Spannendes Wissen: Woraus besteht ein Flugzeugfahrwerk?

Fakt ist, das Fahrwerk eines Flugzeugs muss allerhand aushalten. Bei den normalerweise heute im Einsatz befindlichen Verkehrsflugzeugen haben drei Fahrwerke bei der Landung nicht nur das gesamte tonnenschwere Gewicht des Flugzeugs zu tragen. Vielmehr muss auch noch ein Vielfaches hiervon durch den teils sehr starken Impuls bei einer etwas härteren Landung aufgefangen werden.

Hinzu kommen noch die in der Luftfahrt üblichen Sicherheitszuschläge bei der Berechnung. Das stellt enorme Anforderungen an den Werkstoff und das Konstruktionsdesign eines Fahrwerks. Schließlich soll das hunderte Male problemlos bei Hitze und Kälte funktionieren, ohne dass Teile versagen oder ausgetauscht werden müssen.

Und natürlich soll, wie alles im Flugzeugbau, auch das Fahrwerk möglichst wenig wiegen. Man kann also durchaus sagen, dass das Fahrwerk eines der am stärksten beanspruchten und auch eines der am aufwändigsten zu konstruierenden Teile eines Flugzeugs ist.

Woraus wird aber nun ein Fahrwerk hergestellt?

Als Material kommt heute vorrangig Toughmet zum Einsatz. Toughmet ist ein „Wunderwerkstoff“ der Neuzeit. Es handelt sich um eine geschmiedete Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung, die in ihren Eigenschaften einer Einer Kupfer-Beryllium-Legierung ähnelt.

Die Legierung kann in anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die Bauteile schweren Bedingungen wie hohem Druck, hohen oder niedrigen Temperaturen oder auch beidem gleichzeitig standhalten müssen.

Beispielsweise für hochwertige Turboladerschaufeln, Brennkammerkomponenten von Düsentriebwerken, Turbinenverkleidungen von Flugzeugen, Brennkammerauskleidungen und stationäre Düsen sowie für Gasturbinen wie beispielsweise den Rolls Royce Trent 1000 (der im Dreamliner von Boeing eingesetzt wird). Ebenso kommt Toughmet eben bei der Fertigung von Flugzeugfahrwerken und auch in Ölfeldpumpen zum Einsatz.

Flugzeugfahrwerk
Hochfestes Material für stärkste Belastungen / © pixabay.com

Weitere Verwendungszwecke sind Verschleißbleche, bei denen Härte und Zähigkeit von entscheidender Bedeutung sind, elektrische Kontakte, die gute Wärmeübertragungseigenschaften erfordern, und Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen. All das sind herausragende Eigenschaften von Toughmet. Denn die Festigkeit und Hitzebeständigkeit dieser Metalllegierung sind enorm.

Zu den Vorteilen gehören eine sehr hohe Verschleißfestigkeit ebenso wie ein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Die Wärmeleitfähigkeit, die gerade bei schnellen Temperaturwechseln eine wichtige Rolle spielt, ist ausgezeichnet. Bei Raumtemperatur hat Toughmet einen geringen elektrischen Widerstand.

Selbstverständlich darf es auch nicht rosten. Und das tut es auch nicht. Zumindest bis 5.400 ºC ist es komplett oxidationsbeständig. Bei der Verarbeitung spielt die Legierung weitere Vorteile aus, wie seine Formbeständigkeit nach Umform- oder Stanzprozessen und seine Beständigkeit gegen Säuren und Laugen.

Toughmet besitst eine gute Schweißbarkeit und eine hohe Streckgrenze nach der Wärmebehandlung (>20 HRC). Toughmet hat eine Streckgrenze von mehr als 20 HRC und lässt sich gut kalt umformen. Im Dauereinsatz bei hohen Temperaturen können die hervorragenden Kriecheigenschaften bei Dauergebrauchstemperaturen von bis zu 650°C in Verbindung mit relativ niedrigen Härtewerten (<35 HRC) gut ausgespielt werden.

Wie wird Toughmet hergestellt?

In einem Lichtbogenschmelzverfahren wird die Metallmischung aus Kupfer, Nickel, Zinn, Eisen und je nach Anwendung geringer Mengen anderer Elemente (z. B. Titan, Molybdän) mit Hilfe eines elektrischen Lichtbogens zum Rohmaterial geschmolzen.

Eine Lichtbogenschmelze erfordert viel weniger Energie als das Schmelzen in einem Induktions- oder Widerstandserwärmungsofen. Die geschmolzene Legierung wird dann in Barrenformen gegossen, die im Wasser abgekühlt werden. Es lassen sich mit >99% hohe Reinheitsstandards erreichen.

Zusammenfassung

Thoughtmet ist eine kostengünstige Alternative zu Titanlegierungen. Die ähnliche Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei günstigerem Preis, dem niedrigen spezifischem Gewicht und seine mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften eröffnen dieser Legierung ein breites Anwendungsfeld.

Luft- und Raumfahrt, Öl- und Gasindustrie oder auch die Schifffahrt sind die Hauptanwendungsgebiete. Toughmet ist ideal für den Einsatz in rauen Umgebungen wie Meerwasser, hohen Temperaturen und Belastungen wie beispielsweise im Flugzeugfahrwerk.

Fotos / Quelle: pixabay.com

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