استفاده از ورق استیل ضد سایش در ساخت موتورهای هوایی

استفاده از ورق استیل ضد سایش در ساخت موتورهای هوایی

• بازدید:227
• کامنت:0
• دو شنبه, 26 شهریور 1403

مقدمه

موتور هواپیما یکی از مهم ترین و جذاب ترین قطعات هواپیما است که به قلب هواپیما نیز معروف است. به دلیل حساسیت در کیفیت و عملکرد این نوع موتور امروزه سعی می کنند که در ساخت آن از ورق استیل 321 استفاده کنند. استفاده های گوناگون از این نوع ورق نیز باعث شده است تا قیمت ورق استیل 321 برای صنعتگران و تولید کنندگان اهمیت بسیار زیادی پیدا کند.

دلایل استفاده از ورق استیل 321 در ساخت موتورهای هوایی چیست؟ 

امروزه بیشتر شرکت ها و مراکز تولید کننده قطعات هوایی سعی می کنند که برای ساخت موتور هواپیما اعم از مسافربری و جت، از ورق هایی از جنس استیل 321 استفاده کنند. استفاده از این نوع ورق برای ساخت قطعات هواپیما دلایلی دارد که مهم ترین آن ویژگی های خاص و بسیار مهم این نوع ورق استیل است. 
آلیاژ 321 نوعی ورق فولادی تثبیت شده است، شبیه به ورق فولادی  304 است اما حاوی تیتانیوم اضافه شده، معادل حداقل 5 برابر کربن موجود هست. این تیتانیوم اضافی از تشکیل کاربیدها در حین جوشکاری در دمای 427 تا 816 درجه سانتی گراد جلوگیری می کند. همچنین خواص حرارتی بالای آلیاژ را بهبود می بخشد. این آلیاژ مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی و اکسیداسیون دارد و همچنین از مقاومت خزشی خوبی برخوردار است.

ویژگی های ورق استیل 321

ورق استیل 321 در واقع نوعی فولاد است که حداقل 12 درصد کروم دارد. اما در بیشتر موارد، ریخته گری های فولاد ضد زنگ در محدوده این توصیف ساده، یک گام فراتر رفته و از نظر سنتز شیمیایی دشوارتر شده اند.
فولادهای زنگ نزن معمولاً حاوی حداقل 12 درصد کروم علاوه بر سایر عناصر آلیاژی مانند نیکل، مس، کلمبین، نیتروژن، مولیبدن و... هستند. افزودن این عناصر آلیاژی برای ایجاد خاصیت مکانیکی مناسب و ساختاری مطلوب اعمال می شود.
هنگام تولید فولاد ضد زنگ، معمولاً با توجه به ترکیب شیمیایی علامت گذاری می شوند. اولین کلمه در سیستم به گونه های اطراف خورنده، عبارت C برای محیط خورنده حاوی مایعات، عبارت H برای محیط خورنده یا دمای بالا اشاره دارد. عبارت دوم میزان کروم و نیکل در این اجزا را نشان می دهد. هر چه میزان نیکل بیشتر باشد، عبارت دوم در طبقه بندی ACI از A به Z تغییر می کند.
رقم و عدد بعدی بیشترین میزان کربن در آلیاژ پایدار زنگ X100 را نشان می دهد. اگر ذرات آلیاژی غیر از کروم و نیکل در ورق استیل 321 وجود داشته باشند، با افزودن کلمه دیگری در سیستم ACI حضور خود را نشان می دهند. به عنوان مثال، CF-8M آلیاژی است که حاوی 19٪ کروم، 9٪ نیکل و بیش از 0.08٪ کربن و مولیبدن است.
این نوع آلیاژها اکنون در بخش عمده ای از زندگی ما انسان ها از قاشق و چنگال و ظروف آشپزخانه گرفته تا حرفه های بزرگ شیمیایی و دارویی نقش بسزایی دارند.

استفاده از ورق استیل ضد سایش در ساخت موتورهای هوایی

این نوع ورق استیل ضد سایش از فولادهای ضد زنگ (فولاد ضد سایش) با ساختار آستنیتی در دسته نگیرها (با خاصیت غیر مغناطیسی) ساخته شده است. استیل 321 یا فولاد ضد سایش که در گروه فولادهای زنگ نزن آستنیتی قرار می گیرد دارای ترکیبی مشابه گرید 304 (ورق استنلس استیل) است. تفاوت اصلی این دو فولاد، وجود تیتانیوم در ترکیب شیمیایی ورق فولادی 321 است. وجود تیتانیوم در ساختار این فولاد منجر به کاهش رسوب کاربید و افزایش مقاومت خوردگی بین دانه ای در محدوده دمایی 427 تا 816 درجه سانتیگراد در حین سرویس و جوشکاری می شود.
در حالی که یکی از مشکلات ورق فولادی به خصوص گرید 304H رسوب کاربیدها در این محدوده دمایی و در نتیجه خوردگی بین دانه ای و در نهایت کاهش راندمان است. بنابراین، برخلاف گرید 304H، این کلاس آلیاژی از فولادهای زنگ نزن را می توان در این محدوده دما سرویس کرد. یکی دیگر از تأثیرات و نتایج مهم وجود تیتانیوم در سازه فولادی 321، بهبود دمای بالا و خواص خزشی نسبت به گرید 304 است.
درجه 321H یک نسخه کربن بالا از ورق فولادی 321 است.

مزیت های استیل 321

مقاومت به خوردگی

به طور کلی رفتار ورق استیل 321 در برابر خوردگی مشابه عیار 304 است، مگر در مواردی که در معرض خوردگی بین دانه ای قرار می گیرند. به عنوان مثال، این آلیاژ مانند فولاد 304 دارای مقاومت خوردگی خوبی در برابر آب آشامیدنی در دمای اتاق بوده و حاوی 200 میلی گرم در لیتر کلر است. هنگامی که دمای آب به 60 درجه سانتیگراد می رسد، این مقاومت به خوردگی به 150 میلی گرم در لیتر کلر کاهش می یابد.

مقاومت حرارتی

ورق استیل 321 دارای استحکام بالا و پایداری فازی، مقاومت در برابر اکسیداسیون و ساییدگی تا دمای 900 درجه سانتیگراد است. این فولاد در سرویس مداوم تا 925 درجه سانتیگراد و در سرویس متناوب تا دمای 900 درجه سانتیگراد مقاومت اکسیداسیون خوبی را نشان می دهد. در این محدوده دمایی مورد استفاده قرار می گیرد.

عملیات حرارتی

تنش زدایی ورق استیل 321 معمولاً در دمای 700 درجه سانتیگراد به مدت یک ساعت انجام می شود. نحوه خنک شدن بعد از این نوع عملیات نیز در هوا است.
سیکل عملیات بازپخت ورق استیل 321 شامل گرمایش در بازه دمایی 950 تا 1120 و خنک سازی سریع برای دستیابی به حداکثر مقاومت در برابر خوردگی است. هنگامی که کاربرد در دمای 425 درجه سانتیگراد در نظر گرفته می شود، یک نوع عملیات حرارتی در محدوده دمایی 870 تا 900 به مدت یک ساعت به ازای هر 25 میلی متر ضخامت انجام می شود. خنک کاری هوا معمولاً بعد از این نوع عملیات حرارتی انجام می شود.

جوشکاری

ورق استیل 321 قابلیت جوشکاری به تمامی روش های ذوب با فیلر و بدون پرکننده را دارد. معمولاً بر اساس استاندارد AS 1554.6 از گرید 347 برای جوشکاری فولاد ضد زنگ 321 استفاده می شود.

شکل پذیری ورق های فولادی 321

ورق فلزی 321 به راحتی شکل می گیرد و کشیده می شود، اگرچه فشار بیشتری لازم است. همچنین وجود عناصر آلیاژی خاص باعث می شود که فولاد زنگ نزن 321 سخت تر از سایر گرید های آستنیتی مانند فولاد ضد زنگ 304 شکل بگیرد.