Медь и бериллий в авиастроении

22/06/2017 2:50pm

Автор: редакционная статья

Категории: применение металлопродукции

Медь и бериллий в авиастроении

В предыдущей статье речь шла о применении меди и медных сплавов в наземном транспорте (автомобилях). В этой разберемся, как обстоят дела с применением в воздушном транспорте.


  В аэрокосмической промышленности привыкли действовать дальновидно и предусмотрительно. Разработка новых материалов и техник позволяет отнести авиастроение к тем областям промышленности, где краткосрочные затраты могут обеспечить значительную экономию на протяжении всего срока службы продукта. Здесь использование медных бериллиевых сплавов рассматривается для определения того, какие их свойства позволяют им быть такими выгодными и как эти свойства могут быть использованы в долгосрочной перспективе экономии.
   Больше, чем в любой другой крупной промышленности, в авиастроении относительно небольшие изменения в дизайне могут иметь огромное экономическое влияние на продукт в течение срока его службы. Разумеется, первоначальная стоимость самолета значительна, но в то же время есть большие шансы, чтобы внедренная оптимизация позволит окупить затраты на производство сторицей. Ярким примером этого, конечно же, являются самолеты EADS Airbus A380 или Boeing 787.

Airbus A380

Рис.1 Airbus A380

Боинг 787

Рис.2 Boeing 787

   Бериллиевая медь является идеальным материалом для изготовления этих поверхностей износа по ряду причин. Прежде всего, бериллиевые медные сплавы, такие как C17200 и C82500, обладают более высокой прочностью, твердостью, износостойкостью и несущей способностью, чем любой другой медный сплав. Эти сплавы образуют тонкую, стойкую окись на их поверхности, которая действует как самовосстанавливающаяся смазка. Втулки, которые испытывают повторяющийся контакт с поверхностью на поверхности, требуют использования материалов, которые не изнашиваются, чтобы поддерживать гладкую поверхность. Отличные неустойчивые характеристики бериллиевых медных сплавов умело выполняют это требование. Кроме того, бериллиевые медные сплавы обладают отличными тепловыми свойствами, с низкими коэффициентами теплового расширения и отличной термической стабильностью. Это важнейшие свойства материалов, используемых в аэрокосмических применениях, которые могут подвергаться воздействию экстремальных температур.
Было продемонстрировано, что сплавы из бериллиевых медных сплавов могут использоваться не только для износостойкости. Их отличная твердость и прочность означают, что они также в высшей степени способны выполнять конструктивные роли в планете. Иногда просто невозможно ввести специальную износостойкую поверхность, в этих случаях сплавы из бериллиевой меди с их превосходными износостойкими свойствами могут быть просто использованы вместо стали или других материалов.
  Дополнительным преимуществом сплавов меди из бериллия, повышающим их привлекательность в некоторых применениях, является отличная текучесть расплавленного материала. Особенно хорошо проявляется текучесть сплавов с более высоким содержанием бериллия, таких как C82800. Эта текучесть делает их идеальными для сложных отливок. Конструкции, такие как корпуса трубок Пито, включают в себя очень тонкие литые конструкции и могут быть отлиты только в том случае, если материал расплава обладает отличной текучестью. По этой причине корпуса трубок Пито для высокоскоростных самолетов обычно изготавливаются из этих бериллиевых медных сплавов (C82500 или C82800). Другим примером такого типа применений, который в настоящее время видит широкое внедрение бериллиевых медных сплавов, являются впускные направляющие лопасти вертолетных турбин, что в очередной раз требует сочетания хорошей удельной прочности, термической стабильности и отличной текучести, которую обеспечивают только бериллиевые медные сплавы.

Шасси самолета

Рис.3 Детали шасси самолета выполняют из медно-бериллиевых сплавов

  Другая область аэрокосмического дизайна, в которой бериллиевые медные сплавы оказались полезными, - это измерительные приборы. Конструкции самолетов оптимизированы для аэродинамики, чтобы минимизировать затраты на топливо. Это означает, что части самолета могут столкнуться с серьезными ограничениями на упаковку. Клещи приборостроения являются одним из таких критически важных для космоса приложений, поэтому для минимизации объемов требуется очень высокая прочность, как правило, это исключает возможность использования алюминиевых сплавов и оставляет возможности только из высокопрочных сталей, титановых сплавов и бериллиевых медных сплавов. Остальные стальные сплавы, в свою очередь, должны быть устранены из-за их железной природы, которая вызывает магнитные помехи в чувствительных инструментах, таких как гироскопы. Наконец, титановые сплавы являются дорогостоящими, с которыми трудно работать и у которых не самые лучшие литейные качества. С другой стороны, сплавы из бериллиевых медных сплавов, с которыми намного легче работать, обладающими отличной обрабатываемостью и свариваемостью, а также отличными литейными качествами, что делает их оптимальным выбором для этих типов применений.
 Аэрокосмическая промышленность является одной из тех, которая стремится к максимальной эффективности.  Границы небольшие, и небольшие различия в дизайне деталей могут привести к значительной экономии в течение всего срока эксплуатации. Первоначальные дополнительные затраты на производство, такие как добавление изношенных поверхностей или замена более дорогих материалов с улучшенными свойствами, могут привести к реальной и значительной стоимости за ASM-сокращения, которые быстро складываются в течение срока службы самолета. Аналогичным образом, для удовлетворения жестких требований к поверхности, требуемых экономичными аэродинамическими конструкциями, высокая прочность при низких объемах имеет решающее значение в некоторых применениях. Бериллиевые медные сплавы продемонстрировали свою способность удовлетворять этим требованиям.

Фото: Airbus S.A.S., Boeing, beryllium.com

Литература:

  1. ibcadvancedalloys.com
  2. J. Davis, Copper and Copper Alloys. ASM International, 2001.
  3. P. Sriram and V. Rao, “Recent developments in cast non ferrous bearing materials,” 54th Indian Foundry Congress, 2006.


Презентация

Контакты

 

 

Контакты

[email protected]

[email protected]

 г. Днепр

тел. +38 (056) 794-36-74

факс. +38 (056) 794-36-75

моб. +38 (050) 320 69 72

ISSN 20760507

Руководитель проекта - Гринев Владимир Анатольевич

Партнеры