Las aleaciones de titanio, con sus ventajas de baja densidad, alta resistencia específica y excelente resistencia a la corrosión, se usan ampliamente en varios campos, como aviación, aeroespacial, construcción naval y electrónica. Con el desarrollo de las industrias de aviación y aeroespacial, los requisitos para la carga del equipo, la resistencia y la rigidez se están volviendo cada vez más estrictas. Las piezas de aleación de titanio monolíticas grandes, complejas y monolíticas están reemplazando gradualmente las estructuras tradicionales de piezas multi -.
En el sector de fabricación de aviación, en particular, los motores requieren un alto empuje - a - relaciones de peso al tiempo que ofrecen vida extendida, mayor confiabilidad y eficiencia económica, así como para cumplir con los requisitos de certificación de aeronavegabilidad. Esto ha acelerado el desarrollo de fundiciones de aleación de titanio hacia la funcionalización, la integración, el peso ligero y la gran producción de escala -. Las piezas fundidas han evolucionado de espacios en blanco tradicionales a cerca - net -, componentes funcionales monolíticos. Las estructuras de fundición se están volviendo cada vez más complejas, con dimensiones generales más grandes y espesores mínimos más delgados de la pared. La precisión dimensional se está volviendo cada vez más exigente, y los requisitos de calidad metalúrgica se están volviendo cada vez más estrictos. Los requisitos de confiabilidad, seguridad y larga estabilidad del término - también se están volviendo cada vez más específicos. Todos estos factores están colocando demandas cada vez más estrictas en grandes componentes estructurales de aleación de titanio.
I. Estado actual de grandes -} Casas de aleación de titanio a escala en China
A principios de la década de 1990, las carcasas de aleación de titanio para motores de aviones chinos se produjeron utilizando un método de fundición dividida y luego soldarlas en un solo componente. Sin embargo, debido a la gran cantidad de soldadura requerida, las carcasas carecían de rigidez, que era propensa a la grieta de fatiga. Esta fiabilidad y vida útil de los componentes reducidos, lo que hace que la vida útil completa sea difícil de lograr. Con la mejora continua de los requisitos de rendimiento del motor de la aeronave, los componentes de la carcasa se unen en piezas separadas y luego se soldan en un solo componente ya no cumplen con estos requisitos, lo que requiere el uso de piezas -} individuales con mayor rigidez estructural y confiabilidad.
China comenzó a desarrollar grandes fundiciones de aleación de aleación de titanio a escala - en la década de 1990, con la sola carcasa intermedia de fundición de piezas - que es la primera que se usa en el motor XX10. Las organizaciones dedicadas a la investigación y la producción de tecnología de casting de aleación de titanio incluyen la Corporación de la Industria de Aviación de China Guizhou Anji Aviation Precision Casting Co., Ltd., AECC Beijing Instituto de Investigación de Investigación Aeronáutica, Instituto de Investigación de Metal, Academia de Ciencias de China, Instituto de Investigación Fundry Shenyang e Instituto de Investigación de Materiales Luoyang. Entre ellos, la Corporación de la Industria de Aviación de China Guizhou Anji Aviation Precision Casting Co., Ltd. y el Instituto de Investigación de Materiales Aeronáuticos AECC Beijing son las organizaciones principales que desarrollan y producen moldes de aleaciones de titanio para la aviación. En los últimos años, el tamaño de las fundiciones de aleación de titanio desarrolladas en mi país ha seguido aumentando, desde trestas intermedias del motor de aviones con dimensiones de contorno de φ890 mm hasta ciertas aleaciones de titanio especiales -} Partes estructurales con dimensiones de esquema de 1372 mm × 782 mm × 621 mm. Sin embargo, durante mucho tiempo, el desarrollo técnico de fundiciones de aleación de titanio grandes y complejas ha sido impulsado principalmente por los requisitos del modelo, mientras que el desarrollo de tecnologías generales ha sido relativamente lento. Esto ha resultado en que la tecnología de fundición de aleación de titanio no se mantenga en el ritmo de las demandas actuales de calidad y tamaño de fundición. En consecuencia, la preparación de fundiciones de aleación de titanio grandes y complejas en la investigación y producción actuales continúa enfrentando cuellos de botella técnicos, como la precisión dimensional de la superficie baja, numerosos defectos metalúrgicos y estabilidad de lotes insuficiente.
II. Tecnología de fabricación para piezas de aleación de titanio grandes y complejas
Desde la década de 1980 hasta principios de la década de 1990, mi país estableció un sistema integral de tecnología de fundición de precisión de aleación de titanio. En los últimos años, la investigación se ha centrado en la aplicación de ingeniería de cerca - net - Tecnología de fundición de inversión de forma. La tecnología de fundición es la base para lograr el cumplimiento de la calidad en los productos de fundición, y el cumplimiento de la calidad es esencial para garantizar que los productos puedan cumplir con las funciones requeridas del equipo. La transición de la tecnología de fundición a la funcionalidad del producto es un proceso complejo, y cada tecnología de fundición logra la funcionalidad del producto a través de una calidad consistente. Por lo tanto, una base sólida en la tecnología de fundición, especialmente los avances en las tecnologías de cuello de botella y las tecnologías clave, es primordial para garantizar que las piezas de aleación de titanio grandes y complejas puedan cumplir de manera segura y confiable sus funciones previstas.
La siguiente sección analiza el control de precisión dimensional y las tecnologías de control de calidad metalúrgica utilizadas en el proceso de fundición de aleación de titanio.
1. Tecnología de control de precisión dimensional para piezas de aleación de titanio grandes y complejas
El proceso de fundición de precisión es complejo, con una replicación de forma sucesiva desde el patrón de cera hasta el molde de carcasa y finalmente a la fundición. La forma y la estabilidad dimensional del patrón de cera y el moho de la carcasa, así como el proceso de transferencia de precisión, afectan significativamente la altura final de precisión -}. La soldadura posterior, el tratamiento térmico y el mecanizado de la fundición pueden causar deformación.
2. Dificultades técnicas clave Las fundiciones de aleación de titanio grandes y complejas están sujetas a limitaciones estructurales y la influencia de múltiples factores en el proceso de fabricación, lo que resulta en una variedad de factores que afectan la deformación de la fundición y la contracción dimensional. Para lograr la deformación y el control dimensional, es necesario comprender el mecanismo de deformación de cada factor por separado para que se pueda desarrollar un método de control efectivo. Los principales factores que causan la deformación de la fundición son los siguientes:
(1) deformación del molde de cera. Debido a la estructura compleja, después de que se abre el molde de cera, los bloques de moho solo se pueden eliminar uno por uno, lo que resulta en las restricciones en varias partes del molde de cera que no se liberan al mismo tiempo y las temperaturas externas a las que están expuestas también son diferentes, lo que da como resultado diferentes contrataciones; y debido a la gran área de las paredes delgadas y las desiguales diferencias de espesor de la pared, la contracción del molde de cera en sí también es inconsistente. Durante el almacenamiento del molde de cera, el método de almacenamiento, los cambios de temperatura ambiente, el peso muerto, etc. también causará la deformación del molde de cera.
(2) La deformación de la carcasa Los moldes grandes y complejos se ven afectados por su propio peso durante el proceso de fabricación de carcasa y se deformarán durante el proceso de secado y almacenamiento. La carcasa del molde es una réplica del tamaño del molde de cera a temperatura ambiente, y después de verter, la temperatura de la cubierta de la plancha se elevará a la temperatura de fundición. El cambio en la temperatura de la carcasa del carácter hará que su tamaño cambie. La cubierta del molde también se deformará bajo la acción del metal fundido y la fuerza centrífuga durante el proceso de vertido.
(3) Deformación de solidificación de fundición. Durante la instalación de elevadores y corredores en el molde de cera y el vertido de la fundición, el entorno de enfriamiento y la contracción de solidificación de la fundición se ven afectadas por los elevadores. Debido a la estructura desigual de la fundición en sí, el área grande de las paredes delgadas es fácil de deformarse, y el tamaño es grande y la diferencia de contracción es grande, el campo de temperatura y la contracción de la fundición están más afectados por el sistema de elevadores.
(4) deformación de soldadura. Dentro del rango estándar técnico, algunos defectos de la fundición pueden repararse mediante soldadura de reparación, pero el estrés generado por la temperatura local y los cambios en la estructura durante el proceso de soldadura de reparación hará que la fundición se deforme.
(5) deformación estructural. En comparación con las fundiciones generales, las grandes piezas de aleación de titanio tienen una estructura más compleja y, por lo tanto, son más propensas a la deformación durante el proceso de fabricación.
La compañía cuenta con líneas de producción nacionales de procesamiento de titanio nacional, que incluyen:
Alemania - Línea de producción de tubo de titanio de precisión importada (capacidad de producción anual: 30,000 toneladas);
Línea de rodadura de lámina de titanio japonés - de tecnología (delgada a 6 μm);
Línea de extrusión continua de barra de titanio totalmente automatizada;
Placa de titanio inteligente y fábrica de acabado de tiras;
El sistema MES permite el control digital y la gestión de todo el proceso de producción, logrando una precisión dimensional del producto de ± 0.01 μm.
E - correo
