1. Kucie lotnicze jest ważnym kamieniem węgielnym wspierania poprawy wydajności samolotów i silników. Kucie lotnicze należy do przemysłu wytwórczego wysokiej klasy i wspiera modernizację i iterację samolotów i silników lotniczych. Kucie jest połączeniem materiałów metalowych, technologii i wyposażenia, kucie lotnicze w tych trzech aspektach jest znacznie wyższe niż zwykłe wymagania kucia, kucie lotnicze znajduje się na szczytach branży kucia. Od końca materiału odkuwki lotnicze na ogół wybierają wysoką wytrzymałość właściwą, sztywność właściwą materiału, szeroko stosuje się stop tytanu, stop wysokotemperaturowy i inne trudne do odkształcenia materiały.
Od strony procesu, w porównaniu ze zwykłym kuciem stosowanym w przemyśle maszynowym, kucie lotnicze wymaga większej precyzji i jakości. Szerzej stosowane są zaawansowane technologie kucia, takie jak technologia formowania integralnego, technologia kucia izotermicznego i technologia precyzyjnego walcowania. Z punktu widzenia sprzętu kucie lotnicze wymaga dużego sprzętu kuźniczego, aby uzyskać odkształcenie metalu.
Zgodnie ze stanem produkcji i trendem rozwojowym dużych części do kucia matrycowego w lotnictwie, waga części do kucia matrycowego stanowi około 20-35 procent masy konstrukcji kadłuba samolotu i 30-45 procent masy konstrukcji silnika , które są kluczowymi częściami samolotu i jego strukturą korpusu silnika. Rodzaj konstrukcji, wydajność i jakość materiałów, koszt produkcji są jednymi z ważnych czynników decydujących o wydajności, niezawodności, żywotności i ekonomiczności samolotu i silnika.
Kuźnia lotnicza znajduje się w środku łańcucha przemysłowego i jest kluczowym ogniwem produkcji lotniczej. Łańcuch przemysłu poprzedzającego produkcję samolotów i silników lotniczych obejmuje wielu dostawców surowców, w tym nadstopy, stopy tytanu, stopy aluminium, stal o wysokiej wytrzymałości i inne materiały metalowe. Przedsiębiorstwa kuźnicze wykorzystują sprzęt kuźniczy do przetwarzania surowców na odkuwki metalowe o doskonałych właściwościach mechanicznych w oparciu o określone procesy, a produkty są dostarczane do głównej fabryki silników w celu kontroli jakości. Zakwalifikowane produkty przekazywane są producentowi części skrawających i konstrukcyjnych do montażu w elementy konstrukcyjne, a montaż końcowy przeprowadzany jest przez fabrykę silników głównych.
W ramach zintegrowanego i precyzyjnego rozwoju naddatek na obróbkę odkuwek jest stopniowo zmniejszany, a wartość dodana i znaczenie odkuwek są dalej poprawiane. Zgodnie z założeniem poprawy wydajności materiałów nowej generacji, proces formowania integralnego był szeroko stosowany, a kucie integralne jako kluczowa technologia została spopularyzowana. Zgodnie z „charakterystyką światowej technologii produkcji lotniczej i badaniami trendów rozwojowych”, technologia formowania integralnego może zredukować dziesiątki, a nawet setki części do 1 lub kilku części, zmniejszyć segment i późniejszą operację spawania, ale także znacznie obniżyć jakość konstrukcji, zmniejszyć ilość odpadów przetwórczych, obniżyć koszty montażu. W porównaniu ze zwykłym kuciem matrycowym naddatek na obróbkę precyzyjnej maszyny do kucia jest znacznie zmniejszony, co może skrócić późniejszy proces obróbki. Zgodnie z „Zastosowaniem i rozwojem technologii precyzyjnego formowania kucia”, technologię precyzyjnego formowania kucia można zastosować do wykończenia półwyrobu, aby zrealizować wykorzystanie technologii kucia w celu zastąpienia procesu obróbki zgrubnej. Wraz ze stopniową poprawą dokładności kucia lub zastąpieniem części tradycyjnej obróbki skrawaniem, takiej jak spawanie, znaczenie kucia będzie jeszcze większe, a wartość dodana kucia wzrośnie.
2. kucie konstrukcji nadwozia: kluczowe części łożysk samolotu, zintegrowany trend kucia
Odkuwki są stosowane głównie w kadłubie, skrzydle, ogonie, podwoziu i innych kluczowych elementach konstrukcyjnych w konstrukcji nadwozia. Ze względu na dobrą wydajność łożysk odkuwki są szeroko stosowane w konstrukcji nadwozia, w tym w kluczowych częściach łożysk w głównych częściach kadłuba, skrzydła, ogona i podwozia. Zgodnie z charakterystyką roboczą różnych części, zastosowane materiały są również różne. W kierunku rozwoju technologii zauważalny jest trend rozwojowy zintegrowanego kucia odkuwek zaawansowanej konstrukcji kadłuba samolotu.
Części kadłuba są kluczowymi częściami nośnymi samolotów, a materiałami do kucia kadłuba są głównie stop aluminium i stop tytanu. Kadłub jest ważną częścią samolotu, jest fundamentem siłowym całego samolotu, jego wewnętrzna struktura składa się głównie z ramy poprzecznej i podłużnicy. Rama dystansowa jest podzielona na zwykłą ramkę i ramkę wzmacniającą. Zwykła rama służy do zachowania kształtu przekroju kadłuba. Rama wzmacniająca przenosi również siłę masową i inne części. Obciążenie przegubu jest przenoszone na konstrukcję kadłuba. Skoncentrowana siła jest rozpraszana i przenoszona na poszycie kadłuba.
Według Research on Machining Deformation Mechanism and Prediction of Aluminium Alloy Aircraft Integral Structural Parts, udział stopu tytanu w samolotach o dużej manewrowości jest znacznie zwiększony, ale stop aluminium jest szeroko stosowany w cywilnych dużych samolotach. Zgodnie z „Introduction to Titanium for the Construction of Advanced Fighter Aircraft”, kadłub F-15 można podzielić na trzy sekcje. Główne materiały konstrukcyjne przedniej części, w tym osłony radaru, kokpitu i wnęki na sprzęt elektroniczny, to stop aluminium. Przednie trzy ramy środkowego końca są wykonane ze stopu aluminium, tylne trzy ramy są wykonane ze stopu tytanu, a tylny koniec jest wykonany w całości ze stopu tytanu.
Skrzydło i ogon zapewniają sterowanie wznoszeniem i kierunkiem samolotu. Materiały do kucia skrzydeł i ogona to głównie stop aluminium i stop tytanu. Główną funkcją skrzydła jest zapewnienie siły nośnej dla samolotu. Jest często używany do montażu podwozia, silnika i innych komponentów. Wnętrze służy głównie do przechowywania podwozia głównego lub przewozu paliwa. Ogon służy głównie do zapewnienia równowagi i stabilności samolotu wzdłużnego i poprzecznego, a także do realizacji kontroli wzdłużnej i trasy samolotu. Wewnętrzne elementy skrzydła ogólnie obejmują podłużny SPAR skrzydła, dźwigar, środnik i poprzeczne żebro skrzydła, wśród których SPAR skrzydła jest głównym składnikiem naprężeń wzdłużnych skrzydła. Materiały do kucia skrzydeł to głównie stop aluminium i stop tytanu. Zaawansowane samoloty wojskowe wykorzystują głównie odkuwki ze stopów tytanu. Zgodnie z Titanium Overview for Advanced Fighter Structure Manufacturing, przednia belka, płaski wał śmigła ogonowego, dolna belka wzdłużna, wspornik silnika i przegub ogonowy skrzydła F22 to odkuwki ze stopu tytanu.
Wewnętrzna struktura podwozia jest złożona, a materiałem do kucia podwozia jest głównie stal o bardzo wysokiej wytrzymałości. Podwozie jest jedną z głównych części konstrukcyjnych samolotu, która służy do szybowania, szybowania, poruszania się i parkowania na ziemi lub wodzie podczas startu i lądowania. Podwozie współczesnego samolotu jest złożonym urządzeniem mechanicznym, obejmującym amortyzator, kolumnę siłową, koło, hamulec, mechanizm chowania i kilka innych układów. Wraz ze wzrostem obciążenia nowoczesnych samolotów zwiększa się również podwozie. Odkuwki odgrywają ważną rolę wspierającą w systemie podwozia. Materiały do kucia podwozia to głównie stal o wysokiej wytrzymałości. Zgodnie z „Application Status and Prospect of Ultra-high-stainability Steel for Aircraft Landing Gear”, ponad 95 procent podwozi samolotów na świecie jest wykonanych ze stali o ultra-wysokiej wytrzymałości.
Zaawansowane materiały kompozytowe helikopterów są szeroko stosowane, a głównymi częściami kucia korpusu są podwozie i części przekładni. Materiały kompozytowe są powszechnie stosowane w helikopterach od lat 70. Zgodnie z dokumentem Application and Development of Composite Materials in Helicopters, taktyczny śmigłowiec transportowy NH{2}} zużywa 95 procent materiałów kompozytowych, a tylko platforma kabiny napędowej i przegroda są nadal wykonane z części metalowych. Zakres zastosowania odkuwek w korpusie śmigłowca jest niewielki, głównie na część układu wirnika śmigłowca (m.in. stopu tytanu.
3. Odkuwki silnikowe: zróżnicowana budowa i szerokie rozpowszechnienie, z naciskiem na zastosowanie materiałów trudno odkształcalnych
Odkuwki są szeroko stosowane w silnikach lotniczych, które pełnią głównie rolę łożyskową, przenoszącą i zawierającą. Ponieważ kucie może znacznie poprawić wydajność materiałów metalowych, odkuwki są szeroko stosowane w silnikach lotniczych, które można podzielić na zimny koniec, gorący koniec i akcesoria zgodnie z częściami zastosowania oraz tarczą, pierścieniem (w tym częścią obudowy), wałem , odkuwki łopatkowe oraz małe i średnie elementy konstrukcyjne według różnych procesów i kształtów. Dzięki zastosowaniu materiałów ogniotrwałych w silnikach lotniczych pojawiła się technologia kucia matrycowego izotermicznego.
Pierścienie silników lotniczych są wielu typów i szeroko rozpowszechnione, w tym zewnętrzny pierścień prowadzący, krawędź montażowa płaszcza komory spalania i krawędź montażowa płaszcza, krawędź montażowa dopalacza, pierścień zaciskowy, przedni i tylny wewnętrzny półpierścień, wewnętrzny półpierścień stojana, pierścień uszczelniający, międzystopniowy pierścień uszczelniający, wewnętrzny pierścień uszczelniający, rdzeń labiryntowy, zewnętrzny pierścień labiryntowy itp. odgrywają głównie rolę łożyska, uszczelniania, mocowania i łączenia według różnych części. Które przenoszą siłę osiową i odgrywają rolę pierścienia - podobnie jak wybór swobodnego kucia lub pierścienia walcowanego, wysoka prędkość, warunki wysokiej temperatury pierścienia to głównie kucie matrycowe. Odkuwki pierścieniowe powszechnie stosowane materiały na stal nierdzewną, stal sprężynową, nadstop, stop tytanu.
Obudowa silnika jest ważną strukturą podtrzymującą, przenoszącą siły i zabezpieczającą. Obudowy silników można podzielić ze względu na kształt na pierścieniowe i skrzynkowe, wśród których obudowy skrzynkowe to najczęściej odlewane półwyroby ze względu na ich skomplikowane kształty. Obudowa pierścieniowa obejmuje obudowę wlotu powietrza, obudowę wentylatora, obudowę sprężarki, obudowę turbiny itp., Która jest elementem nośnym silnika i jest szeroko stosowana w półfabrykatach kuźniczych. Materiały do kucia korpusu pierścienia silnika obejmują stop Al-Mg, stop tytanu i nadstop. Obudowy wykonane ze stopu Al-Mg to w większości konstrukcje otwarte lub integralne o równej średnicy i dużej grubości ścianek, które są ciężkie i skomplikowane w przebiegu procesu. Obudowy wykonane ze stopu tytanu i nadstopów to najczęściej obudowy otwarte lub integralne pierścienie o cienkościennej konstrukcji spawanej, które są lekkie, mało sztywne i trudne w obróbce.
Odkuwki tarcz silnika to głównie tarcza wentylatora, tarcza sprężarki i tarcza turbiny, a materiałami są głównie stop tytanu i zdeformowany nadstop. Silniki lotnicze zawierają dużą liczbę części tarcz, z których większość to odkuwki. Jako części obrotowe pracują przez długi czas w wysokiej temperaturze, wysokim ciśnieniu i zmiennym obciążeniu, co wiąże się z wysokimi wymaganiami dotyczącymi procesu kucia i materiałów. Zgodnie z "Aviation Manufacturing Manual" prędkość robocza części tarczy wynosi powyżej 10000 obr/min, a temperatura pracy tarczy turbiny wynosi 500-800 stopni. Temperatura robocza tarczy sprężarki 0-430 stopni . Kucie tarczy silnika można podzielić na tarcze wentylatora, tarcze sprężarki i kucie tarcz turbiny zgodnie z różnymi częściami zastosowania. Typowe materiały tarczy sprężarki obejmują stop aluminium o wysokiej wytrzymałości, stop tytanu i superstop na bazie niklu. Niektóre odkuwki tarczowe służą do obróbki całej tarczy łopatkowej. Tarcza turbiny wykonana jest głównie z odkształconego nadstopu. Tarcza turbosprężarki z superstopu proszkowego, kuta w technologii prasowania izostatycznego na gorąco, jest szeroko stosowana w nowych silnikach lotniczych.
Łopaty kute stosowane są głównie w wentylatorach silników i sprężarkach. Materiały to głównie stop tytanu, stop aluminium i nadstop. Łopata silnika lotniczego ma wiele typów, dużą ilość, złożony kształt i wysokie wymagania dotyczące wydajności materiału. Według „Aviation Manufacturing Manual” obciążenie pracą przy produkcji łopat stanowi ponad 30 procent całkowitej pracy związanej z produkcją silnika, a formowanie łopatek odgrywa ważną rolę w produkcji silników. Kucie matrycowe należy do odkuwek długich wałów, które są najczęściej stosowane w wentylatorach i sprężarkach. Zgodnie z naddatkiem na obróbkę jednostronną powierzchni profilu ostrza, można go podzielić na zwykłe ostrze do kucia matrycowego, małe ostrze do kucia matrycowego, ostrze do kucia półprecyzyjnego i ostrze do kucia precyzyjnego. Materiały ostrza do kucia matrycowego obejmują stal nierdzewną, stop aluminium, stop tytanu i nadstop, a precyzyjne materiały ostrza do kucia obejmują głównie stop aluminium i stop tytanu.
Utrata kucia wału silnika jest szybka, zgodnie z funkcją można podzielić na wał sprężarki wysokiego ciśnienia, wał sprężarki niskiego ciśnienia, wał wentylatora, wał wirowy wysokiego ciśnienia, wał wirowy niskiego ciśnienia itp., zgodnie z konfiguracją wału można podzielić na wydrążony długi wał wału, wał wału czopowego, wał bębna. Półwyroby części wałów są najczęściej wytwarzane w procesie kucia, który ma stosunkowo duże rozmiary i charakteryzuje się wielostopniowym zmiennym przekrojem oraz wymaga dużej wytrzymałości i ciągliwości. Główne odkuwki wału silnika lotniczego to stop wysokotemperaturowy i stal o wysokiej wytrzymałości, a materiał tylnej osi turbiny wysokociśnieniowej to głównie odkształcalny stop wysokotemperaturowy.
Istnieje wiele typów i szerokie rozpowszechnienie małych i średnich elementów silnika, które charakteryzują się tym, że produkcja nie wymaga dużego sprzętu, a liczba pojedynczych części silnika jest duża, ale liczba jest mała. Małe i średnie elementy, których półwyroby są kute matrycowo lub kute swobodnie, obejmują tłoki i komponenty, podpory łożysk, części uszczelniające (w tym tuleje uszczelniające powietrze i olej), łączniki (takie jak sprzęgła itp.), wsporniki (łączące silniki i samolot), ruchome złącza, części przełączające (takie jak gniazdo przełączające pompy hydraulicznej), obudowa dyszy itp. Zastosowanie materiału odkuwek silnika różni się w zależności od miejsca użytkowania, w tym stali nierdzewnej, stopu aluminium, stopu tytanu, nadstopu i tak dalej .
