Por que a indústria aeroespacial compra vergalhões e barras em vez de metal em geral
As ligas de alumínio na faixa aeroespacial pesam cerca de 2,70 a 2,83 g/cm³, cerca de um terço do aço, enquanto as têmperas 7xxx mais fortes atingem resistências à tração típicas próximas a 572 MPa. Essa combinação fornece uma relação resistência-por{6}}peso que o aço estrutural não pode corresponder no mesmo envelope, e é por isso que o alumínio continua sendo o metal dominante da fuselagem para acessórios usinados, estruturas e fixadores, mesmo quando a estrutura primária mudou para compósitos.
Haste e barra são as formas iniciais para três trabalhos amplos: peças estruturais usinadas, como molduras, suportes e acessórios; fixadores como rebites e parafusos; e componentes que são formados ou forjados antes da usinagem final. Em nenhum desses casos o comprador está comprando alumínio em geral. O pedido nomeia uma liga, uma têmpera, uma forma de produto, uma faixa de tamanho e uma especificação aplicável, e o material é testado de acordo com essa especificação. Esse é o significado prático do grau de aviação: química documentada, propriedades testadas e lotes rastreáveis.
Famílias e classes de ligas
2xxx, Al-Cu-Mg, tolerante a danos.2024 é a liga de referência para peças-críticas à fadiga. Seus limites registrados são cobre 3,8-4,9%, magnésio 1,2-1,8% e manganês 0,3-0,9%, e sua resistência à tração típica nas têmperas T3 e T351 é de cerca de 469 MPa, com boa resistência ao crescimento de trincas por fadiga. É usado para revestimentos de fuselagem, longarinas e acessórios usinados. Barras, vergalhões e fios são fornecidos para AMS-QQ-A-225/6, e barras laminadas ou acabadas a frio na condição T4 ou T351 para AMS 4120. A têmpera T351 é tratada termicamente por solução e tem alívio de tensão por estiramento controlado, o que melhora a estabilidade dimensional durante a usinagem. 2117-T4, uma liga de rebite com baixo teor de cobre com cobre 2,2-3,0% e magnésio 0,20-0,50%, permanece em uso para rebites de cabeça fria.
7xxx, Al-Zn-Mg-Cu, maior resistência.7075 é a escolha padrão onde a força governa. Seus limites registrados são zinco 5,1-6,1%, magnésio 2,1-2,9%, cobre 1,2-2,0% e cromo 0,18-0,28%. No revenido T6, ele oferece resistência à tração típica de cerca de 572 MPa, mas é sensível à trinca por corrosão sob tensão, e essa sensibilidade é gerenciada pela seleção do revenido e não pela troca da liga. Barra e haste são fornecidas de acordo com AMS-QQ-A-225/9 ou ASTM B211 para especificações gerais.
6xxx, Al-Mg-Si, resistente à corrosão e soldável.6061 com magnésio 0,8-1,2% e silício 0,40-0,8% é a liga de engenharia geral do grupo. No temperamento T6, ele possui uma resistência à tração mínima especificada de 290 MPa e rendimento mínimo de 240 MPa para chapas e chapas grossas, e usina e solda bem. Sua resistência é muito inferior à do 7075, por isso é escolhido para suportes, acessórios e estrutura secundária, e não para peças primárias altamente carregadas. A haste e a barra são cobertas pela AMS 4117 e ASTM B211.
Temperamentos e estresse-Comércio com corrosão-off
| Liga e temperamento | Resistência à tração típica | Nota de projeto |
|---|---|---|
| 2024-T351 | cerca de 469MPa | Fadiga e tolerância a danos; estresse aliviado pelo alongamento |
| 7075-T6 | cerca de 572 MPa | Maior resistência; sensível à tensão-fissuras por corrosão |
| 7075-T73 / T7351 | cerca de 10% abaixo de T6 | Maiores-de idade trocam um pouco de força por uma resistência muito melhor ao estresse-à corrosão |
| 6061-T6 | 290 MPa mínimo | Soldável, resistente à corrosão, menor resistência |
A troca é deliberada e bem documentada: passar do-envelhecimento de 7075 a T73 reduz a resistência em aproximadamente um décimo e melhora muito a resistência à fissuração por tensão-corrosão, razão pela qual seções espessas e peças carregadas na direção transversal curta são geralmente especificadas em T73 ou T7351, embora T6 fosse testado mais forte em uma máquina de tração.
Especificações, testes e rastreabilidade
Um pedido de compra de aviação deve indicar a liga, a têmpera, a forma do produto, o tamanho, as especificações aplicáveis e o relatório de teste exigido. A química é verificada em relação aos limites registrados para a liga, as propriedades mecânicas são verificadas por teste de tração no produto acabado ou em uma amostra cortada dele, e o tratamento térmico é realizado de acordo com um cronograma controlado, como AMS 2770, em vez de pela prática local.
O exame-não destrutivo segue a criticidade da peça. A inspeção por líquido penetrante conforme ASTM E1417 é usada para encontrar descontinuidades superficiais em peças acabadas, e a inspeção ultrassônica conforme ASTM E2375 é usada para procurar defeitos internos em barras e chapas antes da usinagem. Rastreabilidade significa que o número do calor, o certificado do moinho e a peça acabada podem ser vinculados; sem esse link, um material que atenda a todos os requisitos mecânicos ainda não será um estoque em condições de aeronavegabilidade.
Comprando pontos
Verifique o certificado em relação ao pedido de compra linha por linha: liga, têmpera, forma, tamanho, número de especificação e revisão, número de calor e os valores reais do teste, em vez de uma declaração de que o material está em conformidade. Confirme a condição de fornecimento, pois a barra T351 é aliviada por estiramento enquanto a T4 não, e as duas se comportam de maneira diferente quando uma parede fina é usinada. Confirme a condição e a retilineidade da superfície, porque a barra é frequentemente endireitada e um produto 7xxx endireitado carrega tensão residual que pode mover uma peça durante a usinagem. Por fim, confirme a tolerância de tamanho e o nível de inspeção, pois estes são frequentemente os motivos pelos quais uma remessa é rejeitada no recebimento.
Perguntas frequentes
Q:Qual liga de haste de aviação é a mais forte?
A: 7075 no revenido T6, com uma resistência à tração típica de cerca de 572 MPa. Se a peça for carregada na direção transversal curta ou for espessa, geralmente é especificado T73 ou T7351, aceitando cerca de dez por cento menos resistência para uma resistência à corrosão-de tensão muito melhor.
Q:O que significa nota de aviação na prática?
R: Controle de especificações mais testes e rastreabilidade. O material é fabricado e testado de acordo com uma especificação escrita, como AMS-QQ-A-225/9, e o número de aquecimento no certificado pode ser rastreado até a peça acabada. Não significa nível militar e não descreve um metal diferente.
Q:Por que o 2024-T351 é mais fácil de usinar do que o 2024-T4?
R: A têmpera T351 inclui uma operação de alongamento controlada após o tratamento térmico da solução, o que alivia o estresse-induzido pela têmpera. A peça permanece mais plana enquanto o material é removido, de modo que as dimensões se mantêm melhor em paredes finas.
Q:As hastes de aviação podem ser soldadas?
R: 6061 solda facilmente, mas as ligas 2xxx e 7xxx geralmente não são soldadas para peças estruturais aeroespaciais; eles são usinados, rebitados ou aparafusados. Soldar uma peça 7075 não é uma rota de reparo, porque a zona-afetada pelo calor perde resistência e se torna sensível a trincas.
Q:Quais documentos devem acompanhar uma remessa?
R: O certificado da fábrica ou certificado de conformidade listando os resultados químicos e mecânicos em relação à especificação e revisão nomeadas, com o número da bateria, além de quaisquer relatórios de exame não destrutivo e registros de tratamento-térmico exigidos pelo desenho ou pedido de compra.