飞(fei)机工业在减少(shao)成本(ben)方(fang)面面(mian)临(lin)着(zhe)持(chi)续不(bu)断(duan)的(de)压(ya)力，行业(ye)尝试通(tong)过(guo)减(jian)少元件(jian)和材(cai)料(liao)费(fei)用以节(jie)约(yue)生(sheng)产(chan)成(cheng)本，以及通(tong)过(guo)减(jian)轻(qing)机(ji)身重量和(he)降低(di)维修(xiu)频(pin)率(lv)以(yi)节(jie)约经(jing)营成(cheng)本。重(zhong)量(liang)和成(cheng)本(ben) 这两(liang)个因素(su)，在设计过(guo)程(cheng)中(zhong)既相(xiang)互关(guan)联， 又相互矛盾(dun)。
为(wei)了(le)解(jie)决(jue)高(gao)温(wen)、重量、腐蚀等(deng)问(wen)题，钛被选(xuan)为(wei)航空(kong)历史(shi)上(shang)长(zhang)期(qi)使(shi)用(yong)的金(jin)属。钛(tai)相对(dui)于(yu)铝(lv)或钢(gang)合(he)金(jin)所(suo)具有(you)的(de)天然(ran)兼容(rong)性(xing)，使得钛合(he)金在(zai)航空(kong)技术(shu)上(shang)的(de)应用(yong)需(xu)求(qiu)增加，但同(tong)样(yang)也(ye)增(zeng)加(jia)了(le)成(cheng)本(ben)，这导(dao)致机(ji)身(shen)产业(ye)方面对(dui)钛(tai)合(he)金性能和利用率需求(qiu)方面(mian)的变(bian)革。
凯泽(ze)金属(shu)结(jie)合(he)航(hang)空用钛丝(si)棒管材(cai)料的特点(dian)，将(jiang)航(hang)空钛合(he)金(jin)生产工(gong)艺最新(xin)技术(shu)及(ji)应(ying)用(yong)，整(zheng)理(li)如(ru)下(xia)。
1、钛合金(jin)部(bu)件的电(dian)子(zi)束(shu)自(zi)由成(cheng)型(xing)加工新技(ji)术
美(mei)国(guo)宇(yu)航(hang)局(ju)一直在(zai)推动(dong)和加快(kuai)在没(mei)有大(da)规模(mo)切削造(zao)成巨大(da)浪费的(de)前(qian)提下，加(jia)工(gong)制造(zao)工(gong)业(ye)金属(shu)部件(jian)的国(guo)家(jia)生产加(jia)工(gong)能(neng)力(li)，目(mu)前(qian)已(yi)经(jing)开(kai)发出(chu)电(dian)子(zi)束(shu)自(zi)由(you)成型加(jia)工新(xin)技(ji)术(Electron Beam FreeformFabrication Process)。
电子(zi)束(shu)自(zi)由(you)成型技(ji)术是一(yi)种(zhong)金属(shu)添料(liao)加工(gong)技(ji)术(shu)，把(ba)添料加(jia)入(ru)简化(hua)的预成(cheng)型模里，采(cai)用(yong)电子束(shu)，焊条(tiao)料进(jin)给机(ji)构和计算机控(kong)制(zhi)系(xi)统来加工(gong)制(zhi)造接近净(jing)成型(xing)部(bu)件。
电(dian)子(zi)束自(zi)由成型(xing)加工技(ji)术(shu)可以在(zai)原材(cai)料(liao)、能(neng)源(yuan)和切削液等(deng)资源(yuan)方(fang)面(mian)有明显节(jie)省，在从设(she)计到(dao)投(tou)产的时(shi)间上有明(ming)显节省。美国(guo)宇(yu)航局(ju)的(de)目标(biao)是(shi)开(kai)发包(bao)括(kuo)工(gong)艺操作(zuo)、重新性工(gong)艺(yi)操(cao)作控(kong)制(zhi)在内(nei)的(de)新(xin)技(ji)术(shu)。这一技术(shu)加工(gong)的材(cai)料(liao)用(yong)于航空(kong)工(gong)业(ye)硬件(jian)的确(que)认(ren)，开(kai)发(fa)航空工业(ye)结构(gou)的(de)一(yi)体(ti)化多功(gong)能性(xing)。
电(dian)子(zi)束自由(you)成型加工(gong)技术(shu)的工业(ye)应用包(bao)括(kuo)生产(chan)替(ti)代(dai)的(de)时(shi)效(xiao)部件(jian)和先(xian)进(jin)飞(fei)机的(de)新部件(jian)，预计(ji)在(zai)未来(lai)4～5年里使(shi)电(dian)子(zi)束自由(you)成型(xing)加工技术在商业上得(de)到(dao)应用。
2、新型(xing)钛(tai)合(he)金(jin)Timetal 54M的加(jia)工技术和(he)性(xing)能
美(mei)国(guo)Timet公(gong)司研(yan)究开发(fa)出一(yi)种新(xin)型α+β钛合(he)金(jin)，称(cheng)为Timetal 54M (Ti-5A1-4V-0.6Mo-0.4Fe)，它(ta)改进(jin)了(le)Ti-6A1-4V整(zheng)个生(sheng)产(chan)成本，但仍(reng)具(ju)有(you)Ti-6A1-4V的相关性(xing)能。据(ju)介(jie)绍(shao)，Timet公司已(yi)经通(tong)过电(dian)子束(shu)Zingle熔(rong)炼技(ji)术(electron—beam Zingle—melting)，生产(chan)了相(xiang)当数(shu)量(liang)的(de)Timetal 54M 合金。目(mu)前(qian)正(zheng)在(zai)评估此(ci)种(zhong)钛(tai)合金在航(hang)天工业和其它领域(yu)的(de)应(ying)用。
事先(xian)的(de)研究已(yi)经(jing)表(biao)明，Timetal 54M 合(he)金(jin)改(gai)进了采(cai)用(yong)硬质合(he)金钻(zuan)的(de)钻(zuan)孔加(jia)工性(xing)能(neng)， 延长了(le)切削工具的使(shi)用寿命(ming)，或者适(shi)合(he)于(yu)较快(kuai)的切削(xue)速度。在最近(jin)一(yi)次(ci)试验(yan)里(li)， 加(jia)工过一(yi) 种 β挤压Timetal 54M 型材用(yong)于生(sheng)产(chan)Ti-6Al-4V 飞(fei)机机(ji)体(ti)部件(jian)。和传统(tong)Ti-6Al-4V 合(he) 金(jin) 相 比，Timetal 54M 合 金(jin)更(geng)易(yi)于(yu)加(jia)工(gong)。
先进(jin)的(de)钛焊(han)接工(gong)艺(yi)技术(shu)开发(fa)
为生(sheng)产(chan)接(jie)近净(jing)成(cheng)型(xing)结构(gou)件(jian)，目前已(yi)经(jing)研(yan)究开(kai)发出(chu)Ti-6Al-4V钛合(he)金的(de)激(ji)光焊(han)接工(gong)艺技术，并(bing)且(qie)确定了(le)该技术的(de)工艺参数(shu)来生(sheng)产不(bu)同(tong)厚度的材(cai)料(liao)，和(he)连接高质量(liang)的焊(han)接件。为加工制(zhi)造(zao)钛合金结(jie)构件(jian)，对采(cai)用(yong)这(zhe)一(yi)加工(gong)技(ji)术的焊(han)接件(jian)的(de)广(guang)泛冶(ye)金(jin)检(jian)查(cha)和(he)初(chu)步机械(xie)性能评估已(yi)经完(wan)毕，发现(xian)激(ji)光(guang)自(zi)动焊(han)接连接点的机械性能(neng)非常接近(jin)母材(cai)金属的(de)机械(xie)性(xing)能，这(zhe)意(yi)能。也(ye)就是(shi)说，机(ji)械(xie)试(shi)验(yan)数(shu)据(ju)的(de)统(tong)计(ji)变量非(fei)常(chang)低(di)，这(zhe)对(dui)于一个(ge)焊接(jie)结(jie)构性能要求苛刻的部(bu)件的(de)有(you)效设计(ji)是(shi)非(fei)常重(zhong)要(yao)的(de)。除了(le)激光(guang)焊(han)接以外，还开发(fa)出各种厚(hou)度和结构的Ti-6Al-4V钛合(he)金的(de)摩擦搅(jiao)拌(ban)焊工(gong)艺(yi)技(ji)术(shu)。摩(mo)擦(ca)搅(jiao)拌焊工艺(yi)技术是一种(zhong)固态的(de)焊接工艺(yi)技术(shu)，能够保持母(mu)材(cai)金属低(di)倍组(zu)织(zhi)的整体(ti)性(xing)，所(suo)以这一(yi)技(ji)术(shu)对抗疲劳(lao)性(xing)能(neng)要求(qiu)苛刻(ke)、对(dui)损(sun)害(hai)公(gong)差要求精度(du)高(gao)的原(yuan)始航(hang)空(kong)结构(gou)件非(fei)常具有(you)吸(xi)引力。初(chu)步机(ji)械试(shi)验数(shu)据已(yi)经(jing)显(xian)示，摩擦(ca)搅拌焊(han)的(de)钛(tai)合(he)金(jin)对(dui)接接头的抗疲(pi)劳性能(neng)可(ke)以和母(mu)材(cai)金(jin)属的抗疲(pi)劳(lao)性能(neng)相比(bi)。
在(zai)开发钛(tai)合金厚(hou)板(ban)摩(mo)擦搅拌(ban)焊(han)的(de)初步困难是(shi)，为(wei)生产(chan)无缺陷接(jie)头(tou)对(dui)工(gong)具(ju)设计和工(gong)艺材数加以(yi)确(que)认(ren)，最(zui)终结(jie)合(he)这些先(xian)进(jin)焊接技术中(zhong)的(de)一种工艺技(ji)术(shu)，焊接(jie)热成(cheng)型(xing)接(jie)近(jin)净成型(xing)部(bu)件(jian)，来(lai)生(sheng)产(chan)航(hang)空质量(liang)、尺寸、公差(cha)合乎要(yao)求(qiu)的(de)结构(gou)件，并且使(shi)钛(tai)合(he)金材料利(li)用率得(de)到极大(da)改(gai)善(shan)。
3、钛合(he)金(jin)热(re)拉(la)伸(shen)成(cheng)型(xing)工(gong)艺技(ji)术开(kai)发(fa)
美国(guo)Cyril Bath公司即(ji)将(jiang)开(kai)发出(chu)热拉伸(shen)成型工(gong)艺技(ji)术(HotStretch Forming Process)，并(bing)用于(yu)加(jia)工采用(yong)碳(tan)纤(xian)维(wei)机(ji)身(shen)表(biao)皮(pi)的新(xin)型(xing)飞机(ji)的(de)钛(tai)合金机身结构件。许多机(ji)身结构(gou)件(jian)要符合机(ji)身弧度(du)的内(nei)径(jing)要(yao)求。通过把(ba)传统(tong)拉(la)伸(shen)成(cheng)型(xing)技(ji)术和(he)热(re)金(jin)属成型技(ji)术结合在(zai)一(yi)起，Cyril Bath公司(si)开发出热(re)拉(la)伸成型技术(shu)，这(zhe)一新(xin)技术可(ke)以(yi)使(shi)工程师(shi)设计在最后(hou)加(jia)工(gong)之前(qian)具(ju)有一(yi)个特定(ding)和(he)精确半(ban)径(jing)弧度的(de)各种(zhong)钛(tai)合(he)金(jin)结(jie)构型材(cai)。
热拉伸(shen)成(cheng)型(xing)工艺技术成本(ben)有效、重现(xian)性(xing)好(hao)，可以(yi)立(li)即(ji)满足大批量(liang)生产来(lai)加快(kuai)飞(fei)机制造(zao)的(de)速(su)度。该技术(shu)节(jie)省(sheng)材(cai)料和加(jia)工(gong)时(shi)间(jian)，对(dui)节(jie)约飞机(ji)制造成本影(ying)响巨(ju)大。另外，这(zhe)一新(xin)技术(shu)加工(gong)质(zhi)量稳(wen)定(ding)，可以保(bao)证交(jiao)货时间(jian)和安(an)装(zhuang)制(zhi)造进度(du)，还具有(you)控制(zhi)残留应力(li)并使其最少(shao)的优(you)势(shi)。
4、钛(tai)合金(jin)等(deng)离(li)子(zi)转移(yi)电弧(hu)快速添(tian)料加工(gong)新技术
等(deng)离子(zi)转移(yi)电(dian)弧快(kuai)速添料(liao)加工新(xin)技术(shu)作为(wei)添(tian)料加(jia)工(gong)的(de)高(gao)能(neng)源(yuan)焊(han)炬，和(he)传(chuan)统的高(gao)能(neng)电束(shu)相(xiang)比具有多(duo)种(zhong)优(you)势(shi)。这(zhe)些(xie)优势将被讨(tao)论(lun)，并(bing)有(you)实(shi)例(li)来证明。
目(mu)前(qian)正在(zai)试(shi)验(yan)用于(yu)Spirit AeroSystems的(de)Ti一6A1-4V坯料(liao)，来(lai)评(ping)价等离子转(zhuan)移电(dian)弧快速添(tian)料加(jia)工技术加工(gong)飞(fei)机(ji)部件(jian)的(de)性能。除(chu)了(le)金(jin)属(shu)结构(gou)的(de)低(di)成本(ben)加工之外，这(zhe)一技(ji)术用来形(xing)成非(fei)常(chang)坚硬的(de)表面(mian)层(ceng)，其(qi)在(zai)功(gong)能(neng)上可(ke)以(yi)和(he)陶(tao)瓷(ci)合(he)金相(xiang)比(bi)，这(zhe)些(xie)硬(ying)表面(mian)层(ceng)具有优异的抗磨和抗腐(fu)蚀性能。各种(zhong)级(ji)别的(de)复合(he)材(cai)料也用(yong)来(lai)加工结构部(bu)件，在(zai)结(jie)构(gou)和涂层(ceng)应(ying)用方(fang)面(mian)，复(fu)合(he)材
料(liao)分级(ji)会(hui)使涂(tu)层附着(zhe)力特(te)别强(qiang)，已经采用海绵(mian)钛和(he)预(yu)合(he)金(jin)化Al-V粉(fen)末(mo)加工(gong)成(cheng)冷(leng)轧的(de)“准(zhun)”线(xian)材(cai)。采用(yong)高强(qiang)度钛泡(pao)沫来生(sheng)产近(jin)净(jing)成(cheng)型部(bu)件，都是(shi)采用(yong)等(deng)离(li)子(zi)转移电(dian)弧(hu)快(kuai)速(su)添料加(jia)工(gong)新(xin)技术(shu)的(de)产品(pin)。
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