Mecanizado eficiente de piezas de aviones de aleación de titanio

Como un tipo de piezas de material de alta resistencia, las piezas de aleación de titanio tienen un valor de aplicación extremadamente alto en el piezas de aviones  campo. Los métodos de mecanizado tradicionales ya no son adecuados para los requisitos de producción de las estructuras de aeronaves modernas. Por lo tanto, el uso de piezas de aleación de titanio puede cumplir los requisitos del desarrollo de aviones en la mayor medida posible. Las piezas de aleación de titanio se han utilizado ampliamente en la construcción de aviones. Por ejemplo, se pueden usar tornillos y tuercas para fijar marcos de fuselaje más grandes y piezas clave como palas de motor y aterrizaje equipo puede estar hecho de materiales de aleación de titanio.

Campos de aplicación y ventajas de las piezas de aleación de titanio

1.1 Campo de aplicación de piezas de aleación de titanio

Tomemos el avión de pasajeros B777 como ejemplo. Las piezas de fundición de aleación de titanio se utilizan en la fabricación del bastidor de montaje de la aeronave. Puede verse que en la fabricación de aviones civiles, la tecnología de aplicación de piezas de aleación de titanio ha sido relativamente madura. Además, las piezas de aleación de titanio también son de gran importancia para el desarrollo de la industria de la aviación. Por ejemplo, la empresa europea Doncasters utiliza tecnología de fundición centrífuga para aplicar aleación de titanio al par de frenado.

1.2 ventajas de aplicación de las piezas de aleación de titanio

Las piezas de aleación de titanio tienen las siguientes ventajas técnicas:

• Primero, no es necesario utilizar moldes durante el proceso de moldeo;
• En segundo lugar, no es necesario invertir mucha energía y fondos en la etapa de preparación preliminar;
• En tercer lugar, puede mejorar eficazmente la eficiencia del uso del material. Las piezas de aleación de titanio no solo mejoran el rendimiento de seguridad de los componentes estructurales de la aeronave, sino que también minimizan la cantidad de piezas conectadas, lo que ahorra efectivamente el tiempo de montaje manual y logra el efecto de un desarrollo bidireccional de los ingresos y la calidad.

Características de las piezas de aleación de titanio para aviones.

2.1 no es fácil de deformar

El material de aleación de titanio tiene mayor resistencia y resistencia térmica, y tiene una densidad más baja. Comparado con el material de acero, es solo el 60% de la densidad del acero. Esto hace que el material de aleación de titanio no tenga problemas de deformación incluso a altas temperaturas de 300 ° C a 500 ° C. La estructura de aleación de titanio de un cierto tipo de motor de avión es procesada por aleación de titanio TC4 forjas. La masa es de 19.987 kg, el ancho es de 600 mm y la longitud es de 2800 mm, pero el grosor de la pared es de solo 1.50 mm.

2.2 resistencia a bajas temperaturas

La aleación de titanio tiene una alta resistencia a bajas temperaturas, es decir, aún puede mantener sus propias propiedades mecánicas en condiciones de temperatura baja o ultrabaja. Es un material con fuerte resistencia a bajas temperaturas. Según pruebas relacionadas, se sabe que la aleación de titanio está a -196 ° C. A continuación, la resistencia a la tracción σb es 1207Pa.

2.3 fuerte resistencia a la corrosión

Las piezas de aleación de titanio se pueden utilizar ampliamente en el campo aeronáutico, una razón muy importante es que tiene una gran resistencia a la corrosión. Cuando la aeronave vuela a gran altura, las sustancias en el aire tendrán un cierto efecto corrosivo sobre la superficie de la aeronave. Las piezas de aleación de titanio pueden solucionar eficazmente este inconveniente y garantizar la seguridad de la aeronave.

2.4 Con propiedades químicas

Las aleaciones de titanio pueden reaccionar con una variedad de elementos metálicos. Con la ayuda de reacciones químicas, se pueden maximizar las propiedades mecánicas de las aleaciones de titanio. Por ejemplo, en un entorno de alta temperatura por encima de 600 ° C, las aleaciones de titanio pueden reaccionar con oxígeno para formar una capa de óxido correspondiente.

2.5 baja conductividad térmica

La aplicación de piezas de aleación de titanio en aviones puede reducir eficazmente la probabilidad de avería de piezas de aviones y evitar la conducción de calor excesiva de piezas de aviones que afecta la aplicación normal de otras piezas.

2.6 Pequeño módulo de elasticidad

En el proceso de uso de piezas de aleación de titanio, no las procese en piezas delgadas. Esto se debe a que el módulo elástico de la aleación de titanio es relativamente pequeño y se deforma fácilmente. Además, en el mecanizado de titanio proceso, debido al gran rebote de la aleación de titanio, es fácil de usar la herramienta.

Medidas de mecanizado y aplicación de piezas de aleación de titanio para aeronaves

La industria de la aviación de China concede gran importancia a la aplicación de materias primas, y la I + D se centra en el desarrollo y la aplicación de procesos para mejorar el rendimiento de las aeronaves.

3.1 Ampliar el campo de uso de piezas de fundición de aleación de titanio

Comparado con otro  piezas de titanio, el método de fundición a la cera perdida tiene sus propias ventajas únicas:

1. El tamaño de la fundición es preciso, la superficie es relativamente lisa y la rugosidad es baja;
2. Puede moldear piezas fundidas de formas complejas;
3. Al tiempo que mejora la tasa de utilización de las materias primas metálicas, también puede mejorar la flexibilidad y adaptabilidad de la producción.

Sin embargo, en el proceso de aplicación real, la resistencia de las aleaciones de titanio no puede cumplir completamente con los requisitos de la construcción de aviones. Por lo tanto, se debe hacer hincapié en la mejora de la resistencia a la tracción de las aleaciones de titanio durante la investigación y el desarrollo. La velocidad de desarrollo de la tecnología de fundición de precisión de aleación de titanio en mi país ha aumentado continuamente en los últimos años. Sobre esta base, el embrague de rueda libre diagonal se ha utilizado ampliamente en el campo de la aviación. Debido a los altos requisitos de los aviones para piezas de aleación de titanio, la tasa de formación de piezas de aleación de titanio para aviones de mi país es relativamente baja. Por lo tanto, la ciencia y la tecnología deben usarse para mejorar el nivel de fundición, reducir los costos de producción del producto y los ciclos de producción, y lograr los objetivos de producción en masa. .

3.2 Reducir el costo de desarrollo

Sobre la base del revestimiento láser de alta potencia y la creación rápida de prototipos, la tecnología de formación de láser de polvo de aleación de titanio se ha utilizado ampliamente. Esta tecnología utiliza un rayo láser de alta energía para derretir el polvo de aleación de titanio y solidificarlo en el sustrato en forma de pequeñas gotas, y luego confía en la tecnología de control por computadora para hacer que el cabezal del láser se mueva repetidamente, apilando así capa por capa, y finalmente obtenga el modelo de piezas de aleación de titanio requerido.

En la actualidad, el rendimiento general de la estructura de aleación de titanio se ha mejorado significativamente y el peso de la pieza en sí se ha reducido significativamente, lo que ha sido favorecido por el campo de la aviación.En combinación con la situación real, el costo de Nb, Mo y los elementos V en las aleaciones de titanio son relativamente costosos, lo que genera mayores costos de materia prima.

Por lo tanto, las aleaciones de titanio de aviación con una inversión de costo relativamente bajo han atraído una gran atención. En la actualidad, los investigadores han descubierto que los elementos Fe se pueden utilizar para reemplazar los elementos Nb, Mo y V de alto costo, que no solo pueden garantizar el rendimiento de los materiales, sino que también reducen eficazmente el costo de entrada de las materias primas de aleación de titanio.

3.3 Método de distribución y protección de la superficie

En el análisis de la capa superficial de BT3-1 y OT4-1, se puede concluir que la distribución de hidrógeno en la capa superficial es relativamente complicada, y el contenido de hidrógeno aumentará gradualmente, y cuando alcance el valor máximo, disminuirá en consecuencia. En la actualidad, la tecnología de formación láser tridimensional y las piezas de aleación de titanio se han combinado de manera efectiva, y la aleación de titanio a gran escala cojinete Se han desarrollado componentes para aviones.

3.4 Mejorar el factor de utilización del metal de las matrices de forja en caliente

La forma más eficaz de aumentar el factor de utilización del metal es utilizar un calentamiento de baja oxidación y sin oxidación. Para las aleaciones de titanio, calentar la pieza en bruto con aire seco puede resolver eficazmente este problema. Según una investigación relacionada, cuando se calienta en un horno eléctrico, la temperatura debe controlarse a 950 ℃ ～ 980 ℃. Además, al realizar pruebas en BT20 y OT4-1 (TC1), calentar todas las muestras y troquelar de manera uniforme, se puede encontrar que la superficie de lana preoxidada a baja temperatura de la pieza en bruto exhibe un efecto suave, lo que conduce a la conclusión de que la capa de óxido y el estado de saturación del gas tienen una influencia importante en las propiedades mecánicas.

Conclusión

En el contexto del desarrollo continuo de la ciencia y la tecnología, la mayoría de las empresas han completado su transformación y la industria del aluminio de mi país también ha logrado buenos resultados. En el proceso de rápido desarrollo económico, la industria de las aleaciones de titanio continúa desarrollándose en la dirección de la energía renovable, lo que permite que las piezas de aleación de titanio se utilicen de manera efectiva en más campos, sentando una base sólida para el desarrollo de la conservación de energía y la reducción de emisiones.

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