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航空鈦合金緊固件生產加工探討與應用

[ 信息發布(bù):本站 | 發布時間:2021-12-27 | 瀏覽:22081 ]

進入21世紀,航空航天展現出更加廣闊的發展前景,高(gāo)水平或超高水(shuǐ)平的航空航天活動更加頻繁,其作用將遠遠超出科學技術領域本身,對政治、經濟、軍事以至人類社會生活都會(huì)產生更廣泛和更深遠的影響(xiǎng)。

應該指出,航空航天事業(yè)所取得的巨大成就(jiù),與航空航天材料技術的發展和突破是(shì)分不開的,而鈦合金因強度高、表麵質量輕等優點在航空領域具有無可取代(dài)的地位。

鈦合金緊固(gù)件,一般需要進行固溶時效熱處理,從而保證其滿足660MPa的抗剪強度(dù)以及1100MPa的抗拉強度性能要求(qiú),

鈦合金製造(zào)的緊(jǐn)固件要對其進行(háng)詳細的檢查(chá),除了觀(guān)察外觀是否存在損毀(huǐ),還要對其進行(háng)機械性能以及冶金的檢查鈦合金緊固件具有嚴格的材料標準以及質量、性能標準和(hé)要求,

鈦合金緊固件的加工技術條件(jiàn)要與AMS4967標準(絲材、退火、鍛件和環形件、可熱處理的鈦合金棒材)中提出的相關(guān)要求相符(fú)合,該標準在材料的(de)公差、尺(chǐ)寸、金相、外(wài)觀、缺陷控製、以及機械(xiè)性能等方麵(miàn)均有明確的(de)標準要求和性能要求。

航空鈦合金緊固(gù)件(jiàn)


1.鈦合金緊(jǐn)固件加工中存在的問題

腐蝕問題。在進(jìn)行鈦合金緊(jǐn)固件的安裝時容易形成一定間隙(xì),這樣在(zài)金屬空襲之間就會有表(biǎo)麵塗料流(liú)入,從而導致了緊固件在生產過程當中容(róng)易(yì)受(shòu)到服飾。後(hòu)續(xù)使用過程中(zhōng),連接緊密性就會受到影響。鈦合金材料的抗腐蝕(shí)性能的(de)主要(yào)原因是其表麵有一層防護性氧化膜。這層膜能夠有效保護材料內部(bù)的鈦合金不被氧化,從而提高鈦合金材料的耐腐(fǔ)蝕性能。

車削加工中(zhōng)存在的問題。鈦合金(jīn)材料屬難加工材料,導熱性很差。加工過程中產生的熱不會通過零件和(hé)機床結構擴散,而是集中在切削區,存在著較強的缺口敏感性,可能導致崩刃和變形;而刀刃變鈍則會產生(shēng)甚至更高的熱量(liàng)並進一步降低刀具壽命切削過程中產生的高溫還會引起工件不斷硬化,這種現象會影響鈦(tài)的表麵完整性,並可能導致零件(jiàn)的幾何精度不精確,並嚴重降低其疲勞強度一般來說,在合理的機械加工條(tiáo)件中,車削工序並不困難,如果是對(duì)於大(dà)批量生產、連續切削、以及金(jīn)屬去除量(liàng)比(bǐ)較大的切削,需(xū)要采用(yòng)硬質合金刀具;而在成型切削或切斷時需要對鋼刀具進行合理調整,必要時采用(yòng)金屬陶瓷刀具。

鈦合金緊固件機械加工的精密度問題。對於機械的精密度要求會更高。在機械生產的時候,由於刀具每(měi)一次生產過程當中都是處於工作磨損狀態,而且根據程序來進行校準,鈦合金緊固件的密度更高,刀具(jù)在加工過程當中很容易受到磨損,在磨損的狀態之下,刀具仍然按照程(chéng)序進行加工, 就很容易造成緊密件在加工過程當中的精密度受到(dào)影響。如果緊(jǐn)固件的精密(mì)度在整個加工過程當中精(jīng)密度沒有嚴格控製在(zài)誤差(chà)範(fàn)圍(wéi)之內,在使用的(de)過程當中不能夠把 鈦合金和其他材料緊密連接,從而對於後麵的使用有一定的影響,提升鈦合金緊固件在機械加工生產過程當中的(de)精度是生(shēng)產過程當(dāng)中需要克服(fú)的一大難(nán)題。例如圖(tú)所展示(shì)的(de)緊固件(jiàn)工藝產品就是(shì)在高(gāo)精密度的生產車間(jiān)做出來的產品,這種產品的連接性能更佳。

2.加工鈦合(hé)金緊固件(jiàn)的工藝訣竅

采用正角型幾何形(xíng)狀(zhuàng)的刀片,以減(jiǎn)少切削力、切削熱和工件的變形;保持刀片刃口鋒利,鈍的刀具是熱集結和磨損的原因,容易導致刀具失(shī)效。

保持恒定的進給以避免工件的硬化,在切削過程中刀具要始終(zhōng)處於進給狀態,銑削時徑向吃刀量ae應為半徑的30%。

采用高壓大流量切削液,以保證加工過程(chéng)的熱穩定性,防(fáng)止因溫度過高導(dǎo)致工件表麵變性和刀具損(sǔn)壞。

盡可(kě)能在鈦合金(jīn)最軟的狀態加工,因為淬硬後材料變得更難加工,熱處(chù)理提高了材料的強度。

使用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入(rù),盡可能把(bǎ)更(gèng)多的刀刃進入切削。這可以減少每一點的切削力和熱(rè)量,防止局部破損。在銑削鈦合金時,各切削參數中切削速度對刀具壽(shòu)命vc的影響最大,徑向吃刀(dāo)量(銑削深度)ae次之。

3.航空中的應用

根據數據顯示,鈦合金緊固件在飛機上被廣泛使用。

我國國產C919飛機每架約需鈦合金緊固件20萬(wàn)件(jiàn),要完成首批100架啟動訂(dìng)單(dān)就需要2000萬件鈦(tài)合金(jīn)緊固件。

按計劃2018年年產150架大飛機(jī)計算的話,每年(nián)就需要3000萬件鈦合金緊固件。鈦合(hé)金緊固件發展潛力巨大,市(shì)場發展前景十分看好。

近年來,我國航空航天事業的(de)飛速發展,對航空緊固件的需求急劇增加。

此外,我國(guó)大(dà)飛機的製造已經(jīng)取得很大的進步,雖然距(jù)2014年首飛還有一段時間,可在2010年年底的航展會上已經獲得了100架的啟動訂單,要完成這些訂單對鈦合金緊固件的需求(qiú)巨大,鈦合金緊(jǐn)固件的市場前景十(shí)分看好。

為保證航空航(háng)天器具的連續安全(quán)飛行,對鈦緊(jǐn)固件要求極高。尤其是商用飛機(jī)投入運營後要運(yùn)行二(èr)三十年,並每天十幾小(xiǎo)時的連(lián)續不間斷飛行,對緊固件的要求甚至高於航天用標準,鈦合金緊(jǐn)固件(jiàn)可滿足上述需求。

另外,鈦合金緊(jǐn)固(gù)件可以大大(dà)減(jiǎn)輕飛機的自身重量,不(bú)僅可以提高飛機性(xìng)能,還能降低使用成本,Z主要的是可是降低油耗。

如此優良的性能必然在飛機製造中被廣泛應用,當(dāng)前困擾它(tā)發展的主要問題(tí)就是鈦合金材料。

機械行業分析指出(chū),我國是(shì)一(yī)個緊固件生產大國,產量連續多年居世界首位,但(dàn)我國(guó)並(bìng)不是一(yī)個緊固件生產強(qiáng)國。

我國產的緊固件多(duō)是低端、低附加(jiā)值的產品,航空緊固件等高端固件的市場份額較低,產品種(zhǒng)類、規(guī)格都十分有限,相關(guān)技術及生產還有待提高。

最近這幾(jǐ)年的鈦合金材料廣泛運用,離不開創新驅動,離不開國家的宏大規劃。

隨著鈦合金加工成本的不斷下降,未來(lái)其在(zài)飛機結構中的應用會越(yuè)來越廣泛。

隨著我國航空工業的迅速發展及對飛行器性能要求的(de)不(bú)斷(duàn)提高,未來高性能航空緊(jǐn)固件對其製造鈦合金材料提出(chū)了更高強(qiáng)度(dù)、更高斷裂韌性、更高疲勞(láo)性能要求。


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