Hliníkové slitiny v letectví 30-tých a 40-tých let

vše co přesahuje rámec výše uvedených témat

Moderátor: Pátrač

Odpovědět
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Hliníkové slitiny v letectví 30-tých a 40-tých let

Příspěvek od lkala »

Hliníkové slitiny v letectví 30-tých a 40-tých let 20. století

Dnešní příspěvek na zdejší fórum zaměříme do oblasti materiálů. Budeme hovořit o slitinách hliníku, používaných v letectví 30-tých a 40-tých let 20. století. Speciálně se zaměříme na slitiny používané na pístových leteckých motorech, ale domnívám se, že v přehledu naleznete i podstatnou část slitin pro konstrukci samotných letadel. Speciálně o nich ovšem hovořit nebudeme.


Slitiny hliníku
Slitiny hliníku z hlediska množství tvořily nejčastější materiál, který byl u leteckých motorů používán. Nejprve se velmi stručně věnujme historii vývoje tohoto kovu a jeho slitin.

Poprvé byl hliník, jako kov, vyroben roce 1825 ve Švédsku. Švédský výzkumník Oerstedem vyrobil hliník z chloridu hlinitého, ale výsledný produkt byl vzhledem k nízké čistotě pro technické účel nepoužitelný. Vývoj ovšem dále pokračoval a v roce 1845 se podařilo vyrobit kompaktní, přetavený hliník přijatelné kvality. Následně byla v 50-tých letech 19. století vynalezena výroba hliníku pomocí elektrolýzy, která byla rychle rozpracována. V roce 1888 byla u Neuhausenu ve Švýcarsku, postavena první hliníkárna v Evropě. Následoval intenzivní rozvoj výroby tohoto kovu a jeho slitin. Nástin vývoje celkové světové produkce hliníku dle jednotlivých států, je na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 1


Další vývoj a výroba hliníku byl velmi rychlý. Hliník se rozšířil do většiny odvětví průmyslu. Na dalším výčtu jsou nejdůležitější distributoři a výrobci hliníku a jeho slitin ve stavu k roku 1939:


Německo:

1) Vereinigte Aluminium Werke A. G. Jednalo se o koncern s hutěmi Lautawerk v Lausitz, Innwerk v Töging a Inn (Bavorsko), Erftwerk v Grevenbroich, Lippewerk v Lünen a Nabwerk v Schwandorfu.

2) Aluminiumwerk G. m. b. H. v Bitterfeldu. Majitel této firmy a hutě byl německé koncern I. G. Farbenindustrie A. G. a Metallgesellschaft A. G., Frankfurt a. M.

Švýcarsko:

1) Aluminium-Industrie A.G. Jednalo se o švýcarský koncern, který vlastnil hutě Lend v župě Ober-Donau a rovněž německou huť Aluminium, G. m. b. H., Rheinfelden v Bádensku.

Velká Británie:

1) The British Aluminium Co. Ltd. se sídlem v Londýně. Tato firma byla koncern, ve kterém byla soustředěna veškerá britská výroba hliníku.

Francie:

1) Aluminium Forge se sídlem v Paříži. Opět se jednalo o koncern, který zahrnoval výrobu hliníku ve Francii.

2) Compagnie de Produkte Chimiques et Elektrométallurgiques Alais, Forges et Carmagne. Jednalo se o firmu, která vyráběla vysoce čistý hliník pro speciální účely.

USA:

1) The Aluminium Company of America se sídlem v Pittsburghu. Tato firma byla opět koncern, který zahrnoval velkou většina produkce hliníku na území USA.

Kanada:

1) Aluminium Union Ltd. se sídlem v Londýně. Jednalo se o prodejní organizaci, která hromadně zastupovala kanadské hliníkárny.


Tímto ukončíme obecnou část. Nyní se budeme věnovat konkrétním slitinám používaným v období druhé světové války pro konstrukci leteckých motorů.

Normy týkající se slitin hliníku
Čistý hliník je pro technické účely skoro nepoužitelný, neboť nevyhovuje zejména mechanickými vlastnostmi. Jeho slitiny s jinými prvky ovšem poskytují širokou škálu, která má v řadě případů značně odlišné vlastnosti. Právě z některých těchto slitin byly konstruovány podstatné části leteckých motorů.

Než přistoupíme k jejich popisu, krátce se dotkněme normalizace. Zde se musíme omezit pouze na naše a německé normy, neboť k dalším státům se je ve zdrojích nepodařilo dohledat.

Vlastnosti hliníku v předválečném Československu byly upraveny v rámci československé státní normy ČSN 1066-1931. Ta rozdělovala hutní hliník do 3 kategorií. První byla označována Al 99,55, druhá Al 99 a třetí Al 98/99. Číslo v označení vždy znamená zaručený nejmenší obsah hliníku.

Německý hliník byl upraven v rámci německé normy DIN 1712, která byly přijata v roce 1937. Tato norma se po vzniku protektorátu stala závaznou i pro naše firmy. Německá norma rozlišovala hutní hliník označený jako H a hutní hliník označený jako U. Hliník H byl „nově vyrobený“, hliník U byl vyroben přetavením ze starého materiálu. Hliník v kategorii H byl dodáván v jakostech Al 99,7, Al 99,5 a Al 99, hliník v kategorii U byl dodáván v jakostech Al 99,5, Al 99 a Al 98/99. Číslo má stejný význam, jako u naší normy ČSN 1066-1931.

Tyto dvě normy byly základní a nejdůležitější. Nyní stručně uveďme další normy, které se k hliníku vztahovaly:

Československé normy:

1) ČSN 1062-1929 – tolerance a rozměry hliníkových rovných tabulí pro konstrukční účely
2) ČSN 1060-1929 – tolerance a rozměry hliníkových tažených úhelníků pro konstrukční účely
3) ČSN 1061-1929 – tolerance a rozměry hliníkových tažených drátů pro konstrukční účely

Německé normy:

1) DIN 1783 – tolerance a rozměry hliníkových rovných tabulí pro konstrukční účely
2) DIN 1788 – dodací technické podmínky k normě DIN 1783
3) DIN 1784 – tolerance a rozměry hliníkových tažených pásovin pro konstrukční účely
4) DIN 1788 – dodací technické podmínky k normě DIN 1784
5) DIN 1798 – tolerance a rozměry pro tažené kulaté tyče pro konstrukční účely
6) DIN 1799 – tolerance a rozměry pro lisované kulaté tyče pro konstrukční účely
7) DIN 1769 – tolerance pro plochý tažený hliník
8) DIN 1770 – tolerance a rozměry pro lisovaný plochý hliník
9) DIN 1771 – tolerance a rozměry pro lisované hliníkové úhelníky
10) DIN 1796 – tolerance a rozměry pro tažené čtverhranné tyče
11) DIN 1797 – tolerance a rozměry pro tažené šestihranné tyče
12) DIN VDE 501 – tolerance a rozměry hliníkových tažených drátů pro konstrukční účely


Po krátkém shrnutí československých a německých norem se vraťme ke konkrétním slitinám. Rozčlenění jednotlivých slitin používaných v leteckém průmyslu provedeme dle dělení doporučovaného Dr. Ing. Vojtěchem Jarešem, naším předním předválečným odborníkem na problematiku lehlých slitin.


a) Hliníkové slitiny na odlitky

1) Slitiny hliníku s mědí a dalšími přísadami


První skupinu, která je z hlediska leteckých motorů zajímavá, jsou hliníkové slitiny na odlitky s mědí a dalšími případnými přísadami. Pro leteckou výrobu byly významné zejména tyto slitiny:

a) slitiny s mědí

Z této skupiny byla nejznámější zejména tzv. „americká slitina“. Jednalo se o slitinu hliníku s mědí, kdy obsah mědi dosahoval obvykle 8 %. Teplota tavení byla 544 až 640 st. C, slitina byla dobře slévatelná jak do písku, tak i do kokil. Průměrné mechanické vlastnosti této slitiny jsou na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 2


Houževnatost slitiny byla průměrná. Z hlediska leteckých motorů bylo nevýhodou, že při vyšších teplotách klesala pevnost. To její použití do jisté míry limitovalo. Byla rozšířena zejména v USA a Velké Británii, kde byla známa jako slitina L 11.

Z této základní slitiny byly v anglo-amerických státech vyvinuto větší množství příbuzných slitin. Jako příklad lze uvést americké slitiny Alcoa 109, Alcoa 112, případně Alcoa 212. Zkratka Alcoa znamená Aluminium Company of America (viz. výše). Tyto slitiny měli mírně, ale nikoli podstatně odlišné vlastnosti, než základní slitina L 11.

V evropském kontextu byla tato slitina rozpracována v Německu, kde byla označena zkratkou Neonalium. Byla mírně modifikována a obsahovala vedle 8 až 12 % mědi, ještě 0,5 až 1 % dalších přísad. Přesné složení ještě v roce 1940 nebylo výrobcem zveřejněno.

Slitiny hliníku s mědí bylo možno zušlechťovat. Největší rozpustnost mědi v hliníku (v tuhém stavu) byla udávána na asi 5,6 %, proto měly tyto slitiny určené k zušlechťování, nižší procento mědi. Zušlechťování těchto slitin se provádělo zejména v anglo-amerických zemích, v evropských poměrech se obvykle nezušlechťovala.

Z hlediska materiálů pro konstrukce leteckých motorů se jednalo o podružné slitiny, použitelné pouze pro vedlejší účely (různé armatury apod.).
b) slitiny s mědí a zinkem

Slitiny hliníku s mědí a zinkem představovali jistou úpravu předchozích slitin. Z této skupiny byla nejznámější tzv. „německá slitina“, která obsahovala 8 až 15 % zinku a 2 až 5 % mědi. Průměrné mechanické vlastnosti této slitiny jsou na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 3


Jako příklady dalších slitin z této kategorie lze vybrat např. anglickou slitinu BSI 3L5 a americkou Alcoa 645.

Tyto slitiny byly rovněž dále rozpracovávány a modifikovány. Takto vznikly některé speciální slitiny upravené malým množstvím přísad, které urychlovaly zlepšování mechanických vlastností. Jednalo se zejména o švýcarskou slitinu Alufont H, která byla známa i v předválečném Československu. Dále lze uvést mírně modifikovanou švýcarskou slitinu Alufont W, německou slitinu Seleron, americkou slitinu Lynite 145 a německou slitinu Alneon.

Použitelnost všech těchto slitin u leteckých motorů byla opět omezená, neboť pevnost za vyšších teplot velmi rychle klesala. Proto se opět jednalo spíše o podružné použití, podobně jako v případ slitin s mědí.


c) slitiny s mědí a hořčíkem


Slitiny hliníku s mědí a hořčíkem byly obecně velmi rozšířené, v leteckém průmyslu zvláště. Název Duralumin (Dural) se stal skoro synonymem pro veškeré slitiny hliníku. V této kapitole se ovšem budeme věnovat pouze slitinám s mědí a hořčíkem určeným pro slévání, kterých bylo výrazně méně než tvářených. Ostatní naleznete v části o tvářených slitinách.

Průměrné složení slitin hliníku s mědí a hořčíkem je v na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 4



Odlitky z těchto slitin se obvykle zušlechťovaly. Kalící teplota se pohybovala mezi 510 až 530 st. C, popouštěcí asi 150 st. C. Průměrné mechanické vlastnosti těchto slitin jsou na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 5


Velký vliv na rozšíření litých slitin s mědí a hořčíkem, měl Američan Dr. Aladar Pacz. Ten se vývoji těchto slitin intenzivně věnoval a vytvořil velmi kvalitní a používanou slitinu označenou APM. Z hlediska Československa je tato slitina zajímavá, neboť licenci na její výrobu zakoupila firma Zbrojovka Ing. František Janeček, které její mírně modifikovanou verzi také vyráběla.

Slitina APM byla vyhledáván zejména pro nejvíce namáhané součásti (vyrobené z hliníku), ale vyznačovala se problematickou slévatelností, která vyžadovala velké zkušenosti. Z těchto důvodu byla dále upravována. Modifikací provedenou v Německu vznikla německá slitina s názvem „letecká slitina 3115“. Tato slitina byla následně rovněž vyráběna v Československu. Licenci zakoupila firma Válcovna kovů v Moravské Ostravě, kdy byla vyráběna pod názvem Ostravial S.

Slitina Ostravial S byla v předválečném Československu v leteckém průmyslu dobře známa a používána, proto na dalších obrázcích je její průměrné složení a mechanické vlastnosti.


Obrázek
Obr. č. 6



Ke všem výše uvedeným slitinám je ovšem nutno uvést, že v konstrukci leteckých motorů nebyly používány. Jejich hlavní doménou byly vlastní draky letounů (zejména Ostravial S a jeho „tvárná“ modifikace Ostravial M - dle Letecké příručky prof. Sekaniny z roku 1938 byl v Československu Ostravial S i M používán pro méně namáhané vložky a rozpěry kovových částí draků).


2) Slitiny hliníku s křemíkem a dalšími přísadami


a) slitiny s křemíkem


Slitiny hliníku s křemíkem jsou (a byly) velmi používány. Pravděpodobně každý čtenář tohoto článku, který má technické vzdělání, již někdy slyšel slovo Silumin. Opět se pro mnoho lidí jedná o prakticky synonymum všech slitin hliníku.

Existence a intenzivní používání slitin hliníku s křemíkem úzce souvisí s objevem krystalizace (často byl používán také anglický název refining). Tento objev byl učiněn v roce 1920 výše uvedeným Dr. Paczem. Detaily se zde zabýval nebudeme, ale pro používání Siluminu byl klíčový.

Dalším rozpracováním těchto objevů byla získána slitina, která se v anglo-amerických všeobecně nazývala Alpax. Patenty na její výrobu pro střední Evropu získala německá firma Metallgesellschaft A. G., která ji dále rozpracovala. Výsledný produkt byl nazván Silumin. Pod tímto názvem byl (a je) ve středoevropských poměrech velmi dobře známa. V podstatě lze napsat, že pro námi řešené období platí Alpax = Silumin.
Standardní Silumin používaný v námi diskutované době obsahoval do 13 % křemíku. Vyšší podíly byly určené pro speciální použití a budeme o nich hovořit dále. Silumin měl (v této době) velmi dobrou houževnatost, dobrou odolnost proti korozi (i mořské vodě). Jisté problémy se objevovali při lití, kde byla potřeba zkušenost pracovníků. Silumin s nižším obsahem křemíku obecně nebyl použitelný pro motorové písty, neboť pevnost za tepla poměrně rychle klesla.

Průměrné vlastnosti „středoevropského“ Siluminu z našeho období jsou na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 7


Vybrané další vlastnosti Siluminu:

- měrná váha 2,65
- teplota tavení 570 st. C
- modul pružnosti kolem 7400 kg/mm2

Z hlediska použití pro stavbu pístových leteckých motorů, byl Silumin jednou ze základních slitin hliníku. Byl používán všeobecně a skutečně intenzivně. Doménou jeho použití byly zejména skříně motorů, ale k tomu se ještě dostaneme dále.

Hlavní nevýhodou Siluminu byla zejména otázka dalšího tepelného zušlechťování. Obecně byly slitiny hliníku s křemíkem, bez dalších přísad, považovány za tepelně nezušlechtitelné. Další nevýhodou byla jeho nižší odolnost vůči únavě. Tyto okolnosti vedly k tvorbě složitějších slitin, ve kterým byly do Siluminu přidávány další přísady. Stručný popis jejich vlivu na výsledný produkt:

a) přísada mědi – obecně zhoršovala odolnost proti korozi a nepatrně zvyšovala měrnou váhu výsledného produktu. Zlepšovala slévatelnost a v množství asi 0,8 až 1 % zvyšovala mez únavy a obrobitelnost.

b) přísada manganu a niklu – tyto přísady zvyšovaly pevnost za vyšších teplot. Jejich dalším rozpracováním vznikla (pro naše účely) velmi důležitá skupina tzv. „pístových slitin“, o kterých budeme hovořit dále.

c) přísada kobaltu a chromu – mírně zlepšovaly slévatelnost a obrobitelnost, ale zlepšovaly mechanické vlastnosti. Příliš se nepoužívaly.

d) přísady hořčíku – umožňovaly tepelné zušlechťování výsledné slitiny.

e) přísady železa – obecně působily velmi negativně, neboť podstatně zhoršovaly odolnost proti korozi a mechanické vlastnosti. Výjimkou byly vysoce legované „pístové slitiny“, ve kterých zvyšovalo tvrdost.

f) přísady zinku – podobné působení, jako železo.


Mimo speciálních „pístových slitin“, o kterých budeme hovořit dále, se výrazně prosadily zejména dva „upravené“ Siluminy:


1) Silumin s mědí


Silumin s mědí byl v předválečném období dobře známý i v Československu, obvykle ovšem pod svým původním názvem „Kupfer – Silumin“, nebo také „Ossilumin“. Jak je z názvu patrné, byla tato slitina propracována v Německu a poté hojně používána. Měla asi 12 % křemíku, 0,8 % mědi a 0,3 % manganu. Z hlediska pevnostních vlastností za normálních teplot byla tato slitina prakticky rovnocenná základnímu Siluminu. Přídavky manganu ovšem působili pozitivně na mechanické vlastnosti za vyšších teplot. Používala se zejména v Německu.


2) Silumin beta a Silumin gama


Silumin beta a Silumin gama byly jednoznačně nejdůležitější a nejpoužívanější varianty. Jednalo se o patentované slitiny, které byly uvedeny na trh v roce 1933. Majitelem patentů pro západní Evropu byla anglická firma Light Alloys Limited v Londýně, ve střední Evropě německá firma Metallgesellschaft. Obvyklé složení Siluminu beta je na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 8


Slitina pouze ve stavu litém se nazývala Silumin beta, v případě dalšího tepelného zpracování se nazývala Silumin gama.

Zušlechťování se skládalo z několikahodinového žíhání na 510 až 530 st. C, zakalení do vody a umělého stárnutí. Průměrné vlastnosti odlitků při lití do písku jsou na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 9


Silumin beta i gama byl podobně jako jiné slitiny, dále rozpracováván. Úpravami ve složení jednotlivých složek byla vypracována americká slitina Alcoa 356 a Alcoa 355. Obě byly významné pro americký letecký průmysl.

Rozpracování Siluminu beta a gama bylo provedeno i v evropských poměrech. Ve Velké Británii (pravděpodobně - viz. poslední kapitoly práce) byla vypracována kategorie slitin Lo – Ex a prakticky totožné slitiny č. 162 Aluminium Union. Podobné byla i německé slitina K.S. 245 a francouzská slitina Central A. Tyto slitiny poté našly speciální uplatnění a budeme o nich ještě hovořit dále.

Slitin vzniklých úpravou Simulinu beta a gama bylo skutečně větší množství. Jako další příklad lze uvést slitinu Birmasil, Alusil, Supra, případně tzv. „Francouzkou slitinu“. Vlastnostmi byly podobné základnímu Siluminu gama, ovšem s vylepšenými vybranými vlastnostmi (obvykle odolnost při vyšších teplotách).


b) slitiny s křemíkem a mědí, křemíkem a zinkem


Tyto slitiny vznikly další rozpracováním základních slitin hliníku s křemíkem. Spojením slitin s křemíkem a mědí, nebo mědí a zinkem se výrobci pokoušely spojit dobrou slévatelnost slitin s křemíkem a dobrou obrobitelností slitin s mědí, nebo zinkem. Těmto slitinám se vývojoví pracovníci věnovali jak v Německu, tak i v západní Evropě. Jako příklad německé slitiny lze uvést Lautal, který měl asi 4 % mědi a 2 % křemíku. V Americe existovala velmi podobná slitina s názvem Alcoa 108 a ve Velké Británii slitina CS/16. Všechny tyto tři slitiny byly velmi podobné.

V průběhu 30-tých let se rozpracovali slitiny, které představovali jisté mezistupně. Nejznámější byly zejména německá slitina Cetal, vypracovaná v roce 1936. Obsahovala 10 % zinku, 3 % mědi a 6,5 % křemíku.



3) Slitiny hliníku s hořčíkem a dalšími přísadami


Slitiny hliníku s hořčíkem byly známé dlouhou dobu. V minulosti nebyly všeobecně příliš používány, pro jisté problémy s litím. V průběhu 30-tých let se většinu těchto problémů podařilo odstranit a poté došlo k velkému rozšíření těchto slitin. Opět si tyto slitiny rozdělme do několika kategorií:


a) Slitiny hliníku s hořčíkem


Hořčík zlepšuje pevnost slitiny, ovšem za cenu mírného snížení houževnatosti. Při jeho obsahu nad 4 % vyžadoval zvláštní způsoby lití, zejména zvláštních písků. Obrobitelnost se přísadou hořčíku zlepšuje a slitiny jsou také velmi dobře leštitelné. Po dlouhých letech pokusů se v literatuře 30-tých let doporučovala jako nejvhodnější slitina hliníku a hořčíku s 4 % hořčíku, která měla následující vlastnosti:


Obrázek
Obr. č. 10


Při použití speciálních písků a slévárenských postupů, bylo možno zvýšit obsah hořčíku až na 10 až 15 %. Těmito úpravami vznikaly velmi kvalitní slitiny (na tehdejší dobu), které poté nejlépe ze všech litích slitin hliníku, dobře spojovaly nejdůležitější mechanické vlastnosti. Z těchto slitin byla nejznámější americká slitina Alcoa 220 s 10 % hořčíku.

Velmi rozšířené byly také slitiny hliníku a hořčíku s malým množstvím dalších přísad. Nejčastější přísadu představoval mangan, kterého se přidávalo asi do 1 %. Mangan sice mírně snižoval houževnatost, ale zlepšoval odolnost proti některým korozivním činidlům. Z těchto slitin byly nejznámější zejména Německé slitiny normované v DIN 1713, které se označovaly jako G Al-Mg a, G Al-Mg b a G Al-Mg c. Průměrné složení těchto druhů slitin je na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 11

Jako zástupce druhu a) byla nejznámější slitina KS-Seewasser a Peraluman. Velmi známé Hydronalium koncernu I. G. Farben patřilo do druhu c).

Z našeho hlediska je zajímavá také slitina Argalium, která byly vyráběna ve Vítkovických železárnách. Dělila se na druhy A6, A8, A10, A12, A14 a A18, přičemž číslo vždy znamená dvojnásobek obsahu hořčíku.

Další známé slitiny hliníku a hořčíku, používané v našem období, jsou slitiny BS-Seewasser (Německo), Duranalium a Stalanium. Jejich přesné složení a vlastnosti ovšem bylo ještě začátkem války tajné.


b) Slitiny hliníku s hořčíkem a křemíkem


Zvýšeným množstvím křemíku se zlepšovala slévatelnost slitin s hořčíkem. Proto byly tyto slitiny označovány samostatně, např. v normě DIN 1713 jako slitina G Al-Mg-Si. Z našeho hlediska je zajímavá slitina s názvem KoresistalS, která byly vyráběna ve Válcovnách kovů v Moravské Ostravě. Její průměrné složení je na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 12


Při lití do písku bylo dosahováno průměrně těchto hodnot:


Obrázek
Obr. č. 13


Podobné slitiny byly rozpracovány také v Německu, kde byly známy pod názvy Pantal 5, Polital, VAG 160 a Nüral 43. Ve Švýcarsku byly vyráběny slitiny Aludur 533, Anticorodal, ve Francii slitina 41SM.


4) Slitiny hliníku s niklem a dalšími přísadami


Samotné slitiny hliníku s niklem, se používaly výjimečně. Jednalo se o drahé a z výrobního hlediska obtížné slitiny. Jedinou (mě známou) slitinou je tzv. „slitina Junkersových závodů“, která obsahovala 6,5 % niklu. Požívala se (zejména pokusně) na pánve ložisek.

Nikl se ovšem velmi osvědčil, jako přísada. Jeho přítomnost zlepšuje vlastnosti slitin za vysokých teplot, což je pro naše účely velmi důležité. Z tohoto důvodu je nutno, abychom se těmto slitinám věnovali podrobněji.

Ve staré literatuře je možno nalézt také označení „pístové slitiny“, kterým byla charakterizována celá skupina slitin hliníku s niklem a mědí (ale nejen s niklem, viz dále). K použití jednotlivých slitin se dostaneme níže, ale z názvu je patrné. Jako první slitinu hliníku s niklem musíme uvést slitinu Y, u které se pro její důležitost ve stavbě leteckých motorů, zastavíme.

Slitina Y byla vypracována na teoretických podkladech v National Physical Laboratory v Teddingtonu. Její základní vlastnosti byly zveřejněny v roce 1921. Obsahovala 4 % mědi, 2 % niklu a 1,5 % hořčíku. Byla dobře slévatelná jak do písku, tak i do kokil, které se používaly častěji. Průměrné vlastnosti základní slitiny Y jsou v dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 14


Průměrné mechanické vlastnosti slitiny Y:


Obrázek
Obr. č. 15


Pevnost slitiny do teploty 250 st. C klesá velmi zvolna. Nad 250 st. C je pokles výraznější.


Slitina Y měla nezastupitelnou roli při konstrukci leteckých motorů v meziválečném období. Na jejím základě byly vypracovány další důležité slitiny, které z ní přímo vycházely.

Jako pravděpodobně nejznámější je nutno uvést slitiny Rolls-Royce. Jednalo se o sérii slitin všeobecně označovaných zkratkou RR. Vznikly vývojem ze slitiny Y v laboratořích firmy Rolls-Royce Ltd. Vývoj vedli pánové Hall a Bradbury. Obchodní záležitosti měla na starosti firma High Duty Alloys Ltd.

Slitin RR bylo vypracováno větší množství. Z hlediska slévárenských slitin byly nejdůležitější slitiny RR 50 a RR 53. Další důležité probereme v části věnované tvářeným slitinám.

Základní složení slitin RR 50 a RR 53 je na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 16


Průměrné vlastnosti těchto slitin:


Obrázek
Obr. č. 17


Průměrné mechanické vlastnosti:


Obrázek
Obr. č. 18


Slitiny RR 50 a RR 53 se slévali lépe, než slitina Y. Jak je patrné z tabulky, byly rovněž zušlechtitelné. Za vyšších teplot se chovaly velmi podobně, jako slitina Y, ale měly horší obrobitelnost.

Další slitiny odvozené ze základní slitiny Y, byly anglické slitiny firmy J. Stone Co. Ltd. Opět se jednalo o skupinu patentovaných slitin, které se souhrnně nazývaly Ceralumin. Na odlitky byly určeny druhy B, C a D. Jejich složení a průměrné mechanické vlastnosti jsou na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 19

b) Hliníkové slitiny ke tváření

1) Slitiny hliníku s manganem


Slitiny hliníku s manganem určené ke tváření, byly poměrně rozšířené. Mangan při malých přísadách zvyšoval pevnost výsledné slitiny a proto se používal v množstvích asi 1 až 2 %. Výsledné slitiny se používaly hlavně na plechy a dráty. Slitiny měly průměrně měrnou váhu asi 2,73 až 2,75 a mechanické vlastnosti, které jsou v další tabulce.


Obrázek
Obr. č. 20


Slitiny k tváření s manganem byly všeobecně rozšířeny. Jako příklad německých lze uvést Donal, Finoman, Nedral, Mangal, Osmangal, Silal K, Wicromal. Švýcarského původu byla slitina Aluman, amerického Alcoa 3S, Alcoa 4S, francouzského slitina Studal.

V Československu byly slitiny s manganem vyráběny v brněnské zbrojovce pod názvem Zetal-man.


2) Slitiny hliníku s mědí a dalšími přísadami


a) Slitiny hliníku s mědí


Slitiny hliníku s mědí byly již probrány v části o slitinách určených ke slévání. Zde uvedeme pouze rozdíly. Nejdůležitější slitinou z této kategorie byl Lautal, který byl probrán již dříve. Tato slitiny byla používána jak ve stavu určeném ke slévání, tak i tvářeném. Další používanou slitinou byl německý Aeron s obsahem 1,5 až 2 % mědi. Příbuzná byla i americká slitina Alcoa 25S s obsahem 4 až 4,5 % mědi a malého množství dalších přísad.

Průměrné mechanické vlastnosti těchto tvářených slitin jsou na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 21


b) Slitiny hliníku s mědí a hořčíkem


Slitiny s mědí a hořčíkem, určené ke tváření, byly všeobecně známy pod názvem Duralumin = Dural. Ve srovnání s těmito slitinami, určenými pro slévání, bylo jejich tvářených variant podstatně více.

Dural byl poprvé obchodně zužitkován v roce 1906 německou firmou Dürener Metallwerke A. G., která si tuto slitina také nechala patentovat. Slitina se pro své velmi dobré vlastnosti neobyčejně rychle rozšířila, zejména v leteckém průmyslu. Byla ovšem patentově chráněna, proto se v průběhu 20-tých let vyskytovaly četné náhražky. Po proběhnutí patentů se Dural skutečně masově rozšířil do celého světa. Patentově chráněn ovšem zůstal jeho název, proto se v jednotlivých zemích vyráběl s různými názvy:

1) Německo – Alkumag, Aludur, Avional, Bergal A, Bondur, Deltumin, Finodur, Hathal A, Heddur, Hodur, Igedur, Rheindur, Silal, Ulminium

2) Švýcarsko – Avional

3) Francie – Aldal, Alferium, Avial, Durcilium, Fortal

4) Itálie – Adriatical D, Avional

5) Velká Británie – letecké specifikace Duralu měly názvy 5L1 (výlisky a výkovky) a 4L3 (plechy)

6) USA – zejména Alcoa 17S


V předválečném Československu byl Dural vyráběn ve Škodových závodech v Plzni pod názvem Sféral, v Brněnské zbrojovce pod názvem Zetal-dur a ve Válcovně kovů Moravská Ostrava pod názvem Ostravial (verze M byla tvárná, verze S litá).


Obvyklé složení Duralu v našem období je na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 22


Průměrné mechanické vlastnosti těchto slitin:


Obrázek
Obr. č. 23


V případě zápustkového kování, což byl nejobvyklejší způsob zpracování, se dosahovalo průměrně těchto hodnot:


Obrázek
Obr. č. 24


Podobně jako v předchozích případech, byla postupem času dále rozpracována i slitina Dural. V průběhu 30-tých let se začaly objevovat slitiny se zvýšeným množstvím hořčíku, nebo přísadou křemíku. Jako nejznámější z těchto slitin je nutno uvést Superduralumin, který se poprvé objevil v USA v roce 1927. Od obyčejného Duralu se lišil přídavkem 0,8 % křemíku, který zvyšoval (pomocí stárnutí) pevnost až k hodnotám kolem 50 kg/mm2.
Dalším rozpracovaným typem byla německá slitina firmy Vereinigte Aluminiumwerke s označením „slitina 17/11“. Tato slitina měla 1,5 % hořčíku, jinak bylo složení stejné jako klasický Dural. Stejná slitina byla vyvinuta i v USA pod názvem Alcoa 24S. Průměrné mechanické vlastnosti těchto „zdokonalených“ Duralů jsou na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 25


Další podobné slitiny byla například německá slitina DM 31. V Československu se „zlepšené Duraly“ vyráběly ve Škodových závodech v Plzni pod názvem Supersféral, v Brněnské zbrojovce pod názvem Zetal-superdur a ve Válcovnách kovů v Moravské Ostravě pod názvem Durostral.



3) Slitiny hliníku s hořčíkem


Tvářené slitiny hliníku s hořčíkem a dalšími přísadami, se vyznačovaly měrnou vahou asi 2,72 až 2,75. Neměli velkou pevnost, ale disponovali velmi dobou houževnatostí a zejména vynikající (na slitiny hliníku) odolností proti korozi. To také předurčovalo jejich použití. Průměrné obsahy hořčíku se pohybovali mezi 0,5 až 0,7 %, dále byl často přidáván také křemík v obsahu 0,8 až 1,2 %.

Průměrné mechanické vlastnosti těchto slitin jsou v další tabulce.


Obrázek
Obr. č. 26


Slitiny hliníku s hořčíkem a dalšími přísadami byly hojně používané, ale v leteckém průmyslu nijak zvláště. Jako příklad jejich častého použití lze uvést lana vysokého napětí a různé odolné nádoby v chemickém průmyslu. Byly používány všude tam, kde prvořadá byla odolnost proti korozi a mechanické vlastnosti byly méně důležité. Proto se jim dále nebudeme věnovat, pouze vyjmenujme několik nejdůležitějších:

Zetal-antirez, Zetal-dekor, Peraluman 2, KS-Seewasser, Duranalium 2S, Heddenal 2, Argalium, Duralinox.



4) Slitiny hliníku s niklem a dalšími přísadami


Tvářené slitiny hliníku s přísadou niklu, byly stejně jako u slitin litých, hojně používané a oblíbené. V části o odlévaných slitinách jsme hovořili o velice důležité slitině Y. Tato slitina měla velkou výhodu v tom, že byla dobře tvárná a to i při stejném složení jako v případě slévárenské varianty.

Průměrné mechanické vlastnosti slitiny Y po zušlechtění, jsou na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 27


Slitinu Y bylo možno lisovat a kovat (zejména se používalo zápustkové). Ve slévané variantě se používala výrazně méně, než jako tvářená.


V části věnované slévaným slitinám s niklem, jsme hovořili o slitinách RR. Stejně jako v případě slévaných slitiny, existovali i tvářené slitiny RR. Tyto se ovšem lišily.

Nejdůležitější verze tvářených slitin RR (v našem období) představují slitiny RR 56 a RR 59. Jejich průměrné složení je na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 28


Tvářené slitiny RR se vyznačovaly jemnou krystalizací a dobrou kujností. Byly lépe tvárné, než slitina Y. Jejich průměrné mechanické vlastnosti ve zušlechtěném stavu, jsou na dalším obrázku.


Obrázek
Obr. č. 29


Podstatnou výhodou tvárných slitin RR, ve srovnání se slitinou Y, je pomalejší pokles hodnot mechanických vlastností při vyšších teplotách, což také předurčovalo jejich použití. K tomu se ovšem dostaneme níže.

Slitina RR 77 byla v roce 1940 stále patentově chráněna, proto (z mých zdrojů) nejsou všechny její vlastnosti známé. Podařilo se dohledat následující:


Obrázek
Obr. č. 30


Mechanické vlastnosti (dle patentového spisu):


Obrázek
Obr. č. 31


Bez bližšího vysvětlování si zapamatujte následující:

Slitiny RR = Hiduminium = Hiduminium RR.


Konkrétní aplikace a používané slitiny pro letecké motory

V této části práce se zaměříme na nejčastěji používané slitiny hliníku, při konstrukci leteckých motorů v našem období.


1) Písty


a) Německo

Německé letecké motory v průběhu 30-tých let používaly zápustkově kované písty ze slitiny Y. Postupně docházelo k přechodu na dokonalejší pístové slitiny. Koncem 30-tých let se písty začali vyrábět ze slitiny KS 245, KS 280 a zejména EC 124. Zkratka KS znamená Kolbenlegierung. Všechny se ve srovnání se slitinou Y vyznačovaly lepšími vlastnostmi za vyšších teplot.

Slitina KS 245 a slitina EC 124 měla průměrně toto složení:

- 4,5 % mědi
- 14 % křemíku
- 1 % manganu
- 0,7 % hořčíku
- 1,5 % niklu

Mikrostruktura slitiny KS 245 je na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 32


Mechanické vlastnosti těchto slitin, při slévání do kokil, byly v průměru:


a) mez kluzu: 17 kg/mm2
b) pevnost: 19-21 kg/mm2
c) poměrné prodloužení: 0,3 %
d) tvrdost (Brinell): 115-135 kg/mm2
e) specifická hmotnost: 2,73


V případě slitin KS 245 a EC 124 je třeba uvést jeden zjištěný rozpor. Ing. Böhne ve své publikaci Werkstoffkunde für den Flugzeug und Motorenbau, vydané v Berlíně v roce 1937 uvádí, že slitina EC 124 i slitina KS 245, měly totožné složení a mechanické vlastnosti. Naproti tomu, prof. Stefan Zima, ve své publikaci Motorkolben, Bauarten, Betrieb, Schäden, vydané ve Stuttgartu v roce 2005 uvádí, že se jednalo o odlišné slitiny. Tento rozpor již v dnešní době nerozhodneme, ale pro pořádek je nutno ho uvést. Každém případě, jednalo se o velmi podobné slitiny.


Slitina KS 280 měla průměrně toto složení:


- 1,5 % mědi
- 21 % křemíku
- 1 % manganu
- 0,5 % hořčíku
- 1,5 % niklu
- 0,7 % železa
- 1 % kobaltu


Mikrostruktura slitiny KS 280 je na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 33


Mechanické vlastnosti této slitiny, při slévání do kokil, byly v průměru:

a) mez kluzu: 14 kg/mm2
b) pevnost: 19-21 kg/mm2
c) poměrné prodloužení: 0,2 %
d) tvrdost (Brinell): 120-140 kg/mm2
e) specifická hmotnost: 2,70


Slitina KS 280 byla ve srovnání s EC 124 používána výrazně méně.


Nyní se podívejme na konkrétní motory.

1) Bramo 322 – první verze měli písty kovány ze slitiny Y, pozdější ze slitiny EC 124.

2) Junkers Jumo 211 – všechny verze měly písty ze slitiny EC 124.

3) Junkers Jumo 205 – první verze měly písty ze slitiny Y, pozdější (pravděpodobně od verze C) byly ze slitiny EC 124. Další detaily pístu naleznete v článku na zdejším fóru.

4) Daimler-Benz DB 601, 605, 603 – všechny verze měly písty ze slitiny EC 124.

5) Junkers Jumo 213 – první verze měly písty ze slitiny Y, pozdější ze slitiny EC 124.

6) BMW 801 – první verze měly písty ze slitiny 3210, pozdější (od verze BMW 801D) měly písty ze slitiny EC 124.


b) Velká Británie


Písty leteckých motorů vyráběných ve Velké Británii byly zápustkově kovány. Podle informací, které se mi podařilo sehnat, se ve Velké Británii v 30-tých a 40-tých letech používaly dvě slitiny. První představuje slitina Y, která byla používána na písty v motorech firmy Armstrong. Druhou skupinu tvoří Hiduminium RR, které bylo požíváno na písty v motorech firmy Rolls Royce a Bristol. Vzhledem k tomu, že motory firmy Armstrong nebyly důležité, budeme se zabývat pouze písty ze slitiny Hiduminium RR.


Problém u motorů z Velké Británie je zejména ve zdrojích. Nejdůležitější britský motor, tedy Rolls-Royce Merlin, ve verzi 61 (Supermarine Spitfire IX), měl kované písty ze slitiny RR 59. U ostatních variant tohoto motoru uvedu pouze následující:

Všechny ostatní varianty měly pravděpodobně kované písty ze slitiny RR 59, ale bez záruky! Je možné, že pozdější varianty měly některé z dalších verzí Hiduminia RR.

K motorům Bristol bohužel také pouze krátce. Motor Bristol Hercules měl písty ze slitiny RR 59. U ostatních motorů Bristol mohu napsat pouze to, že „by měly mít“ písty ze slitiny Hiduminium RR.


c) USA


Písty leteckých motorů vyráběných v USA jsou „začarované“. Hlavním problémem je následující „klíčové“ slovo:

„Aluminum alloy pistons“

Tento nic neříkající výraz o pístech z hliníkové slitiny, se pravidelně vyskytuje ve všech manuálech k leteckým motorům (které mám k dispozici) i ostatních zdrojích o leteckých motorech vyráběných v USA.

Něco málo, ale skutečně pouze málo, lze o slitinách hliníku pro písty v amerických motorech nalézt v našich předválečných zdrojích. K tomu, abychom vysvětlily jaké slitiny se v těchto motorech používaly, musíme provést mírně odlišné rozdělení pístových slitin hliníku.

V dřívějších částech této práce jsou rozdělili pístové slitiny (např. Hiduminium RR) na 2 kategorie – odlévané a tvářené slitiny. Toto rozdělení je všeobecně doporučováno, ale není jediné možné.

Ing. Václav Oliverius se ve zvláštním otisku Strojnického obzoru z roku 1941 věnuje slitinám hliníku. V pojednání o pístových slitinách hliníku použil dělení, které bude pro naše účely velmi vhodné. Rozdělil pístové slitiny hliníku do dvou kategorií:


a) slitiny s hlavní přísadou mědi


Do této kategorie zahrnul nám již známé slitiny, jako slitinu Y, Hiduminium RR, ale i další, kterých jsme se nedotli, např. Lynit, Bohnalit a prostou slitinu s 12 až 16 % mědi. O poslední jmenované jsme se krátce zmínili výše.


b) slitiny s hlavní přísadou křemíku


Základní slitinou této kategorie je Alusil s 20 % křemíku. O této slitině jsme již hovořili výše. Ta měla příznivé vlastnosti týkající se odolnosti proto opotřebení za vysokých teplot, ale špatné pevnostní vlastnosti. Jejím dalším rozpracováním ovšem vznikla velice důležité skupina slitin s velkým obsahem křemíku a dalšími přísadami. Přibližnou představu získáte pohledem na výše uvedenou slitinu KS 280. Do této kategorie patří zejména slitina KS 280, ale také slitiny KS 245, EC 124, Central A a (pravděpodobně skupina slitin) Low Ex, někdy také nazývaná Lo-ex. Posledních dvou jsme se již krátce dotkly výše.


Jedná se tedy o odlišné přístupy. Slitina Y a odvozené slitiny RR patří do první kategorie, zatímco slitiny EC 124 a další, do druhé. Slitina Central A z druhé kategorie je francouzského původu.

Nyní se vraťme zpět k americkým motorům. Dr. Ing. Erich Koch z VDI ve Stuttgartu ve své publikaci s názvem Forschungsarbeiten über Kolen z roku 1942 píše doslova:

„Die Legierung EC 124 mit den Variationen der amerikanischen Lo-Ex-Gruppe.“

Dále lze dohledat, že americký motor Pratt & Whitney R-1690 Hornet, měl písty ze slitiny Lo-Ex. Z toho lze (dle mého názoru) usoudit, že americké motory používaly písty ze slitiny hliníku s hlavní přísadou křemíku, které se pravděpodobně nebudou podstatně lišit od slitin EC 124, nebo KS 245. Jedná se ovšem spíše o domněnku.

Výše uvedený Dr. Ing. Erich Koch rovněž uvádí, že motory firmy Wright měli písty ze slitiny Y. Je ovšem otázkou, které motory této firmy. Osobně se domnívám, že se bude jednat pouze o starší typy. Rovněž není zcela zřejmý původ slitin „Lo-Ex“. Lze dohledat, že se jednalo o britské slitiny (Dr. Ing. Jareš), ale i to, že se jednalo o americké slitiny (Dr. Ing. Koch).

Tímto bych rovněž chtěl požádat případného váženého čtenáře, který je v otázce amerických pístových slitin lépe informován než já, aby mě případně opravil nebo doplnil. Děkuji.


d) Francie


U francouzských motorů je otázka slitin pro písty poměrně snadná. Motory Hispano-Suiza 12 a jejich varianty, měly zápustkově kované písty ze slitiny Y. Pravděpodobně (jisté informace v německých zdrojích to naznačují), došlo u pozdějších verzí motoru k přechodu na Hiduminium RR 59. Tento přechod je ovšem bez záruky z mojí strany.

Pístové slitiny ostatních francouzských motorů jsem nikde nenalezl.


e) Československo


Československé letecké motory rozdělme dle výrobců:


1) Walter


Československá firma Walter v průběhu 30-tých let zakoupila licenci na Hiduminium RR. Tuto slitinu také vyráběla a používala. Písty leteckých motorů této firmy tedy byly kovány v zápustkách ze slitiny RR 59.

Na následujícím obrázku je (lze říct unikátní) fotografie řezu „čerstvým“ zápustkovým výkovkem pístu motoru Walter. Použitá slitina Hiduminium RR 59.


Obrázek
Obr. č. 34


Povšimněte si zejména „na hotovo“ lisovaných chladících žeber na vnitřní části pístu.


2) Avia


V případě firmy Avia není použitá slitina na písty zcela jasná. U motoru Avia 12Ydrs (Avia B-534) byly písty vyrobeny stejně, jako u původního francouzského originálu, tedy ze slitiny Y. U ostatních motorů této firmy se nepodařilo dohledat spolehlivé údaje.


3) ČKD, ČZ a Tatra


U těchto motorů bohužel zdroje neuvádí žádné podrobnosti a použitých pístových slitinách.



2) Bloky motorů, skříně a hlavy


a) Německo


U německých výrobců leteckých motorů nebyla u bloků a hlav motorů jednotnost. Pravděpodobně se lišily i v případě jednotlivých typů. Hlavy motorů byly ve většině případů ze slitiny Y nebo Hiduminia RR. Skříně vodou i vzduchem chlazených německých motorů byly ve většině případů ze Siluminu gama.

Slitiny použité u všech konkrétních motorů se mi bohužel nepodařilo vždy dohledat. Podařilo se získat údaje pouze u některých typů motorů.

- motory Jumo 210, Jumo 211 a Jumo 213 měly bloky ze Siluminu gama.

- motory DB 600, DB 601 a DB 605 měly bloky také ze Siluminu gama.

Menší motory, jako např. Hirth HM 504, Hirth HM 508, Argus As 10 C, Argus As 410 a možná i některé další německé motory, měly motorové skříně ze slitiny hořčíku (Elektronu).


b) Velká Británie


Motory firmy Rolls-Royce měly hlavy z Hiduminia RR. Motor Rolls-Royce Merlin 61 měl hlavy ze slitiny RR 50. Bloky byly také z hliníkové slitiny, ale přesný typ se nepodařilo dohledat.

Motory Bristol Herkules měly hlavy ze slitiny Hiduminium RR, stejně tak i klikové skříně.

U ostatních motorů vyráběných ve Velké Británii se přesný typ slitiny nepodařilo dohledat.


c) USA a Francie


U motorů těchto zemí se nepodařilo konkrétní slitiny na hlavy, bloky a klikové skříně dohledat.


d) Československo


Motor Avia RK 17 měl hlavu odlévanou ze slitiny Y. S velkou pravděpodobností byly hlavy ostatních motorů firmy Avia rovněž odlévány ze slitiny Y. Klikové skříně a bloky se nepodařilo dohledat.

Motory firmy Walter měly klikové skříně a bloky z různých matriálů. Malé motory Walter Minor 4 měly skříň motoru ze slitiny hořčíku (Elektronu) a hlavy ze slitiny hliníku, pravděpodobně (ale ne jistě) ze slitiny Y. Velké hvězdicové motory firmy Walter měly klikové skříně kovány ze slitiny Hiduminium RR (Walter K 14 I) a hlavy ze slitiny Y (v případě hlav bez záruky).


3) Ostatní použití


V článku jsem se snažil soustředit se na slitiny hliníku používané u leteckých motorů. Použití hliníku v letectví bylo samozřejmě mnohem širší. Byla by škoda shromážděné informace nezveřejnit neboť věřím, že se najdou fandové letectví, kteří je ocení. Proto na závěr zařazuji několik tabulek s přehledy slitin hliníku používaných v letectví v 30-tých a 40-tých letech minulého století. O části z těchto slitin jsme již hovořili.


Obrázek
Obr. č. 35


Obrázek
Obr. č. 36


Tabulka výše představuje stručný přehled používaných evropských slitin hliníku a jejich vlastností cca k roku 1938. V horní části tabulky jsou uvedení výrobci dané slitiny. Tabulka pochází z předválečných československých zdrojů, proto jsou u výrobců v závorkách uvedeni dovozci (např. A. Dubský).

Další tabulka stručně představuje německou normu DIN 1713 a typické případy použití jednotlivých slitin:


Obrázek
Obr. č. 37


Závěrem ještě několik poznámek:


1) Oběžná kola kompresorů německých motorů byla ve velké většině případu z Duralu.

2) Kovové vrtulové listy našich předválečných vrtulí byly ve velké většině případů z Duralu.

3) Na přelomu 30-tých a 40-tých let se v USA při výrobě listů kovových vrtulí hojně používala slitina Alcoa 25S (slitina s mědí a manganem).


Na závěr práce bych se chtěl omluvit za různé věty typu „nevím, ve zdrojích nelze dohledat“ apod. Skutečně jsem se snažil nalézt co možná nejvíce k používaným slitinám hliníku, ale mnohdy informace prostě nejsou. Jakékoliv doplnění nebo opravu uvítám.

Děkuji za pozornost. Případné pravopisné chyby omluvte.

Použité zdroje:

1) Werkstoffkunde für den Flugzeug und Motorenbau, Cl. Böhne, Berlin, 1937
2) Výrobní metody v letectví, A. Šmejkal, Praha, 1950
3) Lehké kovy, Vojtěch Jareš, Česká matice technická, Praha, 1940
4) Letecká příručka 1, František Sekanina, Praha, 1937
5) Letecká příručka 2, František Sekanina, Praha, 1937
6) Der Flugmotor, Bauteile und Baumuster, Hans Katz, 1943
7) Konstruktér a kovy, kolektiv autorů, Strojnický obzor, Praha, 1941
8) Mechanická technologie 1, Josef Otásek, Praha, 1942
9) Mechanická technologie 2, Josef Otásek, Praha, 1942
10) Motorkolben, Bauarten, Betrieb, Schäden, Stefan Zima, Stuttgart, 2005
11) Flight, ročník 1927, 1932, 1934, 1939, 1941, 1942
Obrázek
Uživatelský avatar
knezdub
nadporučík
nadporučík
Příspěvky: 830
Registrován: 13/10/2009, 19:54
Bydliště: Blatnička

Příspěvek od knezdub »

Teda Ikalo, to je práce na inženýrský diplom. Vše dokonalé, jako ve všech Tvých pracích.
ObrázekObrázek
Ekolog
rotný
rotný
Příspěvky: 86
Registrován: 13/2/2007, 21:12
Bydliště: Náchodsko

Příspěvek od Ekolog »

Děkuji za výborný článek. Tento článek po více než 30 letech rozřešil můj spor s jedním asistentem na strojní fakultě ohledně anglického Hiduminia a jeho použití na písty. Ještě jednou děkuji.
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Příspěvek od lkala »

Děkuji za pochvaly.
Obrázek
lkala
praporčík
praporčík
Příspěvky: 306
Registrován: 26/8/2008, 12:52
Bydliště: Brno

Příspěvek od lkala »

Používání starého materiálu (psáno v roce 1940):

Obrázek
Obrázek

Slitiny pro letectví bych zařadil do té skupiny "jakostní slitiny" - tedy doporučováno max. 50 %.
Obrázek
Uživatelský avatar
michan
2. Generálporučík
2. Generálporučík
Příspěvky: 6811
Registrován: 28/10/2005, 13:43

Příspěvek od michan »

Pane kolego děkuji.
ObrázekObrázekObrázek
zzz
Kapitán
Kapitán
Příspěvky: 1033
Registrován: 7/5/2020, 11:58

Re: Hliníkové slitiny v letectví 30-tých a 40-tých let

Příspěvek od zzz »

lkala píše:(...)Budeme hovořit o slitinách hliníku, používaných v letectví 30-tých a 40-tých let 20. století. Speciálně se zaměříme na slitiny používané na pístových leteckých motorech, ale domnívám se, že v přehledu naleznete i podstatnou část slitin pro konstrukci samotných letadel. (...)
(...)
b) Slitiny hliníku s mědí a hořčíkem


Slitiny s mědí a hořčíkem, určené ke tváření, byly všeobecně známy pod názvem Duralumin = Dural. Ve srovnání s těmito slitinami, určenými pro slévání, bylo jejich tvářených variant podstatně více.

Dural byl poprvé obchodně zužitkován v roce 1906 německou firmou Dürener Metallwerke A. G., která si tuto slitina také nechala patentovat. Slitina se pro své velmi dobré vlastnosti neobyčejně rychle rozšířila, zejména v leteckém průmyslu. Byla ovšem patentově chráněna, proto se v průběhu 20-tých let vyskytovaly četné náhražky. Po proběhnutí patentů se Dural skutečně masově rozšířil do celého světa. Patentově chráněn ovšem zůstal jeho název, proto se v jednotlivých zemích vyráběl s různými názvy:

1) Německo – Alkumag, Aludur, Avional, Bergal A, Bondur, Deltumin, Finodur, Hathal A, Heddur, Hodur, Igedur, Rheindur, Silal, Ulminium

2) Švýcarsko – Avional

3) Francie – Aldal, Alferium, Avial, Durcilium, Fortal

4) Itálie – Adriatical D, Avional

5) Velká Británie – letecké specifikace Duralu měly názvy 5L1 (výlisky a výkovky) a 4L3 (plechy)

6) USA – zejména Alcoa 17S


V předválečném Československu byl Dural vyráběn ve Škodových závodech v Plzni pod názvem Sféral, v Brněnské zbrojovce pod názvem Zetal-dur a ve Válcovně kovů Moravská Ostrava pod názvem Ostravial (verze M byla tvárná, verze S litá).


Obvyklé složení Duralu v našem období je na dalším obrázku:


Obrázek
Obr. č. 22
Jde-li o využití "duralu" pro konstrukci draku, tak nesouvisí mírně odlišné složení duralu či náhražek s tím, že dlouho přetrvávalo nýtování jako způsob spojování?

Myslím to tak, že cca v 1939 bylo vyvinuto lepidlo "ReDux" na určené právě na lepení kovových leteckých konstrukcí. Chápu-li správně, tak bylo vyvíjeno právě pro lepení hliníkových materiálů, přičemž o výsledku výzkumu se velmi zajímali např. u de Havilland (s tímto výzkumným ústavem v Duxfordu - proto ReDux totiž de Havilland řešil lepidla posléze použitá např. na Mosquito). Ovšem pro lepení kov-kov měl de Havilland trochu horší výchozí situaci, neboť ze všech britských výrobců letadel měl nejvíc globalizovanou výrobu (kromě továren na mateřských britských ostrovech ještě de Havilland provozoval pobočky v Kanadě a v Austrálii), tj. pro výrobu téhož letadla ve fabrikách de Havilland po celém světě, by bylo komplikované zajistit dodávky hliníkových slitin identického složení.

Jestli se nepletu, tak prvním použitím lepení bylo až poválečné de Havilland Dove. A ještě o několik roků později firma Fokker (čerpající z technologických zkušeností firmy de Havilland) se musela velmi snažit, aby přesvědčila aerolinky, že lepené spoje na F-27 opravdu vydrží.
Obrázek
zdroj: https://dokumen.tips/documents/the-hist ... ocess.html

Napadá mě, že teprve až opadl válečný tlak na kvantitu dodávky hliníkových materiálů, tak dodavatelé mohli pracovat na kvalitě = mohli začít garantovat přesné složení dodávaných hliníkových slitin, tak aby dodavatel lepidla se mohl zaručit že lepidlo bude správně reagovat na konkrétní chemické složení lepených hliníkových materiálů.

Možná že druhým důvodem proč bylo během WW2 preferováno nýtování kov-kov, mohla být obava co udělají lepené spoje při vyšších rychlostech resp. při větším namáhání draku jakému jsou vystaveny např. manévrující stíhačky. To by mohlo být vysvětlením proč lepení kov-kov (kvůli snížení hmotnosti draku) nebylo použito již dříve než na deHavilland Dove - např. na deHavilland Vampire, u kterého by dávalo smysl snažit se snížit hmotnost (=Vampire o prázdné hmotnosti přes cca 3 tuny byl vybaven motorem o výkonu cca 15kN, zatímco "konkurenční Gloster Meteor s prázdnou hmotností cca 5 tun byl vybaven dvěmi motory, tj. 2x cca 16 kN)
https://www.ijraset.com/fileserve.php?FID=14631
https://www.compositesworld.com/cdn/cms ... _Glare.pdf

Věděl by někdo, kdy poprvé v Česko-Slovensku bylo použito lepení na kovových spojů v leteckém průmyslu? Díky


Obecné video laicky porovnávající nýtování, lepení a svařování.

https://www.youtube.com/watch?v=kmwY3EATCPc
"Opravdu myslíte, že někdo, kdo vyhrál volby férově s 79%, potřebuje následně mlátit lidi na ulicích a vypínat internet??"
https://twitter.com/BenesikOndra/status ... 4985394178
Držím jim palce, ať se o vnitřní politice své vlasti můžou rozhodovat naprosto svobodně.
Moudře. Demokraticky.
Bez násilí. Sametově.
Odpovědět

Zpět na „Komplexní témata a různé“