1. La forja d'aviació és una pedra angular important per donar suport a la millora del rendiment d'avions i motors. La forja d'aviació pertany a la indústria manufacturera de gamma alta i admet l'actualització i la iteració d'avions i motors d'aviació. La forja és la combinació de materials metàl·lics, tecnologia i equipaments, la forja aèria en aquests tres aspectes és significativament més alta que els requisits de forja habituals, la forja aeronàutica es troba a la indústria de la forja que comanda altures. Des de l'extrem del material, els forjats d'aviació generalment s'utilitzen àmpliament amb una alta resistència específica, rigidesa específica del material, aliatge de titani, aliatge d'alta temperatura i altres materials difícils de deformar.
Des del final del procés, en comparació amb la forja ordinària utilitzada a la indústria de fabricació de maquinària, la forja aèria requereix una major precisió i qualitat. Les tecnologies de forja avançades com la tecnologia de conformació integral, la tecnologia de forja isotèrmica i la tecnologia de laminació de precisió s'utilitzen més àmpliament. Des del punt de vista de l'equip, la forja aèria requereix un equip de forja gran per aconseguir la deformació del metall.
Segons l'estat de producció i la tendència de desenvolupament de peces de forja de matrius d'aviació grans, el pes de les peces de forja de matrius representa aproximadament un 20-35 per cent del pes de l'estructura de la carrosseria de l'avió i un 30-45 per cent del pes de l'estructura del motor , que són les parts clau de l'aeronau i la seva estructura del cos del motor. El seu tipus d'estructura, rendiment i qualitat del material, cost de fabricació és un dels factors importants que determinen el rendiment, la fiabilitat, la vida útil i l'economia de l'avió i el motor.
La forja d'aviació es troba al centre de la cadena industrial i és l'enllaç clau de la fabricació d'aviació. La cadena industrial de fabricació d'avions i motors aerodinàmics és una varietat de proveïdors de matèries primeres, com ara superaliatge, aliatge de titani, aliatge d'alumini, acer d'alta resistència i altres materials metàl·lics. Les empreses de forja utilitzen equips de forja per processar matèries primeres en peces forjades metàl·liques amb excel·lents propietats mecàniques basades en determinats processos, i els productes es lliuren a la fàbrica principal de motors per a una inspecció de qualitat. Els productes qualificats es lliuren al fabricant de peces de mecanitzat i estructurals per al seu muntatge en peces estructurals, i el muntatge final el realitza la fàbrica principal de motors.
Sota el desenvolupament integrat i de precisió, la dotació de mecanitzat de les peces forjades es redueix gradualment i el valor afegit i la importància de les peces forjades es milloren encara més. Sota la premissa de millorar el rendiment de la nova generació de materials, s'ha utilitzat àmpliament el procés de conformació integral i s'ha popularitzat la forja integral com a tecnologia clau. Segons les "característiques de la tecnologia de fabricació aeroespacial mundial i la investigació de tendències de desenvolupament", la tecnologia de conformació integral pot reduir desenes o fins i tot centenars de peces en 1 o diverses parts, reduir el segment i l'operació de soldadura posterior, però també reduir molt la qualitat de l'estructura, reduir els residus de processament, reduir els costos de muntatge. En comparació amb la forja de matriu ordinària, la dotació de mecanitzat de la màquina de forja de precisió es redueix significativament, cosa que pot reduir el procés de mecanitzat posterior. Segons "Aplicació i desenvolupament de la tecnologia de conformació de forja de precisió", la tecnologia de conformació de forja de precisió es pot aplicar per acabar en blanc, per tal d'aconseguir l'ús de la tecnologia de forja per substituir el procés de mecanitzat en brut. Amb la millora gradual de la precisió de la forja, o que substituirà part del negoci de mecanitzat tradicional com la soldadura, la importància de la forja es millorarà encara més mentre augmenta el valor afegit de la forja.
2. Forja de l'estructura de la carrosseria: peces de coixinets clau d'avions, tendència de forja integrada
Les forjades s'utilitzen principalment en el fuselatge, l'ala, la cua, el tren d'aterratge i altres parts estructurals clau de l'estructura de la carrosseria. A causa del seu bon rendiment dels coixinets, les forjades s'utilitzen àmpliament a l'estructura del cos, incloses les peces clau del coixinet del fuselatge, l'ala, la cua i les parts principals del tren d'aterratge. Segons les característiques de treball de les diferents peces, els materials aplicats també són diferents. En la direcció del desenvolupament tecnològic, la tendència de desenvolupament de la forja integrada de forjats d'estructura avançada de carrosseria d'aeronaus és notable.
Les peces del fuselatge són les peces clau de càrrega de l'avió, i els materials de forja del fuselatge són principalment aliatges d'alumini i aliatges de titani. El fuselatge és una part important de l'aeronau, és la base de força de tot l'avió, la seva estructura interna es compon principalment de bastidor transversal i bigueta longitudinal. El marc separador es divideix en marc normal i marc de reforç. El marc normal s'utilitza per mantenir la forma de la secció transversal del fuselatge. El marc de reforç també transporta la força de la massa i altres peces. La càrrega de l'articulació es transmet a l'estructura del fuselatge. La força concentrada es difon i es transmet a la pell del fuselatge.
Segons la investigació sobre el mecanisme de deformació de mecanitzat i la predicció de les peces estructurals integrals d'avions d'aliatge d'alumini, la proporció d'aliatge de titani en avions d'alta maniobrabilitat augmenta significativament, però l'aliatge d'alumini s'utilitza àmpliament en avions civils grans. Segons la "Introducció al titani per a la construcció d'avions de caça avançats", el fuselatge F-15 es pot dividir en tres seccions. Els principals materials estructurals de la part davantera, inclòs el radome, la cabina i la badia d'equips electrònics, són l'aliatge d'alumini. Els tres marcs davanters de l'extrem mitjà són d'aliatge d'alumini, els tres marcs posteriors són d'aliatge de titani i l'extrem posterior és d'aliatge de titani.
L'ala i la cua proporcionen el control de la sustentació i la direcció de l'avió. Els materials de forja de l'ala i la cua són principalment aliatges d'alumini i aliatges de titani. La funció principal de l'ala és proporcionar sustentació a l'avió. Sovint s'utilitza per instal·lar trens d'aterratge, motors i altres components. L'interior s'utilitza principalment per emmagatzemar el tren d'aterratge principal o transportar combustible. La cua s'utilitza principalment per garantir l'equilibri i l'estabilitat de l'aeronau longitudinal i transversal, així com per realitzar el control longitudinal i de la ruta de l'aeronau. Els components interns de l'ala inclouen generalment l'SPAR de l'ala longitudinal, la bigueta, la web i la costella de l'ala transversal, entre les quals l'SPAR de l'ala és el principal component d'esforç longitudinal de l'ala. Els materials de forja d'ala són principalment aliatges d'alumini i aliatges de titani. Els avions militars avançats utilitzen majoritàriament peces forjades d'aliatge de titani. Segons Titanium Overview for Advanced Fighter Structure Manufacturing, el feix davanter, l'eix del rotor de cua plana, el feix longitudinal inferior, el suport del motor i la junta de cua de l'ala F22 són forjats d'aliatge de titani.
L'estructura interna del tren d'aterratge és complexa i el material de forja del tren d'aterratge és principalment acer d'alta resistència. El tren d'aterratge és una de les parts estructurals principals d'un avió, que s'utilitza per planejar, planejar, moure's i aparcar a terra o a l'aigua durant l'enlairament i l'aterratge. El tren d'aterratge dels avions moderns és un dispositiu mecànic complex, que inclou amortidor, pilar de força, roda, fre, mecanisme de retracció i alguns altres sistemes. Amb l'augment de la càrrega dels avions moderns, el tren d'aterratge també augmenta. Les forjades tenen un paper de suport important en el sistema del tren d'aterratge. Els materials de forja del tren d'aterratge són principalment acer d'alta resistència. Segons "Estat de l'aplicació i perspectiva d'acer d'alta resistència per a trens d'aterratge d'avions", més del 95 per cent del tren d'aterratge d'avions del món està fet d'acer d'alta resistència.
Els materials compostos d'helicòpters avançats s'utilitzen àmpliament, i les peces de forja del cos principal són el tren d'aterratge i les peces de transmissió. Els materials compostos s'han utilitzat àmpliament en helicòpters des de la dècada de 1970, inicialment utilitzats en mecanismes secundaris com la pell, i àmpliament utilitzats en components estructurals principals com el bastidor i el cordó després de la dècada de 1990. Segons l'aplicació i desenvolupament de materials compostos en helicòpters, l'helicòpter de transport tàctic NH-90 consumeix un 95% de materials compostos, i només la plataforma de la cabina elèctrica i la mampara encara estan fetes de peces metàl·liques. La gamma d'aplicacions de forja a la carrosseria de l'helicòpter és petita, principalment per a part del sistema de rotor de l'helicòpter (incloent-hi l'eix, les parts centrals i els connectors) i el tren d'aterratge, entre els quals les grans parts centrals del centre de l'helicòpter pertanyen a forjades molt grans, el material és principalment aliatge de titani.
3. Forja de motor: estructura diversificada i àmplia distribució, destacant l'aplicació de materials difícils de deformar
Les forjades s'utilitzen àmpliament en els motors aeronàutics, que fan principalment el paper de portar, transmetre i contenir. Com que la forja pot millorar significativament el rendiment dels materials metàl·lics, les forjades s'utilitzen àmpliament en els motors aerodinàmics, que es poden dividir en extrem fred, extrem calent i accessoris segons les parts d'aplicació, i disc, anell (inclosa part de la carcassa), eix , forja de fulles i peces estructurals de mida petita i mitjana segons diferents processos i formes. A causa de l'ús de materials refractaris en motors aerodinàmics, sorgeix la tecnologia de forja isotèrmica.
Els anells de motor aerodinàmic són de molts tipus i estan àmpliament distribuïts, com ara l'anell exterior de guia, la vora d'instal·lació de la jaqueta de la cambra de combustió i la vora d'instal·lació de la jaqueta, la vora d'instal·lació de la postcombustió, l'anell de pinça, el mig anell interior davanter i posterior, el bloc de mig anell interior de l'estator, l'anell de segellat, L'anell de segellat entre etapes, l'anell de segellat interior, l'anell de laberint del nucli, l'anell de laberint exterior, etc., fan principalment el paper de coixinet, segellat, fixació i connexió segons diferents parts. Que suporten la força axial i juguen el paper de l'anell, com l'elecció de la forja lliure o l'anell laminat, les condicions d'alta velocitat i alta temperatura de l'anell són majoritàriament forjada. Materials forjats d'anell utilitzats habitualment per a acer inoxidable, acer de molla, superaliatge, aliatge de titani.
La carcassa del motor és una estructura important de suport, transferència de força i contenció. Les carcassas del motor es poden dividir en carcassas d'anell i carcassas de caixes segons les seves formes, entre les quals les carcassas de caixes són majoritàriament peces en blanc foses a causa de les seves formes complexes. La carcassa anular inclou la carcassa d'entrada d'aire, la carcassa del ventilador, la carcassa del compressor, la carcassa de la turbina, etc., que és el component de càrrega del motor i s'utilitza àmpliament en la forja en blanc. Els materials de forja de la carcassa de l'anell del motor inclouen aliatge Al-Mg, aliatge de titani i superaliatge. Les caixes fetes d'aliatge Al-Mg són majoritàriament estructures obertes o integrals amb el mateix diàmetre i un gran gruix de paret, que tenen un pes pesat i un flux de procés complicat. Les carcasses fetes d'aliatge de titani i superaliatge són majoritàriament carcassa d'anell de costat obert o integral amb estructura soldada de paret prima, que són lleugeres, de poca rigidesa i difícils de processar.
Els forjats de disc del motor són principalment disc de ventilador, disc de compressor i disc de turbina, i els materials són principalment aliatge de titani i superaliatge deformat. Els motors aerodinàmics contenen un gran nombre de peces de disc, la majoria de les quals són forjats. Com a peces giratòries, funcionen a alta temperatura, alta pressió i càrregues alternatives durant molt de temps, la qual cosa té alts requisits de procés i materials de forja. Segons el "Manual de fabricació d'aviació", la velocitat de treball de les peces del disc és superior a 10000r/min i la temperatura de treball del disc de la turbina és de 500-800 graus. Temperatura de funcionament del disc del compressor 0-430 graus . La forja del disc del motor es pot dividir en disc del ventilador, disc del compressor i forja del disc de turbina segons diferents parts d'aplicació. Els materials comuns del disc del compressor inclouen aliatge d'alumini d'alta resistència, aliatge de titani i superaliatge a base de níquel. Algunes peces forjades de disc s'utilitzen per al processament de tot el disc de fulla. El disc de la turbina està fet principalment de superaliatge deformat. El disc turbo de superaliatge en pols forjat mitjançant la tecnologia de premsat isostàtica en calent s'ha utilitzat àmpliament en els nous motors aerodinàmics.
Les pales forjades s'utilitzen principalment en ventiladors de motor i compressors. Els materials són principalment aliatge de titani, aliatge d'alumini i superaliatge. La fulla del motor aerodinàmic té molts tipus, grans quantitats, forma complexa i requisits d'alt rendiment del material. Segons "Aviation Manufacturing Manual", la càrrega de treball de fabricació de fulles representa més del 30 per cent del treball total de fabricació de motors, i l'emmotllament de fulles té un paper important en la fabricació de motors. La forja de matriu de fulles pertany a les forges d'eix llarg, que s'utilitzen principalment en ventiladors i compressors. Segons la dotació de mecanitzat d'un sol costat de la superfície del perfil de la fulla, es pot dividir en fulla de forja de matriu ordinària, fulla de forja de matriu petita residual, fulla de forja de semiprecisió i fulla de forja de precisió. Els materials de la fulla de forja de matriu inclouen acer inoxidable, aliatge d'alumini, aliatge de titani i superaliatge, i els materials de fulla de forja de precisió inclouen principalment aliatge d'alumini i aliatge de titani.
La pèrdua de forja de l'eix del motor és ràpida, segons la funció es pot dividir en eix del compressor d'alta pressió, eix del compressor de baixa pressió, eix del ventilador, eix de vòrtex d'alta pressió, eix de vòrtex de baixa pressió, etc., segons la configuració de l'eix es pot dividir en eix buit de l'eix llarg, eix de l'eix del diari, eix del tambor. El blanc de les peces de l'eix es fa principalment mitjançant un procés de forja, que és de mida relativament gran i té les característiques de secció transversal variable en diverses etapes i requereix una gran resistència i duresa. Les forjades principals de l'eix del motor aerodinàmic són aliatges d'alta temperatura i acer d'alta resistència, i el material de l'eix posterior de la turbina d'alta pressió és principalment aliatge d'alta temperatura de deformació.
Hi ha molts tipus i una àmplia distribució de components petits i mitjans al motor, que es caracteritzen pel fet que la producció no necessita grans equips i el nombre de peces individuals del motor és gran, però el nombre és petit. Components de mida petita i mitjana les peces en brut dels quals són forjada o forjada lliurement inclouen pistons i components, suports de coixinets, peces de segellat (incloses les mànigues de segellat d'aire i d'oli), connectors (com ara acoblaments, etc.), suports de suport (connexió de motors i avions), connectors mòbils, peces de commutació (com ara seient de commutació de la bomba hidràulica), carcassa de broquets, etc. L'aplicació del material de les peces forjades del motor varia segons el lloc d'ús, incloent acer inoxidable, aliatge d'alumini, aliatge de titani, superaliatge, etc. .
