ألومنيوم 2024 هو أفضل-سبائك معروفة من عائلة الألومنيوم-النحاس-المغنيسيوم (2xxx) وسبائك صفائح الطيران الكلاسيكية. فهو يجمع بين القوة العالية، ومقاومة التعب الجيدة، والقدرة الممتازة على التصنيع، ولهذا السبب تم استخدامه في أغلفة الطائرات، وألواح جسم الطائرة، وهياكل الأجنحة، ومكونات الصواريخ لعقود من الزمن. يغطي هذا الدليل تكوينه وخصائصه الميكانيكية ومواصفاته الصحيحة.
التركيب الكيميائي والخصائص الأساسية
وفقًا لمعيار ASTM B209 وتسجيل جمعية الألومنيوم، 2024 يحتوي على النحاس 3.8-4.9%، المغنيسيوم 1.2-1.8%، المنغنيز 0.30-0.90%، السيليكون بحد أقصى 0.50%، الحديد بحد أقصى 0.50%، الزنك بحد أقصى 0.25%، تيتانيوم بحد أقصى 0.15%، كروم بحد أقصى 0.10%، الألومنيوم التوازن. يوفر النحاس والمغنيسيوم تصلبًا لهطول الأمطار، مما يمنح عام 2024 قوته المميزة. تبلغ كثافته حوالي 2.78 جم/سم3، ومعامل المرونة حوالي 73 جيجا باسكال. بسبب محتواه من النحاس، يتطلب 2024 تشطيبًا وقائيًا في البيئات المسببة للتآكل؛ تعتبر إصدارات alclad ذات الطبقة السطحية المصنوعة من الألومنيوم النقي قياسية في صفائح الطيران حيث تكون مقاومة التآكل مهمة.
المزاج والمعالجة الحرارية
2024 عبارة عن سبيكة-قابلة للمعالجة بالحرارة ويتم توفيرها بعدة درجات حرارة:
2024-O:ملدن، أنعم حالة، يستخدم للتشكيل قبل المعالجة الحرارية.
2024-T3:المحلول معالج بالحرارة، ومعمل على البارد، ومعتق بشكل طبيعي؛ معيار الصفائح ذات القوة العالية-.
2024-T4:يتم معالجة المحلول بالحرارة وتعتيقه بشكل طبيعي، بدون البرودة-خطوة العمل الخاصة بـ T3.
2024-T351:محلول معالج بالحرارة، ويخفف الضغط عن طريق التمدد، ويعتق بشكل طبيعي؛ مزاج اللوحة القياسية مع تحسين التسطيح وقابلية التشغيل الآلي.
2024-T851:يتم معالجة المحلول بالحرارة، وتخفيف الضغط، وتعتيقه بشكل مصطنع للحصول على قوة أعلى وأداء أفضل للتآكل.
الخواص الميكانيكية النموذجية
| ملكية | 2024-O | 2024-T3 (ورقة) | 2024-T351 (لوحة) |
|---|---|---|---|
| قوة الشد | 185-220 ميجا باسكال (نموذجي) | 435 ميجا باسكال دقيقة | 440 ميجا باسكال دقيقة |
| قوة العائد | حوالي 95 ميجا باسكال | 290 ميجا باسكال دقيقة (نموذجي 345 ميجا باسكال) | 325 ميجا باسكال دقيقة |
| استطالة | 15% دقيقة | 10% دقيقة | 10% دقيقة |
| معامل مرن | 73 جيجا | 73 جيجا | 73 جيجا |
| صلابة برينل | حوالي 49 حصان | حوالي 120 حصان | حوالي 120 حصان |
تتبع القيم ASTM B209 للصفائح والألواح؛ يختلف الحد الأدنى الدقيق باختلاف السُمك وشكل المنتج. بالنسبة لمشتريات الطيران، يتم طلب المواد عادةً وفقًا للمواصفات AMS 4035 أو AMS 4037 (الورقة العارية)، وAMS 4040/4041 (alclad)، وQQ-A-250/4 أو QQ-A-250/5 للمواصفات القديمة.
التطبيقات الفضائية والصناعية
2024-صفيحة T3 هي المادة الكلاسيكية لجلود جسم الطائرة، وجلود الأجنحة، والألواح الهيكلية، حيث تعد مقاومتها العالية للتعب وقوتها-إلى-نسبة الوزن ضرورية. 2024-يتم استخدام صفيحة T351 للحواجز والأضلاع والأعضاء الهيكلية الآلية التي تحمل أحمالًا دورية شديدة. يتم تحديد ورقة Alclad 2024-T3 حيثما تكون هناك حاجة إلى الحماية من التآكل دون إضافة وزن. خارج الفضاء الجوي، يظهر 2024 في عجلات الشاحنات، والمراوح، والمثبتات (المسامير)، والمعدات الكيميائية، والأدوات عالية الأداء. يتم أيضًا استخدام شروط O وT42 عندما يجب تكوين الأجزاء أولاً ثم تعتيقها بعد ذلك.
ملاحظات التصنيع والتآكل
2024 طائرة بشكل ممتاز، ولهذا تهيمن على هيكل الطائرات الآلية. يتم لحامها بشكل سيئ مقارنة بالسبائك 5xxx و6xxx وعادة ما يتم ربطها بالتثبيت أو التثبيت أو الربط اللاصق؛ يتطلب اللحام بالصهر حشوًا خاصًا ومعالجة حرارية بعد اللحام-. إن Bare 2024 عرضة للتقشير والتشقق الناتج عن الإجهاد-والتآكل في البيئات البحرية، لذلك يجب حمايته عن طريق الأكسدة أو الطلاء أو الكسوة الكلاد. في درجات الحرارة المرتفعة، يحتفظ 2024 بقوة أفضل من 7075 حتى 125-150 درجة مئوية تقريبًا، ولهذا السبب يفضل استخدامه لبعض الأجزاء الهيكلية ذات الخدمة الدافئة.
الأسئلة المتداولة
درجات الحرارة الشائعة هي O (مُلدن)، H12/H14/H16/H18 مع ما يعادلها من H2x لأعمال الألواح، وH112 أو F للوحة السميكة؛ يتم اختيار المزاج من خلال عملية التشكيل والقوة النهائية المطلوبة.
يحدد كل من EN 573-3 وISO 209 التركيب الكيميائي، وEN 485-2 الخواص الميكانيكية للصفائح، وGB/T 3880.2 المعادل الصيني، وASTM B209 معيار المنتج الأمريكي.
قم بتخزينها جافة وبعيدًا عن الأرض مع وضع التشذير الواقي في مكانها، وحافظ على الحزم منفصلة عن الفولاذ والمعادن الأخرى، وتعامل معها بعناية حتى لا يتعرض السطح للخدش أو التلطيخ.
نعم، ولكن تعتمد قابلية اللحام على عائلة السبائك: يتم لحام سبائك 3xxx و5xxx بسهولة، وسبائك 6xxx ملحومة بقوة جيدة، وسبائك نقية 1xxx ملحومة بسهولة للخدمات غير الهيكلية.
تشطيب المطحنة هو المعيار. تتوفر التشطيبات اللامعة والمزخرفة والمؤكسدة والملونة-للخدمة المعمارية والديكورية، ويتم تحديد اللمسة النهائية عند الطلب.
يتم توفير الصفائح عادةً من 0.2 مم إلى 6.0 مم واللوحة من 6 مم لأعلى، مع عرض لفائف من 500 مم إلى حوالي 2000 مم اعتمادًا على قدرة المطحنة ودرجة الحرارة المطلوبة.
