Luftfahrt: Eigenschaften von Metallen

Von primärem Interesse bei der Flugzeugwartung sind solche allgemeinen Eigenschaften von Metallen und ihren Legierungen wie Härte, Verformbarkeit, Duktilität, Elastizität, Zähigkeit, Dichte, Sprödigkeit, Schmelzbarkeit, Leitfähigkeitskontraktion und -ausdehnung und so weiter. Diese Begriffe werden erläutert, um eine Grundlage für die weitere Diskussion von Baumetallen zu schaffen.

Härte 

Härte bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, Abrieb, Durchdringung, Schneidwirkung oder dauerhafter Verformung zu widerstehen. Die Härte kann durch Kaltbearbeitung des Metalls und im Fall von Stahl und bestimmten Aluminiumlegierungen durch Wärmebehandlung erhöht werden. Strukturteile werden oft aus Metallen in ihrem weichen Zustand geformt und dann wärmebehandelt, um sie zu härten, so dass die fertige Form erhalten bleibt. Härte und Festigkeit sind eng miteinander verbundene Eigenschaften von Metallen.

Stärke

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Materials ist die Festigkeit. Festigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Verformungen zu widerstehen. Festigkeit ist auch die Fähigkeit eines Materials, Belastungen standzuhalten, ohne zu brechen. Die Art der Belastung oder Beanspruchung des Materials beeinflusst die Festigkeit, die es aufweist.

Dichte

Die Dichte ist das Gewicht einer Volumeneinheit eines Materials. Bei Flugzeugarbeiten wird das angegebene Gewicht eines Materials pro Kubikzoll bevorzugt, da diese Zahl zur Bestimmung des Gewichts eines Teils vor der eigentlichen Herstellung verwendet werden kann. Die Dichte ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Auswahl eines Materials, das bei der Konstruktion eines Teils verwendet werden soll, um das richtige Gewicht und Gleichgewicht des Flugzeugs aufrechtzuerhalten. 

Formbarkeit

Ein Metall, das gehämmert, gewalzt oder in verschiedene Formen gepresst werden kann, ohne zu reißen, zu brechen oder andere nachteilige Auswirkungen zu hinterlassen, wird als formbar bezeichnet. Diese Eigenschaft ist bei Blechen erforderlich, die zu gekrümmten Formen verarbeitet werden, wie z. B. Motorhauben, Verkleidungen oder Flügelspitzen. Kupfer ist ein Beispiel für ein schmiedbares Metall.

Duktilität

Duktilität ist die Eigenschaft eines Metalls, die es ermöglicht, es dauerhaft in verschiedene Formen zu ziehen, zu biegen oder zu verdrehen, ohne zu brechen. Diese Eigenschaft ist wesentlich für Metalle, die zur Herstellung von Drähten und Rohren verwendet werden. Duktile Metalle werden wegen ihrer leichten Formbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Versagen unter Stoßbelastungen für die Verwendung in Flugzeugen stark bevorzugt. Aus diesem Grund werden Aluminiumlegierungen für Motorhaubenringe, Rumpf- und Flügelhaut sowie geformte oder extrudierte Teile wie Spanten, Holme und Schotten verwendet. Chrom-Molybdän-Stahl lässt sich auch leicht in gewünschte Formen formen. Duktilität ist der Formbarkeit ähnlich.

Elastizität

Elastizität ist eine Eigenschaft, die es einem Metall ermöglicht, zu seiner ursprünglichen Größe und Form zurückzukehren, wenn die Kraft, die die Formänderung verursacht, entfernt wird. Diese Eigenschaft ist äußerst wertvoll, da es höchst unerwünscht wäre, wenn ein Teil dauerhaft verformt wäre, nachdem eine angelegte Last entfernt wurde. Jedes Metall hat einen Punkt, der als Elastizitätsgrenze bezeichnet wird und über den es nicht mehr belastet werden kann, ohne dass es zu bleibenden Verformungen kommt. Im Flugzeugbau werden Bauteile und Bauteile so ausgelegt, dass die maximalen Belastungen, denen sie ausgesetzt sind, sie nicht über ihre Elastizitätsgrenzen hinaus belasten. Diese wünschenswerte Eigenschaft ist bei Federstahl vorhanden. 

Zähigkeit

Ein Material, das Zähigkeit besitzt, widersteht Reißen oder Scheren und kann gedehnt oder anderweitig verformt werden, ohne zu brechen. Zähigkeit ist eine wünschenswerte Eigenschaft bei Flugzeugmetallen. 

Sprödigkeit 

Sprödigkeit ist die Eigenschaft eines Metalls, das wenig Biegung oder Verformung zulässt, ohne zu zerbrechen. Ein sprödes Metall neigt dazu, ohne Formänderung zu brechen oder zu reißen. Da Baumetalle oft Stoßbelastungen ausgesetzt sind, ist Sprödigkeit keine sehr wünschenswerte Eigenschaft. Gusseisen, Gussaluminium und sehr harter Stahl sind Beispiele für spröde Metalle. 

Schmelzbarkeit

Schmelzbarkeit ist die Fähigkeit eines Metalls, durch Wärmeeinwirkung flüssig zu werden. Beim Schweißen werden Metalle verschmolzen. Stähle schmelzen bei etwa 2.600 °F und Aluminiumlegierungen bei etwa 1.100 °F. 

Leitfähigkeit 

Leitfähigkeit ist die Eigenschaft, die es einem Metall ermöglicht, Wärme oder Elektrizität zu transportieren. Die Wärmeleitfähigkeit eines Metalls ist beim Schweißen besonders wichtig, da sie die Wärmemenge bestimmt, die für eine ordnungsgemäße Verschmelzung erforderlich ist. Die Leitfähigkeit des Metalls bestimmt bis zu einem gewissen Grad die Art der Spannvorrichtung, die zur Steuerung der Ausdehnung und Kontraktion verwendet wird. In Flugzeugen muss die elektrische Leitfähigkeit auch in Verbindung mit dem Bonden berücksichtigt werden, um Funkstörungen zu eliminieren.

Wärmeausdehnung 

Wärmeausdehnung bezieht sich auf Kontraktion und Ausdehnung, die Reaktionen sind, die in Metallen als Ergebnis von Erwärmung oder Abkühlung erzeugt werden. Wärme, die auf ein Metall angewendet wird, bewirkt, dass es sich ausdehnt oder größer wird. Kühlen und Erhitzen beeinflussen die Konstruktion von Schweißvorrichtungen, Gussteilen und Toleranzen, die für warmgewalztes Material erforderlich sind.