naglo pada iznad otprilike 150 stepeni, a tačka topljenja je oko 660 stepeni, tako da se aluminijum ne koristi za izduvne-susedne strukture ili komponente cevi pištolja, gde se preferiraju čelik ili titanijum.
P: Da li je aluminijum isplativ-u poređenju sa kompozitnim strukturama?
Aluminij obično košta manje po kilogramu od laminata od karbonskih-vlakna, lakši je za popravku na terenu i može se zavariti, što ga čini zadanim izborom za velika vozila i pomorske konstrukcije.
