Кольчугалюминий

Кольчугалюминий — алюминиевый сплав, дюралюминий с добавкой 0,5 % никеля и иным содержанием меди и марганца. Первые образцы кольчугалюминия были получены в 1922 году.

История изобретения

В чистом виде алюминий был непригоден к использованию в самолётостроении по причине низких прочностных свойств. Немецким инженерами был разработан сплав алюминия, сочетающий свойственную алюминию легкость и необходимые для авиастроения механические характеристики. Сплав получил название «дюралюминий» («дюраль») по названию города Дюрен, где было налажено его производство. Используя новый сплав, фирма «Юнкерс» построила в 1915 году первый цельнометаллический свободнонесущий моноплан Ю-1 (J-1).

Задача организации производства алюминиевых полуфабрикатов была поставлена перед специальной Комиссией по металлическому самолётостроению, организованной в ЦАГИ 22 октября 1922 года. Этот день принято считать днем рождения туполевского КБ. В состав комиссии вошли А.Н. Туполев (руководитель), И.И. Сидорин (металлург), Г.А. Озеров (прочнист) и Е.И. Погосский (инженер-пилот). В ведении комиссии находились два новых отдела ЦАГИ: испытания авиационных материалов и конструкций (ОИАМиК) и авиации, гидроавиации и опытного строительства (АГОС). В распоряжение секции был передан фюзеляж трофейного самолета «Юнкерс» постройки 1918 г. Весь сортамент дюралюминия, входивший в его конструкцию, — лист гладкий, гофрированный, трубы, профили — подвергся лабораторным исследованиям. Помимо выяснения химического состава, были проведены металлографические исследования, определены механические свойства.

Опытные плавки дюраля проводились сначала в литейной мастерской МВТУ, а затем на базе Кольчугинского завода по обработке цветных металлов. В ходе работ, к середине 1922 года, был получен кольчугалюминий, по своему качеству не уступающий немецкому дюралюминию. Он отличался от дюралюминия присутствием никеля и иным содержанием меди и марганца. После всесторонних испытаний образцов в лаборатории МВТУ у профессора И.И. Сидорина стало ясно, что отечественный дюралюминий пригоден для использования в самолётостроении.

В 1923 г. был налажен выпуск необходимого сортамента, листового, гофрированного и профилированного кольчугалюминия, установлены допуски и технические условия. Разработчиком кольчугалюминия были инженеры-металлурги Ю. Г. Музалевский и С. М. Воронов^[1]. Другие источники называют авторами кольчугоалюминия металлургов В. А. Буталова^[2] и И.И. Сидорина^[3].

В КБ Туполева совместно с Кольчугинским заводом были разработаны собственные оригинальные методы производства гофра, отличавшиеся от принятых на заводе Юнкерса в Филях, что давало значительную экономию времени.

В 1925 году успешные полёты цельнометаллического экспериментального самолета АНТ-2 (конструкции А. Н. Туполева) показали, что новый материал — кольчугалюминий весьма перспективен в самолётостроении.

К 1930-м годам термин "кольчугалюминий" выходит из употребления и заменяется на "дюралюмин" и "дюралюминовые материалы"^[4].

Состав и химические свойства

Кольчугалюминий отличается от немецкого дюралюминия присутствием никеля и несколько иным соотношением меди и марганца (медь — 4.5%, марганец — 0.7%, никель — 0.3%, магний — 0.5%, алюминий — 94%).

Различались три вида кольчугалюминия: мягкий — отожжённый при температуре 400 °C, закалённый — при температуре 500 °C, и нагартованный.

По полуфабрикатам различался кольчугалюминий листовой, прутковый и проволочный. Не применялся только литой из-за невысокого предела прочности (16—17 кгс/мм²) при небольшом удлинении.

Для листов толщиной более 0,3 мм был установлен предел прочности 40 кгс/мм² для 1-го сорта и 38 и 36 кгс/мм² для 2- и 3-го. Кольчугалюминий по своим качествам не уступал немецкому дюралю в показателях для листов, профилей и труб.

Сортамент кольчугалюминиевых профилей, разработанный комиссией, применялся на протяжении всех 15 лет, пока строились самолёты с гофрированной обшивкой. Основной тип — швеллер с отогнутыми краями (профиль типа А) из листов толщиной до 2 мм. Сортамент их был подобран так, чтобы профили вкладывались один в другой без зазоров. Простые швеллеры почти не применялись, мелкие профили были главным образом Л-образные. Профили типа F применялись только вместе с А, образуя с ним общий закрытый профиль в полках лонжеронов. Профили типов А и Л обычно клепались краями к гофрированной обшивке и работали как скрытые, благодаря чему примерно на 30 % повышалось использование материала в них.

Низкая коррозионная стойкость требовала специальных мер защиты кольчугалюминиевых деталей. «Находясь в зарубежных командировках, А.Н. Туполев внимательно изучал немецкую систему защиты — покрытие деталей лаком и чёрной каменноугольной смолой; английскую — анодирование, канадскую — плакирование. Английский способ защиты, о котором докладывал А.Н. Туполев после своей зарубежной командировки 1929 г., начиная с 1930 г. стал широко внедряться в отечественую самолётостроительную практику»^[4].

См. также

• Дюралюминий

Примечания

1. ↑ Алюминиевые сплавы.- В кн.: Авиация: Энциклопедия / Гл. ред. Г.П. Свищев. — М.: Науч. изд-во «Большая рос. энцикл.» : Центр. аэрогидродинам. институт им. Н.Е. Жуковского, 1994. — 736 c.: ил. ISBN 5-85270-086-X
2. ↑ Туманов А.Т., Шалин Р.Е., Старков Д.П. Авиационное материаловедение.- В кн.: Развитие авиационной науки и техники в СССР. М.: Наука, 1980, с.319
3. ↑ Иллюстрированный справочник-календарь по авиации, воздухоплаванию, ракетной технике и космонавтике. Издательский дом «Авиамир», 2008, с. «25 февраля. И.И. Сидорин»
4. ↑ ^{1 2} Андрей Николаевич Туполев. Жизнь и деятельность. - М. Издательский отдел ЦАГИ, 1991, с. 103

Ссылки

• История изобретения кольчугалюминия