As ligas de titânio, com suas vantagens de baixa densidade, alta resistência específica e excelente resistência à corrosão, são amplamente utilizadas em vários campos, incluindo aviação, aeroespacial, construção naval e eletrônicos. Com o desenvolvimento das indústrias de aviação e aeroespacial, os requisitos para carga, força e rigidez do equipamento estão se tornando cada vez mais rigorosos. As peças de liga de liga de titânio grandes, complexas e monolíticas estão gradualmente substituindo as estruturas de peça de peça de peça tradicionais -.
No setor de manufatura da aviação, em particular, os motores requerem altos impulsos - para - taxas de peso, além de oferecer vida útil prolongada, maior confiabilidade e eficiência econômica, além de atender aos requisitos de certificação de aeronavegabilidade. Isso acelerou o desenvolvimento de peças fundidas de liga de titânio em direção à funcionalização, integração, leveza e produção -}. As peças fundidas evoluíram dos espaços em branco tradicionais para perto de - net - forma, componentes funcionais monolíticos. As estruturas de fundição estão se tornando cada vez mais complexas, com dimensões gerais maiores e espessuras mínimas mais finas da parede. A precisão dimensional está se tornando cada vez mais exigente, e os requisitos de qualidade metalúrgica estão se tornando cada vez mais rigorosos. Os requisitos para confiabilidade, segurança e estabilidade de termos longos - também estão se tornando cada vez mais específicos. Todos esses fatores estão colocando demandas cada vez mais rigorosas em grandes componentes estruturais da liga de titânio.
I. Status atual de grandes - escala de peças de liga de titânio na China
No início dos anos 90, as carcaças de liga de titânio para motores de aeronaves chinesas foram produzidas usando um método de fundição dividida e soldando -as em um único componente. No entanto, devido à grande quantidade de soldagem necessária, os invólucros careciam de rigidez, que era propenso a rachaduras de fadiga. Essa confiabilidade reduzida de componentes e vida útil, dificultando a vida útil completa. Com a melhoria contínua dos requisitos de desempenho do motor da aeronave, os componentes da carcaça são fundidos em peças separadas e depois soldadas em um único componente, não atendem mais a esses requisitos, necessitando do uso de fundições {4-- com maior rigidez estrutural e confiabilidade.
A China começou a desenvolver grandes peças de liga de liga de titânio em escala nos anos 90, com a única peça -} fundiu a carcaça intermediária sendo a primeira a ser usada no motor XX10. As organizações envolvidas em pesquisa e produção de tecnologia de elenco de liga de titânio incluem a Corporação da Indústria da Aviação da China Guizhou Anji Aviation Precision Casting Co., Ltd., Instituto de Pesquisa de Pesquisa de AECC Beijing de Materiais Aeronáuticos, Instituto de Pesquisa de Metal, Instituto de Pesquisa de Ciências da Sciências, Instituto de Pesquisa de Fundamentos de Luoyang. Entre eles, a Corporação da Indústria da Aviação da China Guizhou Anji Aviation Precision Casting Co., Ltd. e o AECC Beijing Research Institute of Materiais aeronáuticos são as principais organizações que desenvolvem e produzem peças fundidas de liga de titânio para aviação. Nos últimos anos, o tamanho das peças fundidas de liga de titânio desenvolvidas em meu país continuou a aumentar, desde os invólucros intermediários do motor de aeronaves com dimensões de contorno de φ890mm até determinadas peças estruturais em forma de liga de titânio -} em forma de dimensões de contorno de 1372 mm × 782mm × 621mm. No entanto, por um longo tempo, o desenvolvimento técnico de peças fundidas e complexas de liga de titânio tem sido impulsionada principalmente pelos requisitos do modelo, enquanto o desenvolvimento de tecnologias gerais tem sido relativamente lento. Isso resultou na tecnologia de fundição de liga de titânio, deixando de acompanhar as demandas atuais de qualidade e tamanho de fundição. Consequentemente, a preparação de peças fundidas e complexas de liga de titânio na pesquisa e produção atuais continua a enfrentar gargalos técnicos, como baixa precisão dimensional da superfície, numerosos defeitos metalúrgicos e estabilidade insuficiente em lotes.
Ii. Tecnologia de fabricação para peças fundidas e complexas de liga de titânio
Desde a década de 1980 até o início dos anos 90, meu país estabeleceu um abrangente sistema de tecnologia de fundição de precisão da liga de titânio. Nos últimos anos, a pesquisa se concentrou na aplicação de engenharia de - net - forma a tecnologia de fundição de investimentos. A tecnologia de fundição é a base para alcançar a conformidade de qualidade em produtos fundidos, e a conformidade da qualidade é essencial para garantir que os produtos possam cumprir as funções necessárias do equipamento. A transição da tecnologia de fundição para a funcionalidade do produto é um processo complexo, e cada tecnologia de fundição atinge a funcionalidade do produto através da qualidade consistente. Portanto, uma base sólida na tecnologia de fundição, especialmente os avanços nas tecnologias de gargalo e nas principais tecnologias, é fundamental para garantir que as peças de liga de titânio grandes e complexas possam cumprir com segurança e confiabilidade as funções pretendidas.
A seção a seguir analisa as tecnologias dimensionais de controle de precisão e controle metalúrgico de qualidade utilizadas no processo de fundição da liga de titânio.
1. Tecnologia de controle de precisão dimensional para peças de liga de titânio grandes e complexas
O processo de fundição de precisão é complexo, com sucessiva replicação de forma do padrão de cera ao molde da concha e, finalmente, à fundição. A forma e a estabilidade dimensional do padrão de cera e do molde da concha, bem como o processo de transferência de precisão, afetam significativamente a alta elevação final - fundição de precisão. A soldagem subsequente, o tratamento térmico e a usinagem da fundição podem causar deformação.
2. As principais dificuldades técnicas de liga de titânio grandes e complexas estão sujeitas a limitações estruturais e a influência de múltiplos fatores no processo de fabricação, resultando em uma variedade de fatores que afetam a deformação da fundição e o encolhimento dimensional. Para obter deformação e controle dimensional, é necessário entender o mecanismo de deformação de cada fator separadamente, para que um método de controle eficaz possa ser desenvolvido. Os principais fatores que causam a deformação por fundição são os seguintes:
(1) Deformação do molde de cera. Devido à estrutura complexa, após a abertura do molde de cera, os blocos de molde só podem ser removidos um por um, resultando nas restrições em várias partes do molde de cera não sendo liberadas ao mesmo tempo e as temperaturas externas a que são expostas também são diferentes, resultando em retração diferente; E devido à grande área de paredes finas e diferenças de espessura da parede desiguais, o encolhimento do próprio molde de cera também é inconsistente. Durante o armazenamento do molde de cera, o método de armazenamento, as mudanças de temperatura ambiente, o peso morto etc. também causará a deformação do molde de cera.
(2) Os moldes grandes e complexos da concha são afetados por seu próprio peso durante o processo de fabricação de conchas e se deformam durante o processo de secagem e armazenamento. A concha do molde é uma réplica do tamanho do molde de cera à temperatura ambiente e, após o derramamento, a temperatura da concha do molde subirá para perto da temperatura de fundição. A mudança na temperatura da concha do molde fará com que seu tamanho mude. A concha do molde também se deformará sob a ação do metal fundido e da força centrífuga durante o processo de vazamento.
(3) Deformação da solidificação por fundição. Durante a instalação de risers e corredores no molde de cera e o derramamento da fundição, o ambiente de resfriamento e a solidificação do encolhimento da fundição são afetados pelos risers. Devido à estrutura desigual da própria fundição, a grande área de paredes finas é fácil de se deformar e o tamanho é grande e a diferença de encolhimento é grande, o campo de temperatura e a tensão de encolhimento da fundição são mais afetados pelo sistema de riser.
(4) Deformação da soldagem. Dentro da faixa padrão técnica, alguns defeitos da fundição podem ser reparados pela soldagem de reparo, mas a tensão gerada pelas mudanças de temperatura e estrutura local durante o processo de soldagem de reparo fará com que a fundição se deforme.
(5) deformação estrutural. Comparados com as peças fundidas gerais, as peças fundidas de liga de titânio grandes têm uma estrutura mais complexa e, portanto, são mais propensas à deformação durante o processo de fabricação.
A empresa possui líderes de produção de processamento doméstico de titânio, incluindo:
Alemão - Importado Linha de produção de tubo de titânio de precisão (capacidade de produção anual: 30.000 toneladas);
Japonês - Tecnologia Titanium Foil Rolling Line (Thinest a 6μm);
Linha de extrusão contínua de haste de titânio totalmente automatizada;
Placa de titânio inteligente e moinho de acabamento de tira;
O sistema MES permite o controle digital e o gerenciamento de todo o processo de produção, atingindo a precisão dimensional do produto de ± 0,01μm.
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