آلومینیوم در خط مقدم

آلومینیوم در صنایع نظامی

آلومینیوم یکی از مواد فلزی مهم در ساخت تانک‌ها و نفربرهای زرهی و نظامی است که به دلیل ویژگی‌های خاص خود، نقش کلیدی در طراحی و تولید این وسایل نقلیه جنگی ایفا می‌کند. وسایل نقلیه زرهی، اعم از چرخدار یا شنی دار، عملکردهای مختلفی را در میدان جنگ انجام می دهند، از خودروهای شناسایی گرفته تا آمبولانس ها و نفربرهایی که برای جابجا کردن پیاده نظام، استفاده می شود. کاربرد آلومینیوم در صنایع نظامی به سالها پیش بر می گردد، شصت سال پیش، ارتش ایالات متحده شروع به استفاده از نفربرهای زرهی با صفحه آلومینیوم نظامی کرد.

M113 شوالیه ای آلومینیومی

یکی از اولین نفربر های زرهی با صفحه های آلومینیومی M113 بود، این نفربر یک اسب واقعی بود که سرعت، چابکی و ایمنی را در طول جنگ ویتنام فراهم کرد. M113 یک نفربر شنی‌دار جعبه مانند است که مدل پایه آن حدود ۱۲ تن وزن، ۲٫۵ متر ارتفاع، ۲٫۷ متر عرض و ۴٫۸۶ متر طول دارد و به یک تیربار M2 برونینگ مسلح است. نفربر ام۱۱۳ با یک راننده و یک فرمانده هدایت می‌شود و ظرفیت حمل ۱۱ سرباز را دارد که از در پشت نفربر برای ورود و خروج استفاده می‌کنند.

در این زره‌پوش از یک زره از جنس آلومینیوم نظامی جدید استفاده شده که وزن نفربر را نسب به نفربرهای قبلی آمریکایی به‌طور چشمگیری کاهش می‌داد. این کاهش وزن امکان انتقال آن با هواپیماهای ترابری و همچنین انجام عملیات آبی خاکی را برای آن مهیا می‌کرد. ضخامت زره در قسمت جلوی M113 به ۳۸ میلی‌متر می‌رسد. کاربرد آلومینیوم در صنایع نظامی تمامی محصولات زرهی از جمله M113 را سبک‌تر از خودروهای نظامی قبلی کرد، اما در عین حال باز هم به اندازه‌ای قوی بود که بتواند از خدمه و مسافرانش محافظت کند.

سریعتر و مخفیانه تر با آلومینیوم نظامی

در دهه گذشته، صفحات زرهی آلومینیومی به دلیل ترکیبی از استحکام زیاد و چگالی کم، به طور فزاینده ای در وسایل نقلیه نظامی رایج شده اند. وزن سبک‌تر آلومینیوم باعث بهبود سرعت خودرو و تحرک بهتر و سریعتر در مقایسه با خودروهای بدنه فولادی، می گردد. تحرک بهتر باعث واکنش بهتر و سریعتر در نبرد و مانور می شود. ترکیب این ویژگی‌ها و به طور کلی کاربرد آلومینیوم در صنایع نظامی، باعث کاهش آسیب‌پذیری خودرو و نجات جان سرنشینان می‌شود.

مزایای استفاده از آلومینیوم در صنایع نظامی

• وزن سبک: یکی از ویژگی‌های اصلی آلیاژ آلومینیوم، وزن کم آن است. این ویژگی به تانک‌ها و نفربرهای زرهی اجازه می‌دهد تا متناسب با همان کاهش وزن، سلاح‌های بیشتری حمل کنند.
• مقاومت در برابر ترکش: اگرچه ورق آلومینیوم قویترین ورق فلزی نیست، اما به اندازه کافی سخت است که بتواند به عنوان یک زره خوب عمل کند. این خاصیت آن را به یک گزینه مناسب برای ساخت صفحات زرهی سبک وزن در خودروهای زرهی نظامی تبدیل کرده است.
• هزینه پایین: آلومینیوم نسبت به سایر مواد استفاده شده در ساخت صفحات زرهی، ارزان‌تر است. این امر باعث کاهش هزینه تولید این تجهیزات نظامی می‌شود.

کاربردهای آلومینیوم در صنایع نظامی

امروزه آلومینیوم نظامی در تمامی ماشین آلات و ادوات نظامی از موشکهای قاره پیما و هواپیماهای جنگنده پیشرفته تا سرنیزه ها و کلاه های سربازان به طور بسیار زیادی بکار می رود. اما در این بخش از مقاله به کاربرد آلومینیوم در صنایع نظامی از جمله تانک‌ها و نفربرها و وسایل نقلیه زره پوش، می پردازیم.

• ساخت صفحات زرهی: آلومینیوم نظامی معمولاً به صورت ورقه هایی که آن را صفحات زرهی می نامند در بدنه تانک یا نفربر به کار می رود. این لایه در برابر بیشتر ترکش‌های سلاح های سبک و سنگین محافظت کامل دارد.
• ساخت بخش‌های داخلی: علاوه بر ساخت زره خارجی، آلومینیوم نظامی ممکن است در ساخت بخش‌های داخلی مانند دیوارها و سقف‌های داخل تانک یا نفربر نیز استفاده شود.
• ساخت بخش‌های مکانیکی: برخی از بخش‌های مکانیکی مانند چرخ‌ها یا اجزای متحرک یا حتی تسمه های نگهدارنده قطعات ممکن است با استفاده از آلومینیوم نظامی ساخته شوند.
• ساخت لوله‌های انتقال سوخت: بسیاری از تانک‌ها از لوله‌های آلومینیومی برای انتقال سوخت استفاده می‌کنند. چرا که این لوله‌ها به دلیل وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی، بهترین گزینه هستند.
• ساخت بخش‌های کنترل و فرمان: برخی از بخش‌های کنترل و فرمان تانک ممکن است با استفاده از گرد آلومینیوم نظامی ساخته شوند. این بخش‌ها شامل سیستم‌های ارتباطی، سیستم‌های هدف‌گذاری و کنترل آتش هستند.
• ساخت بخش‌های قابل شناوری: برخی از نفربرهای زرهی مجهز به بخش‌های قابل شناور شدن هستند و این بخش ها همه از آلومینیوم نظامی استفاده می‌کنند. این بخش‌ها به دلیل وزن سبک، امکان حرکت در آب را افزایش می‌دهند.

افزایش تهدیدات، عملکرد بهتری را می طلبد

در ادامه ذکر کاربردهای آلومینیوم در صنایع نظامی علی رغم مواردی که در بالا عنوان شد، باید به این نکته اشاره کرد که از صفحات زرهی آلومینیومی، بیشتر در دو قسمت از وسیله نقلیه نظامی استفاده می شود: زره کناری (کناره ها و بالا) و زره زیرین (شکم). اگرچه هر دو این صفحات زرهی، برای محافظت از سربازان در برابر آتش دشمن در میدان نبرد طراحی شده اند، اما عملکرد بسیار متفاوتی دارند. زره‌های کناری برای جلوگیری از نفوذ گلوله‌های بالستیک از آتش دشمن طراحی شده‌اند و این صفحات آلومینیومی کناری معمولاً از ترکیب آلیاژ آلومینیوم سخت‌تر که مقاومت بیشتری دارند، ساخته می‌شوند.

اما زره های زیرین مثلاً صفحه زرهی زیر شکم نفربر، برای محافظت از جان سربازان، در برابر انفجار مین ها و وسایل انفجاری دست ساز که مخصوص منفجر شدن در زیر وسایل نقلیه در حال حرکت در جاده ها طراحی شده اند، ساخته شده اند. معمولاً در صفحه زیرین نفربر، آلیاژ آلومینیومی به کار می رود که در برابر شکستن یا ترک خوردن بسیار مقاوم است و می تواند به نرمی تغییر شکل دهد و با انعطافی که از خود نشان می دهد از جان سرنشینان خودرو محافظت کند.

با پیچیده تر شدن سلاح های جنگی، سطوح تهدید نیز افزایش می یابد. سربازان خود را در حال مبارزه با تهدیداتی می بینند که از فاصله نزدیک شلیک می شود. در پاسخ به این تهدیدات جدید، ارتش به آلیاژهای زرهی آلومینیومی با کارایی بالاتر نیز نیاز دارد تا از خدمه و سرنشینان خودرو در برابر انفجار، پرتابه، ترکش های ناشی از انفجار و سلاح‌های سوراخ‌کننده زره محافظت کند. وزارت دفاع آمریکا، با همکاری سه مرکز: اول آزمایشگاه تحقیقات ارتش و دوم فرماندهی توسعه قابلیت‌های رزمی ارتش و سوم مرکز سیستم‌های خودرو زمینی، در حال توسعه آلیاژهای نسل بعدی برای کاربردهای خاص است.

در استفاده از آلومینیوم در صنایع نظامی، آلیاژ آلومینیوم ۵۰۸۳ به طور سنتی بهترین انتخاب برای صفحه زرهی نظامی بوده است. اخیراً یک پروژه دو ساله در وزارت دفاع، برای تولید برنامه های زرهی ۵۰۸۳ با قدرت بیشتر راه اندازی شده است. این پروژه اجازه می دهد تا زره پوش ها به صفحاتی با ضخامت از ۳ اینچ تا ۱۰.۵ اینچ مجهز شوند. این صفحات ضخیم تر، طراحی و ساخت وسایل نقلیه جنگی را تغییر می دهند و منجر به تولید قطعات بزرگ یک تکه می شوند برخلاف جوشکاری سنتی که چند صفحه کوچک را به هم جوش داده و با آنها، صفحه های بزرگتر را می ساختند.

مزیت عمده قطعات بزرگ یک تکه این است که زمان ساخت بدنه را در خط مونتاژ کاهش می دهند و در نهایت خودروی قوی تری می سازند. در سال ۲۰۱۸ کارگروه بین سازمانی ارتش ایالات متحده امریکا، در گزارش خود، صفحه آلومینیومی نورد سرد را به عنوان بهترین فلز برای زره پوش کردن خودروهای جنگی زمینی ایالات متحده، ساخت کشتی های نیروی دریایی و ساخت هواپیماهای نظامی، معرفی کرد.

ورد سرد مرحله‌ای از فرآیند تولید است که در آن صفحه آلومینیوم فشرده و کشیده می‌شود. در طی فرآیند نورد سرد آلومینیوم، ویژگی‌های ظاهری آلومینیوم و سطح بیرونی این فلز، بهبود یافته و فرآیند نورد سرد همچنین باعث کاهش تنش‌های داخلی و تقویت آلیاژهای سری 5xxx می شود. در واقع نورد سرد فرآیندی بسیار مهم در ساخت صفحات زرهی و کیت های محافظت در برابر انفجار برای وسایل نقلیه زرهی و تاکتیکی است.

به همین منظور آلیاژهای آلومینیومی جدید ساخته می شود

در چند سال گذشته، آلیاژهای جدید و پیشرفته تری نیز ساخته شده است. که بیشتر از آلیاژهای گروه آلومینیوم ۲۱۳۹ و آلومینیوم ۷۰۵۶ هستند. و به دلیل عملکرد خوب آنها در برابر انفجار، و مقاومت بالای آنها در برابر نفوذ در قطعات زرهی و همچنین انعطاف و شکل‌پذیری بالا و مقاومت در برابر خوردگی، بهترین گزینه برای ساخت قطعات زرهی آلومینیومی هستند. مقاومت در برابر خوردگی یک نیاز کلیدی برای وسایل نقلیه نظامی است. چرا که وسایل نقلیه نظامی باید بتوانند در بیشتر محیط های جغرافیایی مختلف از سواحل اقیانوس گرفته تا بیابان‌های پست و شوره زار، کارکرد خوبی داشته باشند.

این ویژگی مقاومت در برابر خوردگی آلومینیوم نظامی باعث می‌شود تا تانک‌ها و نفربرهای زرهی در شرایط مختلف آب و هوایی کارآمدتر عمل کنند. هر دو این آلیاژها تا کنون کاربردهای زیادی در صنعت هوافضا داشتند و اکنون در وسایل نقلیه زرهی زمینی نیز کاربرد خود را پیدا کرده اند. ارتش ایالات متحده، اخیراً از نمونه اولیه یک خودرو زرهی به نام مفهومی “ضد انفجار”، رونمایی کرده است. این خودرو که با نام اختصاری CAMEL به معنای شتر نامگذاری شده است، با آلومینیوم آلیاژ ۲۱۳۹ ساخته شده است.

خودرو زرهی CAMEL در مانورهای مختلف و با انواع سناریوهای تهدید آزمایش شد و از تمامی این آزمونها موفق بیرون آمد. آلیاژ آلومینیوم نظامی بکار رفته در این زره پوش، به قدری خوب عمل کرد که در موارد متعدد، حتی از محدوده توانی که برای آن در نظر گرفته شده بود، نیز بهتر عمل کرد. و سطح انفجار بالاتر از حد مورد نیاز را نیز تحمل می کرد. یکی دیگر از دلایل کاربرد آلومینیوم آلیاژ ۲۱۳۹، نیاز شدید فرماندهی عملیات ویژه ایالات متحده (SOCOM) برای کاهش وزن ماشین آلات زرهی ارتش بود، بدون اینکه حفاظ زیرین این زره پوش تضعیف شود.

در ادامه شایان ذکر است که فرماندهی عملیات ویژه ایالات متحده در ادامه سیاست استفاده از آلومینیوم در صنایع نظامی، با انتخاب صفحه آلومینیوم ۲۱۳۹، توانست وزن خودروی زرهی زمینی خود با نام M-ATV را تقریباً ۱۲۰۰ پوند کاهش دهد بدون اینکه چیزی از قدرت حفاظت آن کم شود. در مجموع می توان گفت استفاده از آلومینیوم در ترکیب با سایر مواد، امکان کاهش وزن overall تانک‌ها و نفربرها را فراهم می‌کند و این کاهش وزن به طور مستقیم بر عملکرد و تحرک این وسایل تأثیر می‌گذارد.

چالش‌های احتمالی و راه حل‌ها

۱. مقاومت در برابر سایش

یکی از مشکلات اصلی استفاده از آلومینیوم در صنایع نظامی در شرایط عملیاتی، مقاومت کم آن در برابر سایش است. یعنی تماس مستقیم با قطعات آلومینیومی باعث ساییدگی آین قطعات می شود و برای حل این مشکل می توان از روکش ها و پوشش‌های محافظتی برای این قطعات استفاده کرد همچنین می توان با ترکیب مواد دیگر با آلومینیوم به ترکیبات جدید مانند نانوکامپوزیت‌ها دست یافت که بسیار در برابر سایش مقاوم هستند.

۲. قابلیت اطمینان در دماهای بالا

همانطور که همه می دانیم چون نقطه ذوب آلومینیوم از نقطه ذوب برخی فلزات دیگر مانند آهن و یا فولاد پایین تر است لذا ممکن است در شرایط خاص نظامی و در مجاورت با دماهای بالا، به خوبی قطعات آهنی و یا فولادی عمل نکنند یا به عبارت دیگر برخی از بخش‌های ساخته شده از آلومینیوم ممکن است در دماهای بالاتر از حد مجاز عملکرد خود دچار مشکل شوند. برای حل این مشکل، تحقیقات در زمینه استفاده از مواد کامپوزیتی یعنی موادی که ترکیب اصلی آنها آلومینیوم است ولی در ساخت آلیاژ آنها از سایر ترکیبات شیمیایی نیز استفاده شده است، انجام می‌شود. تحقیقاتی که سعی آن ایجاد آلیاژهای آلومینیومی با قابلیت اطمینان بیشتر در دماهای بالا است.

آینده استفاده از آلومینیوم در تانک‌ها و نفربرهای زرهی

با پیشرفت فناوری و نیاز به طراحی وسایل نقلیه نظامی با وزن کمتر و قابلیت تحرک بیشتر، انتظار می‌رود که استفاده از آلومینیوم در صنایع نظامی به ویژه در ساخت تانک‌ها و نفربرهای زرهی ادامه یابد. همچنین، انتظار می‌رود که استفاده از ترکیبات جدید و پیشرفته‌تر از آلومینیوم، مانند نانوکامپوزیت‌ها، به طور قابل توجهی افزایش پیدا کند تا مزایای بیشتری را ارائه دهد.

رقابت شدید در صنایع نظامی در عرصه بین الملل به ما نشان داده است که برای همه صنایع – به‌ویژه صنایع دفاعی – مستقل بودن و تکیه بر تولیدکنندگان داخلی ضروری است. شرکت سپند فلز مهام، سالهاست که در پخش و توزیع محصولات مختلف آلومینیوم هم در موارد غیرنظامی و هم در آلومینیوم نظامی در کشور فعالیت کرده است و امروز نیز به این کار ادامه می دهد. برای تماس با ما روی این لینک کلیک کنید.

نتیجه گیری

در مجموع، کاربرد آلومینیوم در صنایع نظامی از جمله نقش آلومینیوم نظامی در تانک‌ها و نفربرهای زرهی نظامی به دلیل مزایای وزن سبک، مقاومت در برابر ترکش و هزینه پایین آن، بسیار مهم است. با توجه به چالش‌های موجود در استفاده از این ماده، تحقیقات و توسعه برای بهبود ترکیبات و طراحی ساختاری ادامه دارد تا بتواند نیازهای امنیتی را به بهترین شکل ممکن برآورده کند.

منبع

برای آگاهی از منبع این مقاله و مشاهده نسخه زبان اصلی این مقاله روی این لینک کلیک نمایید.