Prečo sú hliníkové zliatiny ústredným prvkom moderných obranných systémov
Hliník je konštrukčným materiálom vo vojenskej výzbroji od 30. rokov 20. storočia a stále si drží pozíciu, ktorej sa žiadny iný kov nezhoduje v niekoľkých zásadných{1}}kritických úlohách. Jeho hustota okolo 2,70 g/cm3 je zhruba tretinová v porovnaní s uhlíkovou oceľou, pričom správne zvolené temperovanie dosahuje pevnosti v ťahu od 300 MPa do viac ako 550 MPa. Táto kombinácia umožňuje dizajnérom znížiť hmotnosť platformy bez toho, aby sa vzdali tuhosti alebo balistického výkonu.
Štyri charakteristiky vysvetľujú pokračujúci dopyt zo strany obranných programov:
Pomer sily{{0} k-hmotnosti:Doska 5083-H116 pri 2,66 g/cm3 ponúka typickú pevnosť v ťahu 317 MPa, čo dáva špecifickú pevnosť blízku dvojnásobku mäkkej konštrukčnej ocele.
Korózny výkon:samoobnovujúca sa vrstva oxidu hlinitého odolá slanej vode, vlhkosti a kontaktu s palivom, čo je dôležité pre vybavenie uložené v pobrežných alebo tropických divadlách.
Ne-magnetické a neiskriace-:kritické pre protiopatrenia proti mínam a pre zariadenia fungujúce spolu s citlivými magnetickými snímačmi.
Recyklovateľnosť:sekundárny hliník potrebuje približne 5 % energie použitej na primárne tavenie, čo znižuje-náklady na životnosť.
Hliník vo vojenských lietadlách a leteckých konštrukciách
Vojenské lietadlá zostávajú jedinou najväčšou obrannou aplikáciou. Poťahy krídel a trupové panely sa bežne vyrábajú z plechu 2024-T3 (Al-Cu-Mg), zatiaľ čo 7075-T6 (Al-Zn-Mg-Cu) je špecifikovaný pre vysoko zaťažiteľné nadstavby, komponenty nosníka krídel, kde sa vyžaduje tenilný nosník5 a pristávacie kryty 500. Extruded 6061-T6 slúži na konzoly, podlahové nosníky a stojany na vybavenie.
Materiál sa bežne objednáva podľa ASTM B209/B209M pre plechy a dosky alebo ASTM B221 pre extrudované profily. Akceptačné testovanie zahŕňa chemické zloženie, vlastnosti v ťahu a ultrazvukovú kontrolu hrubšej dosky a správanie sa tolerancie únavy a poškodenia- sa kvalifikuje prostredníctvom kupónového testovania pred uvoľnením povolenej konštrukcie.
Lítiové-triedy hliníka radu 2099 a 2195 znižujú hustotu približne o 3 % a zvyšujú tuhosť približne o 10 % v porovnaní s bežnými zliatinami 2xxx, a preto sa z hľadiska hmotnosti javia ako kritické-základné štruktúry. Kompromisom-je prísnejšia kontrola procesu, pretože tieto zliatiny potrebujú kontrolované tvarovanie ťahaním a špeciálne tepelné spracovanie, aby bola lomová húževnatosť v rámci špecifikácií.
Ľahké brnenie pre bojové a taktické vozidlá
Zvárateľná pancierová platňa je v Spojených štátoch špecifikovaná pod MIL-DTL-46027 pre zliatiny 5083, 5086 a 5059 a MIL-DTL-46063 pre zliatinu 7039. Európske programy a programy NATO sa pri definovaní úrovní ochrany pre pasažierov obrnených vozidiel odvolávajú na STANAG 4569 a stupeň štítku sa potom vyberie tak, aby spĺňal požadovanú úroveň pri definovanej plošnej hustote.
| Zliatina a tempera | Hustota (g/cm3) | Typická pevnosť v ťahu (MPa) | Reprezentatívne obranné využitie |
|---|---|---|---|
| 5083-H116 | 2.66 | 317 | Doska trupu, výbušné podlahy, zvárané pancierovanie |
| 5059-H131 | 2.66 | 370 | Vysokopevnostné zvárané pancierové konštrukcie |
| 7039-T64 | 2.77 | 415 | Pancierová doska vozidla, nášivky |
| 6061-T6 | 2.70 | 310 | Konštrukčné rámy, držiaky, držiaky |
| 2024-T3 | 2.78 | 483 | Poťahy lietadiel, výplety, rebrá |
| 7075-T6 | 2.81 | 572 | Vysoko{0}}záťažové armatúry draku lietadla, kryty nosníkov |
Hliníkové pancierovanie riadia dva konštrukčné body. Po prvé, je potrebná väčšia hrúbka ako v prípade ekvivalentného oceľového riešenia, takže priestor na balenie vo vnútri vozidla musí byť naplánovaný na začiatku návrhu. Po druhé, zvárané spoje v pancieri 5xxx strácajú pevnosť v tepelne-ovplyvnenej zóne, takže povolené hodnoty musia vychádzať z testov zváraných kupónov, a nie z údajov základného-kovu. Často sa pridávajú jadrá z hliníkovej peny, sendvičové panely a výstelky, ktoré absorbujú energiu výbuchu a znižujú fragmentáciu za pancierom.
Námorné a obojživelné aplikácie
Doska s vysokým{0}}horčíkom, ako napríklad 5083, 5086 a 5383 podľa ASTM B928/B928M, tvorí trupy, paluby, priedely a nadstavby. Nízka hustota zvyšuje užitočné zaťaženie a rýchlosť, alebo umožňuje viac paliva a zásob pri rovnakom výtlaku, a ne-magnetická signatúra vyhovuje mínovým protiopatreniam a prieskumným plavidlám.
Zváranie sa zvyčajne vykonáva s prídavným kovom ER5183 alebo ER5556 na AWS A5.10, zatiaľ čo odolnosť proti soľnému -rozprašovaniu sa overuje testovaním ASTM G85 alebo ISO 9227. Hliník sa topí pri približne 660 stupňoch, hlboko pod oceľou, takže izolácia konštrukčných prvkov a starostlivé detaily požiarnych hraníc sú v námornom dizajne povinné. Tam, kde dizajn riadi skôr tuhosť ako pevnosť, sú extrudované výstužné profily často integrované priamo do konštrukcie paluby.
Výroba, kontrola a obnovenie-ukončenia-životnosti
Výrobné postupy siahajú od za tepla-valcovaného plechu až po vytláčanie, uzavreté-kovanie v zápustke a aditívnu výrobu držiakov AlSi10Mg tavením laserového prášku. Inšpekcia bežne kombinuje ultrazvukové testovanie dosky, overovanie rozmerov a certifikáciu mechanických vlastností podľa nákupnej špecifikácie.
Pre námorné platne sú uprednostňované temperované-tvrdnutia, ako napríklad H116 a H321, pretože odolávajú korózii spôsobenej exfoliáciou.
Tepelné spracovanie pancierovania 7xxx a leteckých tried musí byť prísne kontrolované, aby sa zachovala odolnosť voči korózii pod napätím.
Obrábacie triesky, odrezky a štruktúry na konci{0}}životnosti{1}} sa recyklujú v oddelených prúdoch zliatin, takže chémia zostáva v rámci špecifikácií.
Balistická kvalifikácia sa opakuje vždy, keď sa zmení postup zliatiny, temperovania alebo zvárania, pretože výkon ochrany závisí od procesu.
Často kladené otázky
Otázka: Ktorá zliatina hliníka sa najčastejšie používa na pancierovanie vojenských vozidiel?
5083-H116 je najbežnejšia zvárateľná pancierová zliatina, ktorá sa používa na trupové plechy, výbuchové podlahy a konštrukčné pancierovanie. Zliatina 7039-T64 sa vyberá, keď sa vyžaduje vyššia pevnosť, a 5059-H131 je čoraz viac špecifikovaná pre zvárané konštrukcie vystavené korózii.
Otázka: Dokáže hliníkové brnenie poraziť rovnaké hrozby ako oceľové brnenie?
Áno, na porovnateľnej úrovni ochrany, ale hliníkový plech musí byť hrubší. Výhodou je nižšia hmotnosť pre danú chránenú oblasť, čo zlepšuje mobilitu bez zväčšenia powerpacku.
Otázka: Prečo sa hliník používa v banských protiopatreniach?
Zliatiny hliníka nie sú-magnetické, takže nespúšťajú míny s magnetickým vplyvom. Nízka hustota tiež zlepšuje stabilitu a umožňuje väčšie užitočné zaťaženie pri rovnakom zdvihu.
Otázka: Aké normy sa vzťahujú na výrobky z obranného hliníka?
ASTM B209/B209M pokrýva plechy a plechy, ASTM B221 pokrýva výlisky, ASTM B928/B928M pokrýva námorné plechy a MIL-DTL-46027 plus MIL-DTL-46063 definujú triedy a vlastnosti pancierových dosiek.
Otázka: Čo obmedzuje hliník vo vojenských-aplikáciách pri vysokých teplotách?
Pevnosť prudko klesá nad približne 150 stupňov a bod topenia je asi 660 stupňov , takže hliník sa nepoužíva na-susedné konštrukcie výfuku alebo súčasti hlavne pištole, kde sa uprednostňuje oceľ alebo titán.
Otázka: Je hliník nákladovo-efektívny v porovnaní s kompozitnými konštrukciami?
Hliník zvyčajne stojí menej za kilogram ako lamináty z uhlíkových-vlákien, ľahšie sa opravuje v teréne a dá sa zvárať, čo z neho robí predvolenú voľbu pre veľké vozidlá a námorné konštrukcie.
