Хидуминиум
Сплавы Hiduminium или сплавы RR представляют собой серию высокопрочных, жаропрочных алюминиевых сплавов , разработанных для использования в самолетах компанией Rolls-Royce («RR») перед Второй мировой войной . [1] Они были изготовлены и позже разработаны компанией High Duty Alloys Ltd. [1] Название Hi - Du -Minium происходит высокопрочных от названия алюминиевых сплавов .
Первый из этих сплавов гидуния получил название «RR50» . [1] Этот сплав был впервые разработан для гоночных поршней . [2] и только позже был принят для использования в авиационных двигателях . Это было развитие более раннего сплава Y , первого из никельсодержащих легких алюминиевых сплавов. [3] Эти сплавы являются одной из трех основных групп высокопрочных алюминиевых сплавов. Преимущество никель-алюминиевых сплавов заключается в сохранении прочности при высоких температурах, что делает их особенно полезными для поршней .
Раннее принятие
[ редактировать ]К 1929 году эти сплавы ограниченно использовались в самолетах: они использовались в двигателе Rolls-Royce R , который добился успеха в гонках на гидросамолетах Schneider Trophy . Они быстро распространились среди других производителей, и в 1931 году компания ABC приняла их на вооружение для своего двигателя Hornet . [4] Для картера использовался сплав RR50, для поршней — RR53.
Их первое массовое использование было в Armstrong Siddeley Special 1933 года. седане [2] Армстронг Сиддели уже имел опыт работы с этим сплавом и финансовые инвестиции в его производителя из своего бизнеса по производству авиационных двигателей.
Преимущества этих сплавов были признаны во всем мире. Когда 576 поршней из сплава Hiduminium RR59 использовались для итальянского маршала Бальбо . трансатлантического перелета [5] Компания High Duty Alloys использовала его в своей рекламе. [6]
ООО "Высокопрочные сплавы"
[ редактировать ]Компания High Duty Alloys Ltd. была основана на Фарнхэм-Роуд, Слау , в 1927 году. [7] полковник У. К. Деверо . [8]
Компания началась на руинах времен Первой мировой войны изготовителя авиационных двигателей Peter Hooker Limited из Уолтемстоу . [9] Хукерс изготовил по лицензии двигатель Gnôme , среди прочего, а в качестве авиадвигателей предпочел называться The British Gnôme и Le Rhône Engine Co. [10] Они стали экспертами в обработке сплава Y. [11] Послевоенное снижение спроса и обильные поставки двигателей, излишков войны, усложнили жизнь всем производителям двигателей и компонентов. После покупки в начале 1920 года BSA проверила свою деятельность и решила, что Hooker's следует ликвидировать. После нескольких лет добровольной ликвидации деятельность Hooker прекратилась в конце 1927 года, когда ее мастерские были проданы.
Примерно в это же время был получен крупный заказ на несколько тысяч поршней для двигателя Armstrong Siddeley Jaguar . У Армстронга Сиддели не было другого надежного поставщика этих поршней, поэтому У. К. Деверо, руководитель завода Hooker, предложил создать новую компанию для выполнения этого заказа. Джон Сиддели одолжил деньги на повторную закупку необходимого оборудования и повторное трудоустройство части персонала Хукера. [9] Поскольку здания уже были проданы, новая компания нашла помещение в Слау .
Спрос со стороны Rolls-Royce позже привел к расширению завода в Реддиче . Эти материалы имели настолько важное значение для производства самолетов, что с началом Второй мировой войны , была основана теневая фабрика в отдаленном районе Камберленда (ныне Камбрия ), в Дистингтоне , недалеко от Уайтхейвена . [7]
Помимо производства слитков из необработанного сплава, производство включало первоначальные процессы ковки или литья. Финишную обработку возьмет на себя заказчик. Хидуминиум оказался настолько успешным, что во время Второй мировой войны его использовали все крупные британские производители авиационных двигателей.
В 1934 году компания Reynolds Tube Co. начала производство экструдированных конструктивных компонентов для планеров, используя сплав RR56, поставляемый High Duty Alloys. , был построен новый специально построенный завод На их заводе в Тайсли , Бирмингем . [12] Со временем послевоенная компания Reynolds, уже известная своими стальными трубами для велосипедных рам , попытается выжить на рынке мирного времени, поставляя компоненты из гидуминиевого сплава для высококачественных алюминиевых велосипедных шатунов и тормозов . [13]
Рабочее колесо (компрессор) и корпус компрессора Power Jets WU реактивного двигателя 1937 года были изготовлены из RR.56 и RR.55 соответственно. В последующих Power Jets W.1 материал компрессора был изменен на RR.59. [14] К 1943 году в разработке находился de Havilland Goblin , первый британский серийный реактивный двигатель, выпускавшийся в больших количествах. для Центробежный компрессор этого начинался как «сыр» весом 500 фунтов из RR.50, самая большая поковка, сделанная из него. После механической обработки они уменьшились до 109 фунтов. Размер этой поковки был настолько велик, что скорость охлаждения в ее центре повлияла на металлургические свойства сплава; Деверо посоветовал снизить содержание кремния до уровня ниже 0,25%, и этот сплав RR.50 с низким содержанием кремния использовался при производстве Goblin.
1600 факелов для Олимпийских игр в Лондоне в 1948 году . Компания отлила [15]
Состав сплава
[ редактировать ]Дюралюминиевые сплавы уже продемонстрировали высокопрочные алюминиевые сплавы. Достоинством сплава Y была его способность сохранять высокую прочность при высоких температурах. Сплавы RR были разработаны компанией Hall & Bradbury в компании Rolls-Royce. [3] отчасти для упрощения изготовления компонентов с их использованием. Для контроля их физических свойств использовался целенаправленный многоэтапный процесс термообработки.
Что касается состава, сплав Y обычно содержит 4% меди и 2% никеля. В сплавах RR содержание каждого из них снижается вдвое до 2 и 1%, а также вводится 1% железа.
Пример состава:
| Температура плавления | 635 °С |
| Плотность | 2.75 |
| Состав | |
|---|---|
| Алюминий | 93.7% |
| Медь | 2.0% |
| Железо | 1.4% |
| Никель | 1.3% |
| Магний | 0.8% |
| Кремний | 0.7% |
| Титан | 0.1% |
Термическая обработка
[ редактировать ]Как и многие алюминиевые сплавы, сплав Y самопроизвольно затвердевает при нормальных температурах после термообработки на раствор . Напротив, сплавы RR после этого остаются мягкими до тех пор, пока их не подвергнут повторной термообработке путем дисперсионного твердения для искусственного старения. [3] Это упрощает их обработку в мягком состоянии, особенно в тех случаях, когда заготовки компонентов изготавливаются субподрядчиком и перед обработкой должны быть отправлены на другой объект. Для RR56 обработка раствором заключается в закалке от 530°С и старении при 175°С. [3] Для RR50 обработку на раствор можно не проводить и сразу отправлять металл на дисперсионное твердение (155–170 °C). [16]
После обработки на раствор предел прочности сплава увеличивается, но его модуль Юнга снижается. Второй этап искусственного старения незначительно увеличивает прочность, но также восстанавливает или улучшает модуль упругости. [17]
| Максимальный стресс Тонн/кв.дюйм. |
Напряжение (удлинение) | |
|---|---|---|
| В ролях | 14 | 3% |
| Раствор обработан | 22 | 6% |
| Раствор обработан и искусственно состаренный |
26 | 3% |
| Алюминий | 92.8% |
| Медь | 2.5% |
| Никель | 1.5% |
| Железо | 1.2% |
| Кремний | 1.2% |
| Магний | 0.8% |
Диапазон сплавов
[ редактировать ]В диапазоне RR50 был произведен ряд сплавов. [18] Их можно было обрабатывать методом литья или ковки, но они не предназначались для прокатки листов или общей механической обработки прутка .
| 50 руб. | Универсальный для песчаного литья сплав . | |
| 53 руб. | Литой поршневой сплав | Дополнительное содержание кремния для улучшения текучести при машинном литье. |
| 56 руб. | Универсальный ковочный сплав | |
| 58 руб. | Сплав с низкой ползучестью для штамповки вращающихся рабочих колес и компрессоров. [19] | |
| 59 руб. | Кованый поршень из сплава |
Количество сплавов расширилось, чтобы поддерживать широкий спектр применений и методов обработки. На Парижском авиасалоне 1953 года компания High Duty Alloys продемонстрировала не менее восьми различных сплавов Hiduminium RR: 20, 50, 56, 58, 66, 77, 80, 90. [20] Также были показаны компрессоры газовых турбин и лопатки турбины из Hiduminium, а также ряд их продукции из серии сплавов Magnuminium .
сплав RR58, также известный как Алюминий 2618, включающий 2,5 меди, 1,5 магния, 1,0 железа, 1,2 никеля, 0,2 кремния, 0,1 титана и оставшуюся часть алюминия и первоначально предназначавшийся для изготовления лопаток компрессора реактивного двигателя использовался В качестве основного конструкционного материала для Конкорда . планер, поставленный компанией High Duty Alloys, французской стороне проекта он также был известен как AU2GN. [21]
Более поздние сплавы, такие как RR66, использовались для изготовления листов, где требовалась высокая прочность сплава, пригодного для обработки путем глубокой вытяжки . [22] Это становилось все более важным с появлением в послевоенный период более быстрых реактивных самолетов, поскольку такие проблемы, как трансзвуковая сжимаемость стали важными . Теперь необходимо было, чтобы обшивка самолета была прочной, а не только лонжерон или каркас под ней.
RR350, жаропрочный сплав, отливаемый в песок, использовался в реактивном двигателе General Electric YJ93 , а также в General Electric GE4, предназначенном для позже отмененного американского Boeing 2707 SST . проекта [23]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Камм, Фредерик (январь 1944 г.). «РР-сплавы». Словарь металлов и сплавов (3-е изд.). п. 102.
- ^ Перейти обратно: а б Камм, Фредерик (январь 1944 г.). «Хидуминиум». Словарь металлов и сплавов (3-е изд.). п. 58.
- ^ Перейти обратно: а б с д Мерфи, Эй Джей (1966). «Материалы в авиационных конструкциях». Журнал Королевского авиационного общества . 70 (661): 117. doi : 10.1017/S0001924000094021 . ISSN 0368-3931 . S2CID 114130292 .
- ^ «Модифицированный ABC 'Hornet'» (PDF) . Рейс : 335. 17 апреля 1931 г.
- ↑ Флот из двадцати четырёх летающих лодок Savoia-Marchetti S.55 , каждая с двумя тандемными двигателями V-12, прилетел на выставку «Век прогресса» в Чикаго .
- ^ «Еще один триумф Хидуминиума» (реклама) . Полет . 14 сентября 1933 года.
- ^ Перейти обратно: а б «High Duty Alloys Ltd, Дистингтон» . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Полковник У.К. Деверо» . Рейс : 762–763. 27 июня 1952 года.
- ^ Перейти обратно: а б Бэнкс, коммодор авиации Ф.Р. (Род) (1978). Я не вел дневника . Эйрлайф. п. 71. ИСБН 0-9504543-9-7 .
- ^ Бэнкс, Я не вел дневника , с. 63
- ^ Ф. Дж. Камм (январь 1944 г.). «Y-сплав». Словарь металлов и сплавов (3-е изд.). п. 128.
- ^ «Гидуминиум для самолетов» (PDF) . Рейс : 1070. 11 октября 1934 г.
- ^ Хилари Стоун. «Тормоза GB (Компоненты цикла Джерри Берджесса, 1948)» .
- ^ Уиттл, Ф (1945). «Ранняя история реактивной газовой турбины Уиттла» (PDF) . Институт инженеров-механиков .
- ^ «Олимпиада 1948 года» (PDF) . Здесь и Там. Полет . Том. ЛИВ, нет. 2065. 22 июля 1948. с. 90.
- ^ Хиггинс, Раймонд А. (1983). Часть I: Прикладная физическая металлургия . Машиностроительная металлургия (5-е изд.). Ходдер и Стоутон. стр. 435–438. ISBN 0-340-28524-9 .
- ^ Перейти обратно: а б с «Авиаинженер, 25 января 1934 г., Hiduminium RR53 B» (PDF) . Авиационный инженер (Приложение к полету) : 8. 25 января 1934 г.
- ^ «Гидуминиевые сплавы RR» (PDF) . Рейс : 84. 22 января 1932 г.
- ^ «Крыльчатка охлаждающего воздуха, выкованная из RR 58» . Рейс : 16. 1 января 1954 г.
- ^ «Британия на авиашоу в Париже» (PDF) . Рейс : 808. 26 июня 1953 г.
- ^ «Материалы производства Конкорд» . Наследие Конкорда . Архивировано из оригинала 25 июня 2012 года.
- ^ «Реклама Hiduminium RR66 с участием DH Comet» (реклама) . Полет . 13 марта 1959 года.
- ^ Гундерсон, Аллен В. (февраль 1969 г.). «Механические свойства двух литых алюминиевых сплавов при повышенных температурах» . Лаборатория материалов ВВС, авиабаза Райт-Паттерсон . АФМЛ-ТР-69-100.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Реклама High Duty Alloys Ltd RR 56 1936 года. сплава
- Реклама сплава гидуминиума 1941 года.
- «10 000 000-я лопасть, изготовленная из хидуминиума» - реклама хидуминиума в качестве для лопаток турбины в 1954 году. материала