進入21世紀(jì),航(háng)空航天展現出更加廣闊的發展前景,高水平或超高水平的航空航天活動更(gèng)加(jiā)頻繁,其作用將遠(yuǎn)遠超出科學(xué)技術領(lǐng)域本身(shēn),對(duì)政治、經濟、軍事(shì)以至人類(lèi)社會生活都會(huì)產生更廣泛和更深(shēn)遠的影響。
應該指出,航空航天(tiān)事業所取得的巨大成就,與航空(kōng)航天(tiān)材料技術的發展和突破是分不開的,而鈦合金因強度高、表麵質量輕等優點在航空領域具(jù)有無可取代(dài)的地位。
鈦合金緊固件,一般需要進行固溶時效熱處理,從而(ér)保證其滿足660MPa的抗剪強度(dù)以及1100MPa的抗拉強(qiáng)度性能要求,
鈦合金製(zhì)造的緊固(gù)件要對其進行詳細的(de)檢查,除了觀察外觀是否(fǒu)存在損毀,還要對其進行機械性能(néng)以及冶金的檢(jiǎn)查鈦合金緊固件具有嚴格(gé)的材料標準以及質量、性能(néng)標(biāo)準和要求,
鈦(tài)合金緊固件的加工(gōng)技術(shù)條件要與AMS4967標準(zhǔn)(絲材、退火(huǒ)、鍛件和環形件、可熱處理(lǐ)的鈦合金棒材)中提出的相(xiàng)關要求相符(fú)合(hé),該標準在材料的公差(chà)、尺(chǐ)寸、金相、外觀、缺陷控(kòng)製、以及機械性能(néng)等方麵均有明確的標準要求和性能要求(qiú)。
1.鈦合金緊固件加工中存在的問題
腐蝕問題。在進行鈦合金緊固件的安裝時容易形成(chéng)一定間隙,這樣在金屬空襲之間(jiān)就會有表麵塗料流入,從而(ér)導致了緊固件在(zài)生產(chǎn)過程當中容易受到服飾。後續使用過程中,連接緊密性就會受到影響。鈦合金材料的(de)抗腐蝕性能的主要原因是其(qí)表麵(miàn)有(yǒu)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(cái)料的耐腐蝕性能。
車削加工中存在的問題。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(tōng)過零件和機床結構擴散,而是集中在切削區,存在著(zhe)較強的缺(quē)口(kǒu)敏感性,可能導(dǎo)致崩刃和變形;而刀刃變鈍(dùn)則會產生甚至更高的熱量並進一(yī)步降(jiàng)低刀具(jù)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(xiǎng)鈦的表麵完整性,並可能導致零件的幾何精度不(bú)精確,並嚴重降低其疲勞強度一般(bān)來說(shuō),在合理的機械加工(gōng)條件中(zhōng),車削工序並不困難,如果是對於大批量生產、連續切削、以及(jí)金屬去除量比較大的切削,需要采用硬質合金刀具;而在成型(xíng)切削或切斷時需要對(duì)鋼(gāng)刀具進行合理(lǐ)調(diào)整,必要時(shí)采用金屬(shǔ)陶瓷刀具。
鈦(tài)合金緊固(gù)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(jī)械生產(chǎn)的時候,由於刀具每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(mì)度更高,刀具在加工過程當中很容(róng)易受(shòu)到磨損,在(zài)磨(mó)損的狀態之下,刀具(jù)仍然按照程序進行加工(gōng), 就很容易造成緊密件在加工過程(chéng)當中的精密度受到影響。如果緊固件的精密(mì)度在整個加工過程當(dāng)中精密度沒有嚴格控製在誤差範圍之內(nèi),在使用的過程當中不能夠把(bǎ) 鈦合(hé)金和其他材(cái)料緊密連接,從而對於後麵的使用有一(yī)定的影響(xiǎng),提升鈦合金緊(jǐn)固件在機械加(jiā)工生產過程當中的精(jīng)度是生產過程當中需要克服的一大(dà)難題。例如圖所展示的緊固件工藝產品就是在高精密(mì)度的生產車間做出來的產(chǎn)品(pǐn),這種產品的連接性能更佳。
2.加工鈦合金緊固件的工(gōng)藝訣竅
采用正角型幾何形狀(zhuàng)的刀片,以減少切削力、切削熱和工件的變形;保持刀片(piàn)刃口鋒(fēng)利,鈍(dùn)的刀具是熱集結和磨損的原因,容易導致刀具失效。
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(chī)刀量ae應(yīng)為半徑的30%。
采用(yòng)高壓大流量切削液,以保證加工過程的熱穩定性,防(fáng)止因溫度(dù)過高導致工件表麵變性和刀具損壞。
盡可能在(zài)鈦合金最軟的狀態加工,因為淬硬後材料變得更難加工,熱處理提高了材料的強度。
使用大的刀尖(jiān)圓弧半徑或倒角切入,盡可能把(bǎ)更多的刀刃進入切削。這可以減少每一點的切削力和熱量,防止局部破損。在銑(xǐ)削鈦合金時,各切削參數中切削速度對刀具壽命vc的(de)影響最大,徑(jìng)向吃刀量(liàng)(銑削(xuē)深度)ae次之。
3.航(háng)空中的應用
根據(jù)數據顯示,鈦合金緊固件在飛機上被廣(guǎng)泛使用(yòng)。
我國(guó)國產C919飛(fēi)機每架約需鈦合金緊固(gù)件20萬(wàn)件,要完成首批100架啟動訂單就需要2000萬件(jiàn)鈦合金緊固件。
按計劃2018年年產150架大飛機計算的話,每年就需要3000萬件鈦合金緊固件。鈦合金緊固件發展潛力巨大,市場發展前景十分看好。
近年來,我國(guó)航空航天事業的飛速發(fā)展,對航空緊固件的需求(qiú)急劇增(zēng)加。
此外,我國(guó)大飛機的製造已(yǐ)經取得(dé)很大的進步,雖然(rán)距2014年首飛還有一段時間,可在(zài)2010年年(nián)底的(de)航展會(huì)上已(yǐ)經獲(huò)得了100架的啟動訂單,要完成這些訂單對鈦合金緊固件(jiàn)的需求巨大(dà),鈦合金緊(jǐn)固件的市場前景十分看好(hǎo)。
為保證航空航天器具的連續安全飛行,對鈦緊固件要求極高。尤其是商(shāng)用飛機投入運營後要運行二三(sān)十年,並每天十(shí)幾小時的連續不間斷飛行,對緊固件的要求甚至高於航天用標準,鈦合金緊固件可滿足上述需求。
另外,鈦合金緊固件可以大大減輕飛機的自身重(chóng)量,不僅可以提高飛機性能,還能降(jiàng)低使用成本,Z主要的(de)是(shì)可是降低油耗。
如此優良的性能必然在飛機製造中被(bèi)廣泛應用(yòng),當前困(kùn)擾它發(fā)展的主(zhǔ)要問題就是鈦合金材料。
機械行業分析指出,我國是一個(gè)緊固件生產大國,產量連續多年居世界首位,但我國並不是一個緊固件生(shēng)產強國。
我國產的緊固件多(duō)是低端、低附加值的產(chǎn)品,航空(kōng)緊(jǐn)固件等高端固件的市場份額較低,產品種類、規格都十分有限,相關技術及生(shēng)產還有待提高(gāo)。
最近(jìn)這幾年的鈦合金材料廣泛運用,離不開(kāi)創新驅動(dòng),離不開國家的宏大規劃(huá)。
隨著鈦合金加工成本(běn)的不斷下降,未來其在飛機結構中的應用會越來越廣(guǎng)泛。
隨著我國航空工業的迅速發展及(jí)對飛(fēi)行器性能(néng)要求的不(bú)斷提高,未(wèi)來高性能航空緊固件對其製造鈦合金材料提出了(le)更高強度、更高斷裂韌(rèn)性、更高疲勞性能要(yào)求。
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