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大型航空模锻件生产工艺研究

大型航空模锻件是指在大型模锻压力机上生产的航空模锻件,而大型模锻压力机是指压力必须是4 万吨级以上的模锻压力机,大型模锻压力机的锻造特点是可通过大的压力、长的保压时间、慢的变形速度来改善变形材料的致密度,使铝合金、钛合金、粉末合金等难变形材料通过均匀的塑性变形来满足设计要求。

大型航空模锻件的制造行业是关系到国家安全和国家经济命脉的不可或缺的战略性行业,也是国家能力的重要组成,迄今为止,仅有中国、美国、俄罗斯、法国四个国家有类似设备,中国的8 万吨模锻压力机全世界最大。为提高航空产品的整体性能,大型航空模锻件在航空制造领域的需求会越来越多。

大型航空模锻件的特点

大型航空模锻件在飞机机体、起落架、发动机和螺旋桨等受力构件中广泛应用,整体模锻件比以大量小零件组合的构件和自由锻等毛坯制的整体零件都要优越,由于减少了接头、消除了应力集中的来源——铆接孔,因而具有较高的强度。

大型航空模锻件整体模锻时,采用的尺寸和重量都小于自由锻件的预变形毛坯,这就能减少在锻件内部出现各种缺陷的可能性,保证了锻件纤维方向与零件轮廓形状相符合,减少了装配工作量和机械加工余量(减少40% ~ 50%),使零件的使用寿命得以延长。

大型航空模锻件大多为密度较小的有色金属材料,因为减轻飞行器重量一直都是航空科技工作者的重要目标,所以铝合金锻件和钛合金锻件材料所占比例最多。

大型航空模锻件的设备要求

美国、俄罗斯、法国之所以能在航空领域傲视全球,得益于其拥有大型的模锻设备。1955 年美国建造了两台4.5 万吨模锻压力机,该压力机生产了波音747-787、F16、F35、F22 等先进飞机上重要钛合金隔框类锻件;1976 年法国安装了一台6.5万吨模锻压力机,该压力机造出了堪比美国波音的空客A320-A380 客机、阵风F3 等系列战斗机钛合金锻件;1961 年俄罗斯建造了两台7.5 万吨模锻压力机,该压力机造出了全球最大的安-225大型运输机、苏27-34 等先进战机钛合金结构件。

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