ورق مورد استفاده در ساخت بدنه هواپیما

هواپیما یکی از وسایل حمل ‌و نقل عمومی است که به دلیل سرعت بالا در رسیدن به مقصد و صرفه‌جویی در زمان طرفداران زیادی دارد. اما همیشه این سوال پیش می‌آید که هواپیما از چه موادی ساخته شده که می‌تواند بدون اینکه سقوط کند برفراز آسمان پرواز کرده و حتی می‌تواند وزن بیشتری نیز با خود حمل کند. برای ساخت هواپیما در صنایع هواپیماسازی تمام تلاش طراحان برای این است که بدنه هواپیما از جنس محکم و در عین حال سبک ساخته شود.
هواپیما بایستی بتواند فشارهای جوی و حرارت بالا و پایین را تحمل کند و به خوردگی مقاوم باشد. به‌همین‌منظور از آلیاژهایی همچون کبالت، تیتانیوم، کامپوزیت‌ها و امثال آنها برای ساخت هواپیما استفاده می‌شود. مهمترین آلیاژ در ساخت این غول پرنده ورق آلومینیومی است که به دلیل ویژگی‌های خاص بهترین و ایمن‌ترین گزینه به شمار می‌رود. در ادامه به بررسی آلیاژهای مورد استفاده در ساخت بدنه هواپیما خواهیم پرداخت.

برای ساخت بدنه هواپیما از چه موادی استفاده می‌شود؟

قسمت‌های مختلف هواپیما شامل بدنه، بال‌ها، دم، بخش‌های داخلی، حائل‌ها، گوشه و زوایای آن است. هرکدام از این بخش‌ها معمولا با آلیاژها و فولادهای خاصی نظیر آلومینیوم، کبالت، تیتانیوم، نیکل، وانادیوم، تنگستن، منیزیم، ناتالیم، مولیبیدن، زیرکنیوم، بریلیوم و سوپرآلیاژها ساخته می‌شوند. ولی بیشترین آلیاژهای مصرفی در ساخت بدنه هواپیما آلومینیوم، تیتانیوم و انواع ورق‌های فولادی سبک و مقاوم هستند.

https://www.markazeahan.com/product-category/galvanized-sheet/

آلومینیوم

یکی از آلیاژهای پرکاربرد در صنعت هواپیماسازی آلومینیوم است که به صورت ورق آلومینیومی در کارخانه‌ها تولید و ارائه می‌شود. برای تهیه این ورق‌ها آنها را با عناصر دیگری ترکیب کرده و بهبود می‌بخشند. ورق‌های بهبودیافته آلومینیوم تا هشت برابر استحکام و کیفیت بیشتری نسبت به آلومینیوم خالص دارند؛ ازاین‌رو در بدنه هواپیما استفاده می‌گردند. گفتنی است که قیمت ورق‌های آلومینیومی با توجه به نوع عناصر و آلیاژهای به کار رفته در آن متغیر است و به‌همین دلیل قیمت نهایی هواپیما براساس آنها محاسبه می‌شود.

آلیاژهای آلومینیوم به‌طورکلی به دو دسته ریختگی و کارپذیر تقسیم می‌شوند. آلیاژهای ریختگی با استفاده از روش‌های ریخته‌گری به شکل موردنظر می‌رسند، درحالی‌که آلیاژهای کارپذیر با روش‌های مکانیکی به شکل‌های مختلف تغییر می‌کنند. در بدنه هواپیما نیز برای تقویت پوسته آن از آلیاژهای آلومینیوم کارپذیر یا نوردی استفاده می‌شود. انواع ورق آلومینیوم مورد استفاده در ساخت بدنه هواپیما به ترتیب زیر است.
 
⦁ آلیاژهای آلومینیوم گروه ۲۰۰۰: ترکیبات اصلی این آلیاژها مس و آلومینیوم است اما در برخی آلیاژهای این گروه به علاوه مس از عناصر دیگری همچون منیزیم و نقره نیز جهت بهبود عملکرد آلومینیوم استفاده می‌شود. از خواص اصلی این گروه از آلیاژهای آلومینیوم می‌توان به جوش‌پذیری خوب، مقاومت به ضربه و شکستگی، چقرمگی عالی، استحکام و سختی زیاد و قابلیت ریختگی کم اشاره کرد. آلیاژهای این گروه نیز شامل ۲۰۸۸, ۲۰۷۴, ۲۰۲۴, ۲۱۹۵, ۲۱۹۶, ۲۱۹۸ هستند. باید در ادامه گفت که آلیاژهای آلومینیوم سری ۲۰۰۰ درصد بیشتری را در ساخت هواپیما به خود اختصاص می‌دهند.

⦁ آلیاژهای آلومینیوم گروه ۶۰۰۰: عناصر آلیاژی که برای تهیه این آلیاژهای آلومینیومی استفاده می‌شود شامل منیزیم و سیلیسیم است که با کم و زیاد شدن درصد هرکدام از این عناصر، آلیاژهای این سری تولید می‌شوند. از ویژگی‌های مهم این گروه باید به انعطاف‌پذیری بالا، خاصیت شکل‌پذیری خوب، نرمی، مقاومت به خوردگی و فرسایش، استحکام متوسط و قابلیت جوش‌پذیری مطلوب اشاره کرد. از آلیاژهای آلومینیوم این گروه دو نوع ۶۰۵۶, ۶۱۵۶ در ساخت بدنه هواپیما به کار می‌روند.
⦁ آلیاژهای آلومینیوم گروه ۷۰۰۰: در این گروه عنصر روی به همراه آلومینیوم اجزای اصلی را تشکیل می‌دهند اما مقدار کمی از عناصر آلیاژی دیگر در ترکیب آلیاژهای این گروه باعث بهبود عملکرد آنها می‌شوند. آلیاژهای این گروه با وجود داشتن استحکام خیلی بالاتر و مقاومت به خستگی بیشتر نسبت به گروه‌های دیگر، اما خاصیت جوش‌پذیری و مقاومت به خوردگی آنها کمتر است و از این جهت سهم کمتری در ساخت بدنه هواپیما دارند. آلیاژهای آلومینیوم از سری ۷۰۰۰ که در ساخت بدنه هواپیما استفاده می‌شوند شامل ۷۳۴۹، ۷۰۴۰ و ۷۱۴۰ هستند.

تیتانیوم

باوجود استفاده گسترده از آلومینیوم در ساخت بدنه هواپیما، اما این آلیاژ به تنهایی نمی‌تواند از پس فشارهای شدید جوی، حرارت بالا و طوفان‌ها بربیاید. از این رو برای تقویت آلیاژهای آلومینیوم در بدنه و بخش‌های مهم هواپیما از آلیاژهای تیتانیوم نیز استفاده می‌شود. این فلز به دلیل کمیاب بودن و گرانی بخش زیادی را برای ساخت به خود اختصاص نمی‌دهد و تنها برای جلوگیری از گسترش ترک آلومینیوم در جاهایی که امکان ترک وجود دارد مورد استفاده قرار می‌گیرد. مثلا از یک نوار تیتانیومی دور تا دور بدنه هواپیما استفاده می‌شود که به استحکام و مقاومت آلیاژ آلومینیوم کمک کند. لازم‌به‌ذکر است که تیتانیوم با وجود استحکام بیشتر از آلومینیوم، از آن سنگین‌تر نیز هست و لذا در ساخت بدنه هواپیما نمی‌تواند خیلی دخیل باشد.
 
کامپوزیت‌ها

کامپوزیت‌ها موادی مرکب از چندین ماده هستند که در کنار هم باعث تولید ماده‌ای بسیار مستحکم و مقاوم می‌شوند. کامپوزیت‌ها در انواعی همچون زمینه پلیمری، زمینه سرامیکی و زمینه فلزی تولید می‌شوند. در ساخت بدنه هواپیما از نوع زمینه سرامیکی کامپوزیت‌ها بهره گرفته می‌شود. استحکام بالا، مقاومت به سایش، وزن کم از ویژگی‌های این مواد هستند که در ساخت بدنه هواپیما باعث کاهش وزن و افزایش استحکام آن می‌شوند. کامپوزیت‌های الیاف کربن نیز بیشترین کاربرد را در صنعت هوافضا و بلخصوص ساخت بدنه هواپیما دارند.

فولاد

فولاد به دلیل وزن بالایی که دارد برای ساخت هواپیما خیلی مناسب نیست. اما وجود آن برای استحکام دادن به برخی بخش‌های هواپیما الزامی است. برای این کار از ورق‌های گالوانیزه که هم وزن کمتری دارند و هم بسیار مستحکم هستند استفاده می‌شود. این ورق‌ها در گوشه و زوایای غول پرنده، دم و برخی دیگر از قسمت‌های آن کاربرد دارند.

سخن آخر
هواپیما در دنیای پرسرعت و عصر تکنولوژی یکی از محبوب‌ترین وسایل حمل‌ونقل عمومی است. برای ساخت این غول پرنده سعی می‌شود از بهترین متریال، مستحکم‌ترین و در عین حال سبک‌ترین آنها استفاده گردد که از این بین ورق آلومینیوم و آلیاژهای آن بیشترین کاربرد را در صنعت هوافضا دارند. برای همین است که هواپیماهای امروزی از کیفیت و ایمنی بیشتری برخوردار هستند و مسافران باخیال راحت از آنها استفاده می‌کنند.

منبع : مرکزآهن