В самолетостроении применяют самые разнообразные материалы: различные сорта стали, алюминий и его сплавы, дерево, резину, пластические массы, ткани, краски и т. д. Эти материалы должны быть достаточно крепкими, хорошо поддаваться обработке, быть легкими и устойчивыми в условиях полета.
Алюминий — металл серебристого цвета, весьма мягкий или, как говорят, пластичный, и очень легкий.
При холодной обработке (ударом молотка) алюминий нагартовывается, т. е. становится более твердым, вследствие чего во время работы в материале могут появиться трещины. Нагартовку устраняют путем отжига, после которого алюминий опять становится мягким и его дальнейшая обработка облегчается. Для отжита алюминий нагревают в электрических печах или селитровых ваннах до 340-380°, а затем охлаждают на воздухе или в воде.
Алюминий выпускают в виде листов, лент, труб, проволоки, прутков, литья. Из листов и лент изготовляют различные детали и части конструкций. В самолетостроении листы и ленты алюминия применяют в мягком и твердом виде. Трубы круглые применяют для изготовления частей различных конструкций и трубопроводов. Из алюминиевой проволоки изготовляют заклепки.
Дуралюмин (дюраль), широко применяемый в самолетостроении, — это легкий, вязкий сплав алюминия с медью, марганцем, магнием и др. Удельный вес дуралюмина 2,8. Температура плавления дуралюмина 650°. Дюраль хорошо поддается гибке, штамповке и другим видам обработки, но для этого его нужно отжечь.
Свои высокие механические свойства дуралюмин получает после термической обработки (закалки), но не сразу, как например сталь, а спустя некоторое время. Это явление нарастания крепости называется старением. При закалке дуралюмин нагревают в селитровых ваннах или электрических печах при температуре не выше 51.0°. Продолжительность выдержки зависит от толщины материала и количества одновременно загруженных деталей (табл. 1).
Удельный вес показывает, во сколько раз данный материал тяжелее или легче воды, выраженной в объеме данного тела. Так, удельный вес стали 7,8. Это значит, что сталь в 7,8 раза тяжелее такого же объема воды.
Таблица — Продолжительность нагрева дуралюмина при закалке (дуралюмин марок Д17; Д6; Д16)
| Толщина материала, мм | В селитровых ваннах (в мин.) | Толщина материала, мм | В воздушных камерных печах (в мин.) |
| До 0,8 | 5 | До 0,8 | 10 |
| 0,8-1,5 | 7 | 0,8-1,5 | 20 |
| 1.S-2.5 | 7 | 1,5-3,0 | 30 |
| 2,5-5,0 | 10 | 3,0-5,0 | 40 |
| 6,0-12 | 15 | 5,0-6,0 | 50 |
Нагретый дуралюмин немедленно охлаждают в воде при 20 — 30° с выдержкой в течение 1-2 мин. Затем для удаления следов селитры (если закалка происходит в селитровых ваннах) дуралюмин погружают в теплую воду (40-60°) и протирают чистыми тряпками или отпилками для предотвращения коррозии.
В течение 3-4 час. после закалки дуралюмин остается мягким, вязким и легко обрабатывается, а затем начинает постепенно твердеть, и механические свойства его повышаются. При комнатной температуре процесс старения особенно интенсивно протекает в течение первых суток и практически заканчивается спустя 4-5 дней, после чего прочность дуралюмина становится наиболее высокой.
Таблица 2 — Режимы отжига дуралюмина
| Марка сплава по данным металлообрабатывающего завода | Температура °C | Продолжительность отжига мин. | Температура, рекомендуемая для максимального размягчения, °С | ||
| начальная | конечная при охлаждении в печи | скорость охлаждения до конечной температуры | |||
| Д37М (М-листы отожженные) | 340+10 | 30-60 | 380-420 | 260-280 | * 60° в час |
| Д17Т (Т — листы закаленные) | 340+10 | 30-60 | 420-450 | 240-260 | 30° . , |
| Д16М | 340±10 | 30-60 | 380-420 | 260-280 | 60° . , |
| Д16Т | 340+10 | 30-60 | 420-450 | 240-260 | 30° . . |
| Д6ТВ и Д16ТН (В — листы выкатки повышенного качества; H — листы на- | — | — | 480-490 | 240-260 | 30“ . , |
Для уничтожения нагартовки, возникающей при обработке сплава давлением, и для придания материалу мягкости и вязкости применяется отжиг, для чего дуралюмин — нагревают при 350° в селитровых ваннах в течение 20-30 мин. или электрических печах 1-2 часа, а потом охлаждают на воздухе. После получения указанной температуры дальнейшее охлаждение происходит на воздухе (табл. 2).
Недостатком дюрали является то, что в сыром воздухе и морской воде, а также три соприкосновении с некоторыми металлами, он подвергается коррозии (разъеданию). Различают поверхностную коррозию, когда разрушение происходит на поверхности металла (образование ямок и раковин), и коррозию, которая может распространяться в глубину металла.
Под действием коррозии уменьшаются крепость и пластичность алюминиевого сплава и, кроме того, он теряет в весе.
Совершенно необработанная (после прокатки) или хорошо отполированная, поверхность менее поддается коррозии, чем обработанная поверхность (например, напильником).
Есть три способа предохранения дуралюмина от коррозии:
1) Плакирование, т. е. наложение на поверхность дуралюмина (при горячей прокатке) слоя чистого алюминия.
2) Покрытие красками или лаками.
3) Анодирование, т. е. создание на поверхности дуралюмина искусственной защитной пленки, устойчивой против коррозии.
Процесс анодирования заключается в — том, что детали из алюминиевых сплавов помещают в электролитическую ванну с 3-процентным раствором хромовой кислоты; на поверхности деталей под действием электрического тока получается пленка окиси, т. е. защитная пленка от коррозии.
Дуралюмин выпускают в виде листов, профилей, труб, лент, проволоки, литья. Листы и ленты, в зависимости от марки сплава, применяют для изготовления различных профилей, деталей и узлов, а также для наружной обшивки самолета. Дуралюминовые трубы по виду поперечного сечения бывают, круглые, каплеобразные, овальные и прямоугольные. Из каплеобразных, овальных и прямоугольных труб изготовляют отдельные детали самолета, а из круглых цельнотянутых — трубопроводы, лонжероны, стойки, тяги управления и пр. В самолетостроении применяют главным образом плакированный дуралюмин, который закаливается и отжигается так же, как и обычный дуралюмин.
Чтобы не повредить защитной пленки и предохранить дуралюмин от коррозии, нужно внимательно и бережно относиться к материалу и соблюдать следующие правила.
1. Весь листовой дуралюмин, поступающий для обработки, должен быть смазан.
2. Нельзя допускать трения листов друг о друга или царапания острыми кромками и углами.
3. При перекладывании и переноске листового дуралюмина толщиной 0,5 мм и тоньше нужно брать листы чистыми руками и переносить их так, чтобы в .местах захвата не получилось изгибов (скобок).
4. Не принимать деталей, не покрытых предохранительным лаком.
б. Листовой дуралюмин при размещении около станков, ножниц и т. п. надо обязательно класть в специальный стеллаж или на решетку у станка. Решетки и стеллажи должны быть деревянные, без выступающих металлических частей и по возможности с закругленными углами и краями. Стеллажи и решетки надо содержать в чистоте.
6. В процессе работы нельзя допускать попадания на дуралюмин власти, кислот или щелочей.
Каждая царапина нарушает поверхностный слой, предохраняющий дуралюмин от коррозии, дает доступ кислороду воздуха к незащищенным местам материала, в результате чего ,коррозия начинает распространяться в глубину материала и разрушать его.