Module 6: Materialen en Hardware

1. Moduleoverzicht

Module 6 van het EASA Part-66-syllabus biedt de fundamentele kennis die vereist is voor luchtvaartonderhoudscertificerend personeel om de materialen te begrijpen die worden gebruikt in de vliegtuigconstructie en de hardware die wordt gebruikt om deze te assembleren en te onderhouden. Deze module is van cruciaal belang omdat de veilige en luchtwaardige staat van een vliegtuig direct afhankelijk is van de juiste selectie, installatie en het onderhoud van de materialen en componenten.

De module behandelt een breed scala aan onderwerpen, van de metallurgie van ferro- en non-ferrolegeringen tot de eigenschappen van composiet- en niet-metalen materialen. Het beschrijft ook het uitgebreide assortiment hardware—bevestigingsmiddelen, afdichtingen, kabels en slangen—die de bouwstenen vormen van het casco en de systemen. Een aanzienlijk deel van de module is gewijd aan de verschillende vormen van corrosie en aantasting die deze materialen beïnvloeden, samen met de inspectie- en beschermingsmethoden die worden gebruikt om deze te beheren. Het overkoepelende thema is het belang van het gebruik van goedgekeurde gegevens, het volgen van de instructies van de fabrikant en het begrijpen van het "waarom" achter standaard onderhoudspraktijken om de voortdurende luchtwaardigheid te waarborgen.

2. Belangrijkste concepten in detail uitgelegd

2.1 Vliegtuigmaterialen (Module 6.1, 6.2, 6.3, 6.4)

Ferromaterialen (Staalsoorten)

Samenstelling en typen: Ferromaterialen zijn op ijzer gebaseerd. In vliegtuigen zijn de meest voorkomende verschillende gelegeerde staalsoorten, waarbij elementen zoals chroom, nikkel, molybdeen en vanadium worden toegevoegd om sterkte, hardheid, taaiheid en corrosiebestendigheid te verbeteren.

Laaggelegeerde staalsoorten: Worden vaak gebruikt voor structurele onderdelen die hoge sterkte vereisen (bijv. landingsgestelcomponenten, motorsteunen). Ze worden doorgaans warmtebehandeld om hun uiteindelijke eigenschappen te bereiken.

Roestvast staal: Bevat een hoog percentage chroom (minimaal 11%) dat uitstekende corrosiebestendigheid biedt. Wordt gebruikt voor toepassingen zoals uitlaatsystemen, hydraulische leidingen en bevestigingsmiddelen waar corrosiebestendigheid van cruciaal belang is.

Hoog koolstofstaal: Wordt gebruikt voor toepassingen die hoge hardheid en slijtvastheid vereisen, zoals veren, snijgereedschappen en lagerschalen.

Warmtebehandeling: De eigenschappen van staal worden aanzienlijk gewijzigd door warmtebehandelingsprocessen. Belangrijke processen zijn:

Gloeien: Verzacht het staal, verlicht interne spanningen en verbetert de bewerkbaarheid.

Normaliseren: Verfijnt de korrelstructuur na smeden of walsen.

Harden en ontlaten: Omvat het verhitten tot een hoge temperatuur, snel afschrikken (koelen) en vervolgens opnieuw verhitten tot een lagere temperatuur (ontlaten) om brosheid te verminderen terwijl de hardheid behouden blijft.

Identificatie en markering: Staalsoorten worden vaak geïdentificeerd door een nummeringssysteem (bijv. SAE/AISI). Bijvoorbeeld, 4130-staal duidt op een laaggelegeerd staal met specifieke hoeveelheden chroom en molybdeen.

Corrosie: De belangrijkste vijand van staal is oxidatie, die rode roest (ijzeroxide) produceert. Dit is een directe chemische reactie met zuurstof en vocht, wat leidt tot materiaalverlies en verlies van structurele integriteit. Beschermende afwerkingen zoals cadmiumplating of verf zijn essentieel.Niet-ijzerhoudende Materialen (Aluminium, Titanium, Magnesium)

Aluminiumlegeringen: Aluminium is een licht metaal, maar zuiver aluminium is te zacht voor constructief gebruik. Het wordt gelegeerd met elementen zoals koper, zink, magnesium en mangaan om de sterkte te verhogen.

Smeedlegeringen: Aangeduid met een viercijferig systeem (bijv. 2024, 6061, 7075). Het eerste cijfer geeft het belangrijkste legeringselement aan.

2024-T3: Koper is het belangrijkste legeringselement. Het heeft een hoge sterkte-gewichtsverhouding en wordt veel gebruikt in vliegtuighuiden, lijfplaten en andere constructieve componenten.

7075-T6: Zink is het belangrijkste legeringselement. Het is een van de sterkste aluminiumlegeringen en wordt gebruikt in zwaar belaste constructieve delen zoals vleugelliggers en rompschotten.

Warmtebehandeling: Aluminiumlegeringen worden versterkt door een proces dat oplossingsgloeien wordt genoemd, gevolgd door verouderen (precipitatieharding). De "T"-aanduiding (bijv. T3, T6) geeft de specifieke warmtebehandelingstoestand aan. T6 betekent bijvoorbeeld oplossingsgegloeid en kunstmatig verouderd. Het bewerken van deze legeringen in hun warmtebehandelde toestand vereist geen verdere warmtebehandeling, op voorwaarde dat er geen overmatige hitte wordt gegenereerd.

Corrosie: Aluminium wordt beschermd door een natuurlijke, dunne oxidelaag. Wanneer deze echter wordt doorbroken, is het vatbaar voor corrosie, die verschijnt als een wit, poederachtig neerslag (aluminiumoxide/hydroxide). Dit is een ernstig probleem dat kan leiden tot putcorrosie, exfoliatie en verlies van constructieve sterkte.

Titaniumlegeringen: Titanium biedt een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding en superieure corrosiebestendigheid vergeleken met staal en aluminium. Het wordt gebruikt in gebieden met hoge temperaturen (bijv. motorcowlings, brandwanden) en zwaar belaste componenten.

Kritiek probleem: Bij verhoogde temperaturen (boven ongeveer 300°C) absorbeert titanium zuurstof uit de atmosfeer. Dit vormt een brosse, zuurstofverrijkte laag die bekend staat als "alpha case". Deze laag is gevoelig voor scheuren en vermindert de mechanische eigenschappen van het materiaal aanzienlijk. Oppervlakteverkleuring door hitteblootstelling is een teken dat dit mogelijk is opgetreden, en het component moet worden vervangen omdat de schade niet kan worden gedetecteerd of verwijderd door oppervlakte-inspectie.

Magnesiumlegeringen: Dit zijn de lichtste constructieve metalen. Ze worden gebruikt in sommige gietstukken, zoals versnellingsbakhuizen, waar gewichtsbesparing cruciaal is.

Kritiek probleem: Magnesium is zeer gevoelig voor corrosie, en de corrosieproducten zijn zeer brandbaar, vooral wanneer het wordt vermalen of bewerkt tot fijne deeltjes. Speciale voorzorgsmaatregelen zijn vereist bij het hanteren en reinigen van magnesiumcomponenten om branden te voorkomen.

Composiet- en Niet-Metalen Materialen (Module 6.3, 6.6)

Composietmaterialen: Deze bestaan uit een versterkingsmateriaal (vezels) ingebed in een matrixmateriaal (hars). De combinatie biedt eigenschappen die superieur zijn aan die van elk onderdeel afzonderlijk.

Versterkingsvezels: Veel voorkomende typen zijn:

Glasvezel: Goede sterkte en lage kosten, gebruikt in fairings en radomen.

Koolstofvezel: Hoge sterkte en stijfheid met laag gewicht, gebruikt in primaire en secundaire constructies zoals vliegtuigbesturingsvlakken en vleugelcomponenten.

Aramide (Kevlar): Hoge taaiheid en slagvastheid, gebruikt in gebieden die gevoelig zijn voor impacts zoals motorcowls en ventilatorbladen.

Matrixharsen: De hars bindt de vezels samen, brengt belastingen tussen hen over en beschermt hen tegen de omgeving.- Thermohardende harsen (bijv. Epoxy, Polyester): Deze ondergaan een onomkeerbare chemische verknopingsreactie tijdens het uitharden. Eenmaal uitgehard kunnen ze niet meer worden gesmolten of opnieuw gevormd door verhitting. Dit is het meest voorkomende type in vliegtuigconstructies.

Thermoplastische harsen (bijv. PEEK, PPS): Deze ondergaan geen chemische verknopingsreactie. Ze kunnen herhaaldelijk worden gesmolten en opnieuw gevormd bij verhitting, waardoor ze potentieel recyclebaar en repareerbaar zijn door middel van warmte.

Vormen: Composieten zijn verkrijgbaar als voorgeïmpregneerde weefsels ("prepreg") of als droge weefsels die tijdens het productieproces met hars worden geïmpregneerd.

Defecten: Veelvoorkomende defecten zijn delaminatie (scheiding van lagen), onthechting (scheiding van een kern of substraat) en porositeit (luchtbellen). Deze worden vaak gedetecteerd met behulp van ultrasoon onderzoek.

Reparatiematerialen: Bij composietreparaties is een "peel ply" een loslaatweefsel dat op het oppervlak van een laminaat wordt geplaatst. Na het uitharden wordt het afgepeld, waardoor een schoon, ruw oppervlak achterblijft dat ideaal is voor het hechten van extra lagen. Het voegt geen structurele sterkte toe.

Andere niet-metalen materialen:

Kunststoffen (bijv. ABS, Acryl): Gebruikt voor niet-structurele onderdelen zoals stroomlijnkappen, raambekleding en interieurpanelen. Ze kunnen gevoelig zijn voor barsten en craquelé. Schadelimieten worden vaak gedefinieerd in de SRM.

Hout en doek: Gebruikt in sommige oudere of lichte vliegtuigconstructies. Het onderhoud ervan vereist specifieke vaardigheden en materialen.

2.2 Vliegtuigbeslag (Module 6.2, 6.5, 6.7, 6.8)

Bevestigingsmiddelen

Bouten en schroeven: Dit zijn schroefdraadbevestigingen die worden gebruikt om componenten te verbinden.

AN (Air Force-Navy) normen: Een veelgebruikte Amerikaanse militaire norm voor vliegtuigbeslag. Het voorvoegsel "AN" maakt deel uit van het onderdeelnummer (bijv. AN3-5A). AN-bouten zijn gemaakt van corrosiebestendig staal of cadmiumgeplateerd gelegeerd staal en worden geïdentificeerd aan de hand van de markeringen op de kop.

NAS (National Aerospace Standard) normen: Dit zijn hogesterktebevestigingen die vaak worden gebruikt in kritische toepassingen.

Identificatie: Bouten worden geïdentificeerd aan de hand van het materiaal, het koptype en het onderdeelnummer. Een bout zonder markeringen kan bijvoorbeeld een lage-sterktebout zijn, terwijl een bout met een verhoogd streepje of sterretje kan duiden op een materiaal met hogere sterkte.

Cadmiumplating: Een veelvoorkomende beschermende afwerking voor stalen bouten. Het biedt opofferingscorrosiebescherming en regelt de wrijving tijdens het aandraaien. Als de plating versleten of beschadigd is, moet de bout worden vervangen, omdat het blootgestelde staal kwetsbaar is voor corrosie en de aanhaalkarakteristieken zijn veranderd.

Klinknagels: Permanente bevestigingen die veelvuldig worden gebruikt in de rompconstructie.

Massieve klinknagels: Geïnstalleerd door de staart (winkelkop) te vervormen om de materialen samen te klemmen. De klinknageldiameter moet overeenkomen met de gatgrootte, en de lengte moet voldoende zijn om een juiste winkelkop te vormen (typisch 1,5 keer de diameter die boven de materiaalstapel uitsteekt).

Klinknagelmaterialen: Veelvoorkomende materialen zijn 2117-T4 (aluminiumlegering), 2024-T4 (hogere sterkte) en Monel (corrosiebestendig staal). Het vervangen van het ene materiaal door het andere is niet toegestaan zonder goedkeuring, omdat ze verschillende slagkarakteristieken en sterkte hebben.

Installatiedefecten: Een winkelkop die uit het midden ligt of niet concentrisch is met de fabriekskop is een defect. Opnieuw slaan is niet toegestaan omdat dit de klinknagel kan beschadigen; deze moet worden uitgeboord en vervangen.

Uitboren van klinknagels: Om een klinknagel te verwijderen zonder deomringend materiaal, gebruik een boorbeitel die iets kleiner is dan de schacht van de klinknagel om de gefabriceerde kop af te boren, en sla vervolgens de resterende schacht eruit met een pons.

Speciale bevestigingsmiddelen:

Hi-Lok bevestigingsmiddelen: Bestaan uit een pen en een kraag. De kraag wordt aangedraaid met een zeskantdriver totdat deze afschuift bij een vooraf bepaald koppel, wat zorgt voor een consistente voorspanning. Ze worden gebruikt in gebieden waar de toegang voor een sleutel beperkt is.

Zelfborgende moeren: Deze hebben een heersend koppelkenmerk (een vervormde schroefdraad of een nylon inzetstuk) dat voorkomt dat ze loskomen door trillingen. Ze mogen alleen opnieuw worden gebruikt als ze nog steeds voldoen aan het minimale heersende koppel dat is gespecificeerd in de documentatie van de fabrikant. Als ze na installatie met de hand kunnen worden gedraaid, moeten ze worden vervangen.

Kroonmoeren en splitpennen: Gebruikt in kritieke toepassingen zoals asmoeren. De moer wordt aangedraaid tot de gespecificeerde waarde. Als de gleuf niet uitgelijnd is met het gat in de bout, mag de moer tot 30 graden (één zeskantvlak) worden losgedraaid om de gleuf uit te lijnen. Het is nooit acceptabel om verder aan te draaien dan het gespecificeerde koppel. Splitpennen moeten altijd nieuw zijn.

Borgmiddelen: Naast splitpennen zijn er andere borgmethoden, waaronder:

Borgdraad: Moet worden geïnstalleerd met een lichte spanning (geen speling). De richting van de draad moet zodanig zijn dat elke neiging van het bevestigingsmiddel om los te komen de spanning in de draad verhoogt, waardoor rotatie wordt voorkomen. Hergebruik is niet toegestaan.

Borgringen: Gebruikt in minder kritieke toepassingen.

Koppel

Doel: Koppelsleutels worden gebruikt om een specifieke voorspanning op een bevestigingsmiddel toe te passen. Deze voorspanning is cruciaal voor de integriteit van de verbinding. Overmatig aandraaien kan het bevestigingsmiddel of het materiaal beschadigen, terwijl onvoldoende aandraaien kan leiden tot loskomen door trillingen.

Verlengstukken voor koppelsleutels: Bij gebruik van een verlengstuk (kroonmoersleutel) onder 90 graden (loodrecht) op de sleutelhendel blijft de effectieve hefboomarmlengte ongewijzigd, dus de koppelmeting is nauwkeurig. Alleen wanneer het verlengstuk in lijn is met de hendel (axiaal verlengstuk) verandert de lengte, waardoor herberekening nodig is.

Kabels en katrollen

Besturingskabels: Gebruikt in vliegbedieningssystemen. Ze zijn gemaakt van koolstofstaal of corrosiebestendig staal.

Inspectie: Kabels moeten worden geïnspecteerd op gebroken draden, corrosie en slijtage.

Gebroken draden: De algemene regel is dat als er gebroken draden worden gevonden in één enkele kabelstrengslag (de lengte van één volledige helix van de buitenste draden), de kabel moet worden vervangen. Het AMM kan specifieke toegestane limieten bieden (bijv. een maximaal aantal gebroken draden per slag lengte). Als binnen de limieten, moet het defect worden geregistreerd voor monitoring.

Corrosie: Voor kabels van koolstofstaal is vervanging vereist als de diameter met meer dan 10% is verminderd door corrosie of slijtage.

Katrollen: Kabels lopen over katrollen om van richting te veranderen. Katrollagers hebben slijtagelimieten die zijn gespecificeerd in het AMM. Als binnen de limieten en de katrol soepel werkt, mag deze in gebruik blijven.Afdichtingen en Slangen

Afdichtingen: Worden gebruikt om lekkage van vloeistoffen of gassen te voorkomen.

O-Ringen: Worden gebruikt voor statische of dynamische toepassingen met lage snelheid.

U-Cup Afdichtingen: Speciaal ontworpen voor dynamische toepassingen zoals heen en weer bewegende zuigerstangen. De lip drukt tegen de stang en vormt een afdichting die in beide richtingen werkt.

Pakkingen: Worden gebruikt voor statische verbindingen tussen vlakke oppervlakken.

Slangen: Worden gebruikt om vloeistoffen te transporteren in systemen waar flexibiliteit vereist is.

Houdbaarheid: Slangen hebben een beperkte houdbaarheid vanaf de fabricagedatum. Installatie na de houdbaarheidsdatum is niet toegestaan, tenzij de fabrikant een verlenging verstrekt.

Inspectie: Een geschaafde buitenmantel die de draadvlecht blootlegt, tast de integriteit van de slang aan en kan tot falen leiden. Het aanbrengen van tape of een omhulsel is geen goedgekeurde reparatie, tenzij dit in de AMM is gespecificeerd. Vervanging is vereist.

2.3 Corrosie (Module 6.4)

Corrosie is de aantasting van een materiaal als gevolg van een chemische of elektrochemische reactie met zijn omgeving. Het vormt een grote bedreiging voor de structurele integriteit van vliegtuigen.

Vormen van Corrosie:

Oppervlaktecorrosie: Verschijnt als algemene ruwheid, putvorming of een poederachtige aanslag. Op aluminium is dit een wit poeder (aluminiumoxide/hydroxide). Op staal is dit rode roest (ijzeroxide).

Putcorrosie: Lokale aantasting die kleine gaatjes of putjes in het oppervlak creëert. Het kan moeilijk te detecteren zijn en kan de sterkte aanzienlijk verminderen.

Galvanische Corrosie: Treedt op wanneer twee ongelijksoortige metalen in contact zijn in aanwezigheid van een elektrolyt. Het meer actieve metaal corrodeert bij voorkeur.

Interkristallijne Corrosie: Aantasting langs de korrelgrenzen van een metaal. Het kan optreden zonder zichtbare oppervlakteverschijnselen en kan het materiaal ernstig verzwakken.

Exfoliatiecorrosie: Een vorm van interkristallijne corrosie die optreedt bij geëxtrudeerde of gewalste aluminiumlegeringen, waardoor de lagen scheiden en afbladderen.

Spanningscorrosiebarsten: Scheuren die optreden als gevolg van de gecombineerde werking van trekspanning en een corrosieve omgeving.

Filiforme Corrosie: Een vorm van corrosie die optreedt onder een beschermende coating en verschijnt als een netwerk van fijne draden.

Corrosiebeheersing:

Preventie: Beschermende coatings (verf, plating, anodiseren) en corrosieremmende verbindingen (CIC's) worden gebruikt om corrosie te voorkomen.

Inspectie: Regelmatige inspecties zijn essentieel om corrosie vroegtijdig te detecteren.

Verwijdering: Corrosie wordt verwijderd door te mengen of te schuren, volgens de SRM. Na het mengen is het essentieel om een niet-destructief onderzoek (doorgaans kleurindringmiddel) uit te voeren om te bevestigen dat alle corrosieproducten en eventuele bijbehorende scheuren zijn verwijderd.

Reparatie: Als de resterende dikte onder het minimaal toelaatbare ligt, moet de constructie worden gerepareerd of vervangen.

3. Belangrijke Formules, Regelgeving en Procedures- Regelgeving:

Part-66 (Verordening (EU) Nr. 1321/2014, Bijlage III): De regelgeving die de certificering van onderhoudspersoneel regelt. Deze module (Module 6) maakt deel uit van de basiskennisvereisten.

Part-145 (Verordening (EU) Nr. 1321/2014, Bijlage II): De regelgeving die de goedkeuring van onderhoudsorganisaties regelt. Deze vereist dat al het onderhoud wordt uitgevoerd met goedgekeurde gegevens (bijv. AMM, SRM, SB) en dat defecten worden beheerd volgens de MEL/CDL.

Part-21: De regelgeving die de certificering van luchtvaartuigen en luchtvaartproducten regelt. Deze is relevant wanneer een modificatie of reparatie ontwerpgoedkeuring vereist.

Procedures:

Defectbeheer: Bij lijnonderhoud mag een defect worden uitgesteld als het wordt gedekt door de Minimum Equipment List (MEL) of Configuration Deviation List (CDL) en de bijbehorende procedures worden gevolgd. Als een defect buiten de limieten valt, moet het luchtvaartuig aan de grond worden gehouden.

Goedgekeurde gegevens: Alle onderhoudshandelingen, inclusief reparaties en vervangingen, moeten worden uitgevoerd in overeenstemming met goedgekeurde gegevens van de vliegtuigfabrikant (AMM, SRM, IPC) of de ontwerporganisatie.

Houdbaarheid: Componenten zoals slangen en afdichtingen hebben een beperkte houdbaarheid. Ze mogen niet worden geïnstalleerd als ze hun houdbaarheidsdatum hebben overschreden.

Componentbescherming: Beschermdoppen en pluggen op componenten moeten op hun plaats blijven tot het moment van aansluiting om verontreiniging te voorkomen.

4. Veelvoorkomende Relaties Tussen Concepten

Materiaaleigenschappen en Toepassing: De keuze van het materiaal is direct gerelateerd aan de eigenschappen ervan. Aluminiumlegeringen worden bijvoorbeeld gebruikt vanwege hun hoge sterkte-gewichtsverhouding, staal vanwege zijn hoge sterkte en hardheid, en titanium vanwege zijn hoge-temperatuurprestaties en corrosiebestendigheid.

Corrosie en Bescherming: De gevoeligheid van een materiaal voor corrosie bepaalt het type beschermende afwerking dat vereist is. Stalen bouten zijn bijvoorbeeld cadmiumgeplateerd en aluminiumhuiden zijn geverfd of geanodiseerd.

Bevestigingsmiddeltype en Toepassing: Het type bevestigingsmiddel dat wordt gebruikt, is gerelateerd aan de toepassing. Massieve klinknagels worden gebruikt voor permanente verbindingen, bouten voor demonteerbare verbindingen en Hi-Loks voor toepassingen met hoge sterkte en beperkte toegang.

Schadelimieten en Luchtwaardigheid: De SRM definieert toelaatbare schadelimieten voor verschillende constructies. Als de schade binnen deze limieten valt, mag het luchtvaartuig terug in gebruik worden genomen, maar het defect moet worden geregistreerd. Als de schade de limieten overschrijdt, is reparatie of vervanging vereist.

Inspectie en NDO: Het type defect dat wordt gezocht, bepaalt de gebruikte NDO-methode. Magnetisch-poederonderzoek wordt bijvoorbeeld gebruikt voor oppervlaktescheuren in ferromagnetisch staal, terwijl ultrasoon onderzoek wordt gebruikt voor delaminatie in composieten.

5. Typische Examen Aandachtspunten<ul>

Materiaalidentificatie en -eigenschappen: In staat zijn om veelvoorkomende materialen (bijv. 2024-T3, 7075-T6, 4130-staal) en hun typische toepassingen te identificeren.

Corrosietypen en -preventie: Inzicht hebben in de verschillende vormen van corrosie, hun uiterlijk en de methoden die worden gebruikt om deze te voorkomen en te verwijderen.

Identificatie en installatie van bevestigingsmiddelen: Kennis hebben van de verschillende soorten bevestigingsmiddelen, hun markeringen en de juiste procedures voor installatie, inclusief aanhaalmoment en borging.

Niet-destructief onderzoek (NDO): Begrijpen welke NDO-methode het meest geschikt is voor het detecteren van specifieke defecten in specifieke materialen.

Goedgekeurde gegevens en procedures: Het belang benadrukken van het gebruik van goedgekeurde gegevens (AMM, SRM) en het volgen van standaard onderhoudspraktijken.

Defectbeheer: Inzicht hebben in de procedures voor het omgaan met defecten, inclusief het gebruik van MEL/CDL en de vereisten voor het vastleggen en rapporteren.

Veiligheidsmaatregelen: Op de hoogte zijn van specifieke veiligheidsrisico's, zoals de ontvlambaarheid van magnesiumcorrosieproducten en de gevaren van het hanteren van fosfaatester-hydraulische vloeistof.

Houdbaarheid en opslag: Kennis hebben van de vereisten voor het opslaan en hanteren van materialen zoals banden, slangen en afdichtingen.

Module 6: Materialen en hardware