DIE BEDEUTUNG VON EDELSTAHL IN DER MODERNEN LUFTFAHRTINDUSTRIE
Das Reisen mit dem Flugzeug ist heute ein integraler Bestandteil unseres täglichen Lebens geworden. Einst als Luxus betrachtet, ist das Fliegen jetzt auch für die Arbeiterklasse leicht vorzuziehen. Folglich hat sich die Qualität der Sicherheit und des Schutzes in einem Flugzeug mit dieser steigenden Nachfrage verbessert. In einer aktuellen Studie wurde vorausgesagt, dass die Wahrscheinlichkeit, bei einem Systemausfall in einem Auto zu sterben, dreimal höher ist als bei einem Systemausfall in einem Flugzeug. Dieser Erfolg wurde zunächst durch die Verwendung von Aluminium als Hauptmetall für das Strukturdesign und Edelstahl für kleine Teile erreicht.
Mit der Entwicklung neuer Stahllegierungen und Formen, die überlegene Härte, Festigkeit, Dichte, Verformbarkeit, Duktilität, Elastizität, Sprödigkeit, Leitfähigkeit, Wärmeausdehnung und andere Eigenschaften aufweisen, die für ein optimales Flugzeugdesign entscheidend sind, ist Edelstahl nun zu einem wichtigen Bestandteil wesentlicher Flugzeugteile geworden.
Edelstahl gegenüber Aluminiumlegierungen
Eigenschaften wie geringeres Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und einfache Bearbeitbarkeit machten Aluminium zu einer logischen Wahl für das Flugzeugdesign.
Der wichtigste Aspekt eines Flugzeugs muss jedoch seine ultimative Zugfestigkeit (UTS) sein, um Hunderte von Passagieren unter extremen atmosphärischen Bedingungen zu tragen. In diesem Aspekt weisen einige Edelstahllegierungen eine viel höhere Zugfestigkeit auf als die verwendeten Aluminiumlegierungen.
Zum Beispiel hat die Aluminiumlegierung 6061-T6 eine UTS von 310 MPa (45.000 psi), während die Edelstahllegierung 304 eine UTS von 505 MPa (73.200 psi) aufweist.
Selbst wenn Edelstahllegierungen schwerer sind als Aluminiumlegierungen, übertreffen andere in Edelstahllegierungen enthaltene Eigenschaften andere Metalle. Einige dieser wesentlichen Eigenschaften werden unten diskutiert.
Technische Vorteile der Verwendung von Edelstahl in Flugzeugstrukturen:
In höheren Lagen gibt es mehrere Bedrohungen, denen ein Flugzeug ausgesetzt sein kann. Korrosion durch Feuchtigkeit, extreme klimatische Bedingungen und das schiere Gewicht der Passagiere und des Treibstoffs zusammen.
Super-Austenitische Stähle, die eine Zusammensetzung aus Kohlenstoff, Chrom und Nickel sind, können ihre Struktur bei stark schwankenden Temperaturen mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion beibehalten.
Und da Flugzeuge kontinuierlich um die Welt in verschiedenen Umweltbedingungen reisen, profitieren sie stark von Hochleistungsstählen, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in atmosphärischen, reinem Wasser-, alkalischen und Meeresumgebungen aufweisen.
Edelstahllegierungen ermöglichen eine einfache Fertigung, bei der die Bearbeitung und das Schweißen von Flugzeugteilen viel schneller und präziser werden. Mit Edelstahllegierungen können höhere Genauigkeitsgrade erreicht werden, was die endgültigen Flugzeugteile robuster und langlebiger macht.
Und nicht zuletzt, wenn es um die Sicherheit der Passagiere geht, besitzen Edelstähle auch hervorragende Wärme- und Feuerbeständigkeit sowie extreme Schlagfestigkeit, ein wichtiger Faktor bei der Betrachtung des Risikos einer Bruchlandung.
Aktuell in der Luftfahrtindustrie verwendete Edelstahllegierungen:
Grad 304 Edelstahl ist bekannt dafür, schweißbar, formbar und bearbeitbar zu sein, mit guter Korrosionsbeständigkeit und wird daher weit verbreitet zur Herstellung verschiedener Teile verwendet.
Grad 321 Edelstahl, der mit Titan legiert ist, kann bei Temperaturen von bis zu 800 bis 1500 °F stabil bleiben.
Grad 316 wird häufig für Flugzeuge in Meeresumgebungen verwendet.
Grad 410 Edelstahl, eine martensitische Legierung, ist perfekt für Teile, die hohen Belastungen mit guter Korrosionsbeständigkeit und Zugfestigkeit standhalten müssen.
Aushärtbare Edelstähle wie 13-8, 15-5, 17-4 und 17-7 bieten noch höhere Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit als die martensitischen Stahllegierungen.
Anwendungen von Edelstahl in modernen Flugzeugen
Es gibt mehrere Luft- und Raumfahrtanwendungen, bei denen Edelstahllegierungen Aluminiumlegierungen in Bezug auf Leistung und Haltbarkeit übertreffen können. Einige Teile werden bereits aus Edelstahl hergestellt, während viele andere auf dem Weg sind, aus demselben Material geformt zu werden. Einige der prominentesten Anwendungen von Edelstahl in Flugzeugen umfassen:
Kraftstofftanks
Die Kraftstofftanks des Flugzeugs, die extrem korrosiven Chemikalien und Materialien ausgesetzt sind, bestehen aus Edelstahllegierungen. Sie können auch hohen Temperaturen standhalten und die Tanks vor strukturellen Schäden schützen.
Befestigungselemente
Die Befestigungselemente, die oft als das schwächste Glied in einer Struktur angesehen werden, sind mit den stärksten Edelstahllegierungen konstruiert und werden zum Verbinden von Teilen wie dem Fahrwerk, den Flügeln, den Triebwerken, dem Cockpit usw. verwendet. Edelstahlkabel und -rohre werden ebenfalls umfangreich im Luft- und Raumfahrtbereich verwendet.
Die Korrosionsbeständigkeit und die höhere Temperaturtoleranz von Edelstahl können eine lange und effiziente Lebensdauer der Flugzeugmotoren gewährleisten.
Fahrwerkskomponenten
Dieser Teil muss extreme Aufprallbelastungen und Reibung absorbieren, was die hohe Zugfestigkeit und das Schermodul von Edelstahllegierungen leicht aushalten können
Überstrukturverbindungen
Die Verwendung von Edelstahlteilen in Überstrukturen kann das Risiko von Ausfällen erheblich verringern und gleichzeitig weniger Schäden an den Passagieren und dem Flugzeug im Falle eines Absturzes verursachen.
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