為了進一步提高飛機的性能,航空發動機的推重比越來越高,必須盡一切可能降低每一克質量。以往采用由小鍛件連接的一些大部件將盡可能改用整體的結構形式,這可以明顯提高結構的剛性和減輕重量。如航空發動機的鈦合金壓氣機盤和葉片通常用榫頭進行連接,新的設計改成整體結構,即把葉片和盤件做成一個整體,總重量可以減輕20%.但整體鍛件的投影面積和重量將增加一倍多。由于焊接技術難度很大,因此更希望做成大鍛件。
隨著飛機的發展,制造鈦合金特大型鍛件的需求更加迫切。
戰斗機機身的鈦合金框由6~7件組裝而成(見圖9-2).其最大外形尺寸達1680mmx1450mmx100mm,總投影面積約為1㎡,質量高達350kg.飛機框做成整體件,強度和剛度比多件連接結構要高得多。
俄羅斯在大型飛機起落架上用的整體鈦鍛件也非常大,長超過3m,重達1.5t,是在75kt水壓機上生產的(見圖9-3).
美國報道了帶有雙發動機艙孔的整體框架鍛件,材料是Ti-6Al-4V,投影面積為5.53㎡,模鍛件重2976kg,零件質量143.8kg,材料利用率為4.83%,機加工時間大于6個月。在45kt水壓機上生產(見圖9-4).還有很多其他的特大鈦合金鍛件,如圖9-5所示。
隨著我國經濟的飛躍發展,大型鈦合金鍛件的需求越來越多。如飛機的整體框、發動機的大型整體葉盤和雙性能葉盤、燃汽輪機和汽輪機的大型葉片及大型盤,投影面積在0.5~5㎡,質量在300~2000kg.特大型鈦合金鍛件的生產技術是必須解決的重大技術關鍵。我國現有的鍛壓設備是無法生產特大型鈦合金鍛件的。國外用45~75kt的液壓機生產這種特大鍛件。俄羅斯擁有世界上最大的模鍛設備:750MN即75000t模鍛水壓機;法國擁有650MN即65000t模鍛水壓機;美國擁有450MN即45000t模鍛水壓機。我國除了建造昂貴的80~100kt的大型液壓機生產大鍛件外,另一種方法是直接用厚板加工出大鍛件。現在我國可以生產厚板的軋機有很多,但是具備生產鈦合金厚板技術的企業只有寶雞鈦業股份公司和上海寶鋼集團。在飛機設計的初期,直接用厚板加工出
大鍛件可以很快生產出鈦合金零件,可以加快研制的進度,但是這種方法的材料利用率很低,約是鍛件的1/4,用于生產是很不經濟的,而且厚板的力學性能不及模鍛件好,不能充分發揮材料的潛能,不利于飛行器的減重。
等溫鍛造技術提供了新的辦法。等溫鍛造是利用鈦合金的超塑性特性發展起來的新技術,它將模具加熱到鍛件的鍛造溫度,慢速變形,避免了模具的激冷,可以生產精密鍛件,整個鍛造過程可以對鍛壓各主要參數精確控制,因此鍛件的性能可以在最高的水平,鍛件的質量更穩定、更可靠。特別是同樣的鍛件等溫鍛造所需要的鍛壓噸位只有普通鍛造的1/5~1/10,可以用相對小的壓力鍛造更大的鍛件。實踐經驗表明,1~1.5㎡的鈦合金鍛件用100MPa的等溫鍛造液壓機就可以整體鍛造出精密鍛件,如圖9-6所示。
億沐鑫新材料公司產品分類:鈦棒、鈦管、鈦板、鈦陽極、鈦箔鈦帶、鈦法蘭、鈦絲、鈦靶材、鈦設備、鈦餅鈦環、鈦標準件、鈦加工件
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