Pièces aérospatiales en aluminium et acier inoxydable premium – légères, durables, haute performance

Lors de la création de pièces pour des applications aérospatiales, de nombreux facteurs doivent être pris en compte, tels que la forme, le poids et la durabilité de la pièce. Ces facteurs affecteront la valeur de vol de l'avion. Depuis de nombreuses années, le matériau de choix pour les applications aérospatiales a été l'aluminium. Cependant, dans les avions à réaction modernes, il ne représente que 20 % de la structure.

Cependant, en raison de la demande d'avions légers, l'utilisation de matériaux composites tels que les polymères renforcés de carbone et les matériaux en nid d'abeille continue d'augmenter dans l'industrie aérospatiale moderne. Ces dernières années, les fabricants aérospatiaux ont commencé à étudier des alternatives à l'aluminium, dont l'une est l'acier inoxydable de qualité aérospatiale. L'utilisation de cet acier inoxydable dans les nouveaux composants d'avion a augmenté. Ce post expliquera l'utilisation et la différence entre l'aluminium et l'acier inoxydable dans les avions modernes.

Pièces en aluminium pour applications aérospatiales

L'aluminium est un matériau relativement léger, pesant environ 2,7 g/cm³ (grammes par centimètre cube). Bien que l'aluminium soit plus léger et moins cher que l'acier inoxydable, l'aluminium n'est pas aussi résistant et résistant à la corrosion que l'acier inoxydable. En termes de durabilité et de résistance, l'acier inoxydable est supérieur à l'aluminium.

Bien que l'utilisation de l'aluminium ait diminué dans de nombreux aspects de la production aérospatiale, l'aluminium est encore largement utilisé dans les avions modernes. Pour de nombreux objectifs spécifiques, l'aluminium est encore le matériau le plus résistant et le plus léger. En raison de sa haute ductilité, il est facile à traiter et il est relativement bon marché par rapport à de nombreux matériaux composites ou au titane. Il peut également être encore amélioré en l'alliant avec d'autres métaux (tels que le cuivre, le magnésium, le manganèse et le zinc) ou par traitement à froid ou à chaud. Lorsque l'aluminium est exposé à l'air, les liaisons chimiques d'oxyde proches isolent l'aluminium de l'environnement. Cette caractéristique le rend extrêmement résistant à la corrosion.

Les alliages d'aluminium les plus populaires utilisés dans la fabrication de pièces aérospatiales incluent :

• Alliage d'aluminium 7075 (aluminium/zinc)
• Alliage d'aluminium 7475-02 (aluminium/zinc/magnésium/silicium/chrome)
• Alliage d'aluminium 6061 (aluminium/magnésium/silicium)

7075 est une combinaison d'aluminium et de zinc et est l'alliage le plus couramment utilisé dans les applications aérospatiales avec d'excellentes propriétés mécaniques, ductilité, résistance et résistance à la fatigue.

7475-02 est une combinaison d'aluminium, zinc, silicium et chrome, tandis que 6061 contient de l'aluminium, magnésium et silicium. L'alliage requis dépend entièrement de l'application prévue de la pièce finale. Bien que de nombreuses pièces d'avion en aluminium soient purement décoratives, certaines pièces sont essentielles à la fonction de l'avion et doivent avoir des caractéristiques spécifiques.

Un type courant d'alliage d'aluminium utilisé dans l'industrie aérospatiale est l'aluminium-scandium. L'ajout de scandium à l'aluminium renforce la résistance du métal et sa capacité à résister à la chaleur. L'utilisation d'aluminium-scandium peut également augmenter l'efficacité énergétique. Comme c'est une alternative à des matériaux plus denses tels que l'acier et le titane, le remplacement de ceux-ci par de l'aluminium-scandium plus léger entraîne une réduction de poids qui à son tour fournit une plus grande efficacité énergétique.

Pièces en acier inoxydable pour applications aérospatiales

Dans l'industrie aérospatiale, l'acier inoxydable semble être un choix surprenant par rapport à l'aluminium. Bien que l'acier inoxydable ait un poids plus élevé, il a récemment été constaté que son utilisation dans les applications aérospatiales augmente.

L'acier inoxydable fait référence à la famille d'alliages à base de fer contenant au moins 11 % de chrome, qui est un composé qui empêche la corrosion du fer et fournit une résistance à la chaleur. Différents types d'acier inoxydable incluent les éléments azote, aluminium, silicium, soufre, titane, nickel, cuivre, sélénium, niobium et molybdène. Le type d'acier inoxydable a été classé et représenté par trois chiffres. Bien que l'acier inoxydable fréquemment utilisé ne soit qu'environ un dixième, il y a plus de 150 nuances d'acier inoxydable. De plus, l'acier inoxydable peut être formé en feuilles minces, plaques, barres, fils et tubes, le rendant utile pour une variété d'applications. Il y a cinq groupes principaux d'acier inoxydable, principalement classés par leur structure cristalline. Ces groupes sont austénitique, ferritique, martensitique, duplex et aciers inoxydables à durcissement par précipitation.

Comme mentionné ci-dessus, l'acier inoxydable est un alliage fabriqué par une combinaison d'acier et de chrome. La résistance de l'acier inoxydable est directement liée à la teneur en chrome dans l'alliage. Plus la teneur en chrome est élevée, plus l'acier est fort. L'utilisation d'alliages d'acier inoxydable a été trouvée pour augmenter dans les composants d'avion qui nécessitent une haute résistance mais peuvent faire face au poids accru. L'acier inoxydable a une haute résistance à la corrosion et une haute résistance à la température, le rendant approprié pour une gamme de composants aérospatiaux, y compris les actionneurs, les fixations et les composants du train d'atterrissage.

Avantages :

Bien que plus résistant que l'aluminium, l'acier inoxydable est généralement beaucoup plus lourd. Cependant, par rapport à l'aluminium, les pièces en acier inoxydable ont deux avantages principaux :

L'acier inoxydable a une haute résistance à la corrosion.

La résistance de l'acier inoxydable à l'oxyde de fer trioxide est due à la présence de chrome dans l'alliage, qui forme un film de passivation pour protéger le matériau de la corrosion. Qu'il provienne de conditions atmosphériques ou de solvants chimiques, l'acier inoxydable a une haute résistance à la corrosion. En raison de sa couche d'oxyde protectrice, l'acier inoxydable empêche l'oxydation et la corrosion. En fait, lorsqu'il est exposé à l'oxygène, le film peut en fait se réparer lui-même. Résistance à la corrosion et à la pollution, faibles coûts de maintenance et aspect brillant familier font de l'acier inoxydable un matériau courant dans les applications qui nécessitent résistance et résistance à la corrosion.

L'acier inoxydable est plus résistant et plus résistant à l'usure.

L'acier inoxydable a une résistance à la traction plus élevée que l'aluminium et peut mieux résister au stress, aux vibrations, aux rayures, aux chocs et aux dommages. Par exemple, la résistance à la traction ultime de l'acier inoxydable de grade 304 est plus élevée que celle de l'aluminium, à 505 MPa (73 200 psi) et 310 MPa (45 000 psi) respectivement.

Le module de cisaillement et le point de fusion de l'acier inoxydable sont également plus élevés que ceux de l'aluminium.

Ces caractéristiques sont essentielles pour de nombreuses pièces aérospatiales et font des pièces en acier inoxydable un choix polyvalent pour les applications aérospatiales.

D'autres avantages de l'acier inoxydable incluent son excellente résistance à la chaleur et au feu, son apparence brillante et belle, et ses excellentes qualités hygiéniques. L'acier inoxydable est également facile à fabriquer, ce qui est une considération importante lorsque toutes les pièces de l'avion doivent être soudées, usinées ou coupées selon des spécifications précises. Finalement, certains alliages d'acier inoxydable ont une résistance aux chocs extrêmement élevée, ce qui est un facteur important dans la sécurité et la durabilité des gros avions.

Conclusion

Avec le passage du temps, l'industrie aérospatiale est devenue de plus en plus diversifiée, et les véhicules aérospatiaux modernes sont plus susceptibles d'être fabriqués avec un fuselage ou une cellule en acier inoxydable. Malgré le prix plus élevé, ils sont aussi beaucoup plus résistants que l'aluminium, et selon la nuance utilisée, peuvent encore fournir un excellent rapport résistance/poids.

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