1. Letalsko kovanje je pomemben temelj za podporo izboljšanju zmogljivosti letal in motorjev. Letalsko kovanje spada v vrhunsko proizvodno industrijo in podpira nadgradnjo in ponovitev letal in letalskih motorjev. Kovanje je kombinacija kovinskih materialov, tehnologije in opreme, letalsko kovanje je v teh treh vidikih bistveno višje od običajnih zahtev za kovanje, letalsko kovanje se nahaja v industriji kovanja, ki je na vrhuncu. Na koncu materiala letalski odkovki na splošno izberejo visoko specifično trdnost, specifično togost materiala, široko se uporabljajo titanove zlitine, visokotemperaturne zlitine in drugi materiali, ki jih je težko deformirati.
V primerjavi z navadnim kovanjem, ki se uporablja v strojni industriji, letalsko kovanje zahteva večjo natančnost in kakovost. Napredne tehnologije kovanja, kot so tehnologija integralnega oblikovanja, tehnologija izotermnega kovanja in tehnologija natančnega valjanja, se pogosteje uporabljajo. Z vidika opreme letalsko kovanje zahteva veliko kovaško opremo za doseganje deformacije kovine.
V skladu s statusom proizvodnje in razvojnim trendom velikih letalskih delov kovanja predstavlja teža delov kovanja približno 20-35 odstotkov teže strukture karoserije letala in 30-45 odstotkov teže strukture motorja , ki je ključni del letala in strukture karoserije motorja. Njegova struktura, zmogljivost in kakovost materiala ter stroški izdelave so eden od pomembnih dejavnikov, ki določajo zmogljivost, zanesljivost, življenjsko dobo in ekonomičnost letala in motorja.
Letalsko kovanje se nahaja v sredini industrijske verige in je ključni člen letalske proizvodnje. Naslednja industrijska veriga proizvodnje letal in letalskih motorjev je vrsta dobaviteljev surovin, vključno s superzlitino, titanovo zlitino, aluminijevo zlitino, jeklom visoke trdnosti in drugimi kovinskimi materiali. Kovaška podjetja uporabljajo kovaško opremo za predelavo surovin v kovinske odkovke z odličnimi mehanskimi lastnostmi na podlagi določenih postopkov, izdelki pa so dostavljeni v glavno tovarno motorjev za pregled kakovosti. Kvalificirani izdelki se predajo proizvajalcu obdelovalnih in konstrukcijskih delov za sestavljanje v konstrukcijske dele, končno montažo pa izvede tovarna glavnih motorjev.
V okviru integriranega in natančnega razvoja se dovoljenje za obdelavo odkovkov postopoma zmanjšuje, dodana vrednost in pomen odkovkov pa se še izboljšata. Pod predpostavko izboljšanja učinkovitosti nove generacije materialov je bil proces integralnega oblikovanja široko uporabljen, integralno kovanje kot ključna tehnologija pa popularizirano. Glede na "značilnosti svetovne letalske in vesoljske proizvodne tehnologije in raziskave razvojnih trendov" lahko integralna tehnologija oblikovanja zmanjša desetine ali celo stotine delov v 1 ali več delov, zmanjša segment in kasnejše varjenje, pa tudi močno zmanjša kakovost strukture, zmanjšanje odpadkov pri predelavi, zmanjšanje stroškov montaže. V primerjavi z navadnim kovanjem je dovoljena mehanska obdelava stroja za natančno kovanje znatno zmanjšana, kar lahko zmanjša poznejši postopek obdelave. V skladu z "Uporabo in razvojem tehnologije preoblikovanja natančnega kovanja" je mogoče tehnologijo preoblikovanja natančnega kovanja uporabiti za končno obdelavo surovca, da bi uresničili uporabo tehnologije kovanja za nadomestitev postopka grobe obdelave. S postopnim izboljšanjem natančnosti kovanja ali z zamenjavo dela tradicionalne strojne obdelave, kot je varjenje, se bo pomen kovanja še povečal, medtem ko se bo dodana vrednost kovanja povečala.
2. kovanje strukture karoserije: ključni ležajni deli letala, trend integriranega kovanja
Odkovki se večinoma uporabljajo v trupu, krilih, repu, podvozju in drugih ključnih strukturnih delih v strukturi karoserije. Zaradi dobre nosilnosti se odkovki pogosto uporabljajo v strukturi karoserije, vključno s ključnimi nosilnimi deli v trupu, krilih, repu in glavnih delih podvozja. Glede na delovne lastnosti različnih delov se razlikujejo tudi uporabljeni materiali. V smeri tehnološkega razvoja je izjemen razvojni trend integriranega kovanja odkovkov napredne strukture trupa letala.
Deli trupa so ključni nosilni deli letala, materiali za kovanje trupa pa so predvsem aluminijeve zlitine in titanove zlitine. Trup je pomemben del letala, je temelj sile celotnega letala, njegova notranja struktura je v glavnem sestavljena iz prečnega okvirja in vzdolžnega nosilca. Distančni okvir je razdeljen na navaden okvir in ojačitveni okvir. Navadni okvir se uporablja za ohranjanje oblike prečnega prereza trupa. Ojačitveni okvir nosi tudi masno silo in druge dele. Obremenitev spoja se prenaša na konstrukcijo trupa. Koncentrirana sila se razprši in prenese na oblogo trupa.
Glede na raziskave o mehanizmu deformacije strojne obdelave in napovedi sestavnih strukturnih delov letala iz aluminijeve zlitine je delež titanove zlitine v letalih z visoko manevrsko sposobnostjo znatno povečan, vendar se aluminijeva zlitina široko uporablja v civilnih velikih letalih. V skladu z "Uvodom v titan za konstrukcijo naprednega lovskega letala" lahko trup F-15 razdelimo na tri dele. Glavni strukturni materiali sprednjega dela, vključno s kupolom, pilotsko kabino in prostorom za elektronsko opremo, so aluminijeve zlitine. Sprednji trije okvirji srednjega dela so iz aluminijeve zlitine, zadnji trije okvirji so iz titanove zlitine, zadnji del pa je v celoti izdelan iz titanove zlitine.
Krilo in rep zagotavljata vzgon in nadzor smeri letala. Materiali za kovanje kril in repa so predvsem aluminijeve zlitine in titanove zlitine. Glavna funkcija krila je zagotavljanje vzgona za letalo. Pogosto se uporablja za namestitev podvozja, motorja in drugih komponent. Notranjost se večinoma uporablja za shranjevanje glavnega podvozja ali prevoz goriva. Rep se v glavnem uporablja za zagotavljanje ravnotežja in stabilnosti letala vzdolžno in prečno, kot tudi za realizacijo vzdolžnega in rutnega nadzora letala. Notranje komponente krila na splošno vključujejo vzdolžni SPAR krila, nosilec, mrežo in prečno rebro krila, med katerimi je SPAR krila glavna komponenta vzdolžne napetosti krila. Materiali za kovanje kril so predvsem aluminijeve zlitine in titanove zlitine. Napredna vojaška letala večinoma uporabljajo odkovke iz titanove zlitine. Glede na Titanium Overview for Advanced Fighter Structure Manufacturing so sprednji nosilec, ravna gred repnega rotorja, spodnji vzdolžni nosilec, nosilec motorja in repni spoj krila F22 vsi odkovki iz titanove zlitine.
Notranja struktura podvozja je zapletena, material za kovanje podvozja pa je predvsem jeklo ultra visoke trdnosti. Podvozje je eden glavnih strukturnih delov letala, ki se uporablja za drsenje, drsenje, premikanje in parkiranje na tleh ali vodi med vzletanjem in pristajanjem. Podvozje sodobnega letala je zapletena mehanska naprava, ki vključuje amortizer, steber sile, kolo, zavoro, povratni mehanizem in nekatere druge sisteme. Z vse večjo obremenitvijo sodobnih letal se povečuje tudi podvozje. Odkovki igrajo pomembno podporno vlogo v sistemu podvozja. Materiali za kovanje podvozja so večinoma jeklo visoke trdnosti. Glede na "Application Status and Prospect of Ultra-high trdnost Steel for Aircraft Landing Gear" je več kot 95 odstotkov svetovnega podvozja letal izdelanih iz jekla ultra-visoke trdnosti.
Napredni helikopterski kompozitni materiali se pogosto uporabljajo, glavni deli karoserije pa so deli podvozja in menjalnika. Kompozitni materiali se v helikopterjih pogosto uporabljajo od sedemdesetih let prejšnjega stoletja, sprva so se uporabljali v sekundarnih mehanizmih, kot je koža, po devetdesetih letih prejšnjega stoletja pa so se široko uporabljali v glavnih strukturnih komponentah, kot sta okvir in tetiva. Glede na uporabo in razvoj kompozitnih materialov v helikopterjih taktični transportni helikopter NH-90 porabi 95 odstotkov kompozitnih materialov, iz kovinskih delov pa sta še vedno izdelani samo platforma kabine za pogon in pregrada. Obseg uporabe odkovkov v ohišju helikopterja je majhen, predvsem za del sistema rotorja helikopterja (vključno z gredjo, osrednjimi deli in konektorji) in podvozja, med katerimi veliki osrednji deli pesta helikopterja pripadajo super velikim odkovkom, material je v glavnem titanove zlitine.
3. Odkovki motorja: raznolika struktura in široka distribucija, s poudarkom na uporabi materialov, ki jih je težko deformirati
Odkovki se pogosto uporabljajo v letalskih motorjih, ki imajo predvsem vlogo ležaja, prenosa in zadrževanja. Ker lahko kovanje bistveno izboljša učinkovitost kovinskih materialov, se odkovki pogosto uporabljajo v letalskih motorjih, ki jih lahko razdelimo na hladen del, vroč del in dodatke glede na dele uporabe ter disk, obroč (vključno z delom ohišja), gred , odkovki rezil ter majhni in srednje veliki strukturni deli glede na različne postopke in oblike. Zaradi uporabe ognjevzdržnih materialov v letalskih motorjih se pojavi tehnologija izotermnega kovanja.
Obroči letalskih motorjev so različnih vrst in so široko razširjeni, vključno z vodilnim zunanjim obročem, namestitvenim robom plašča zgorevalne komore in namestitvenim robom plašča, namestitvenim robom za naknadno zgorevanje, vpenjalnim obročem, sprednjim in zadnjim notranjim polobročem, blokom notranjega polobroča statorja, tesnilnim obročem, medstopenjski tesnilni obroč, notranji tesnilni obroč, jedrni labirintni obroč, zunanji labirintni obroč itd., imajo predvsem vlogo ležaja, tesnjenja, pritrditve in povezovanja glede na različne dele. Ki nosijo aksialno silo in igrajo vlogo obroča - tako kot izbira prostega kovanja ali valjanega obroča, visoke hitrosti in visoke temperature, razmere obroča so večinoma tlačno kovanje. Materiali za odkovke obročev, ki se običajno uporabljajo za nerjavno jeklo, vzmetno jeklo, superzlitino, titanovo zlitino.
Ohišje motorja je pomembna podpora, prenos sile in zadrževalna struktura. Ohišja motorjev lahko glede na obliko razdelimo na obročasta ohišja in škatlasta ohišja, med katerimi so škatlasta ohišja zaradi kompleksnih oblik večinoma uliti surovci. Obročasto ohišje vključuje ohišje za dovod zraka, ohišje ventilatorja, ohišje kompresorja, ohišje turbine itd., Ki je nosilna komponenta motorja in se pogosto uporablja pri kovanju surovcev. Materiali za kovanje ohišja obroča motorja vključujejo zlitino Al-Mg, titanovo zlitino in superzlitino. Ohišja iz zlitine Al-Mg so večinoma odprte ali celostne strukture z enakim premerom in veliko debelino stene, ki so težke in zapletene v procesnem toku. Ohišja iz titanovih zlitin in superzlitin so večinoma odprta ali integralna obročasta ohišja s tankostensko varjeno strukturo, ki so lahka, slabo togost in zahtevna za obdelavo.
Odkovki diska motorja so predvsem disk ventilatorja, disk kompresorja in turbinski disk, materiali pa so predvsem titanove zlitine in deformirane superzlitine. Letalski motorji vsebujejo veliko število kolutnih delov, ki so večinoma odkovki. Kot vrtljivi deli dolgo časa delujejo pod visoko temperaturo, visokim pritiskom in alternativno obremenitvijo, kar ima visoke zahteve glede postopka kovanja in materialov. Glede na "Priročnik za letalsko proizvodnjo" je delovna hitrost delov diska nad 10000r/min, delovna temperatura turbinskega diska pa je 500-800 stopinj. Delovna temperatura diska kompresorja 0-430 stopinj. Kovanje diska motorja lahko razdelimo na disk ventilatorja, disk kompresorja in kovanje turbinskega diska glede na različne dele uporabe. Običajni materiali diska kompresorja vključujejo visoko trdno aluminijevo zlitino, titanovo zlitino in superzlitino na osnovi niklja. Nekateri odkovki diska se uporabljajo za obdelavo celotnega diska rezila. Turbinski disk je v glavnem izdelan iz deformirane superzlitine. Turbo disk iz praškaste superzlitine, kovan s tehnologijo vročega izostatičnega stiskanja, se pogosto uporablja v novih letalskih motorjih.
Kovane lopatice se uporabljajo predvsem v ventilatorjih motorjev in kompresorjih. Materiali so predvsem titanove zlitine, aluminijeve zlitine in superzlitine. Rezilo letalskega motorja ima veliko vrst, veliko količino, zapleteno obliko in visoke zahteve glede učinkovitosti materiala. Glede na "Aviation Manufacturing Manual" predstavlja delovna obremenitev proizvodnje rezil več kot 30 odstotkov celotnega dela pri proizvodnji motorjev, oblikovanje rezil pa igra pomembno vlogo pri proizvodnji motorjev. Kovanje lamele spada med odkovke z dolgimi gredi, ki se večinoma uporabljajo v ventilatorjih in kompresorjih. Glede na dopust enostranske obdelave površine profila rezila ga lahko razdelimo na rezilo za navadno kovanje, rezilo za majhno rezilo za kovanje, rezilo za polprecizno kovanje in rezilo za natančno kovanje. Materiali rezil za kovanje vključujejo nerjaveče jeklo, aluminijeve zlitine, titanove zlitine in superzlitine, materiali rezil za natančno kovanje pa vključujejo predvsem aluminijeve zlitine in titanove zlitine.
Izguba kovanja gredi motorja je hitra, glede na funkcijo se lahko razdeli na visokotlačno kompresorsko gred, nizkotlačno kompresorsko gred, ventilatorsko gred, visokotlačno vrtinčno gred, nizkotlačno vrtinčno gred itd., glede na konfiguracijo gredi lahko razdelimo na gred z votlo dolgo gredjo, gred z leakom, gred bobna. Surovi deli gredi so večinoma izdelani s postopkom kovanja, ki je razmeroma velik in ima značilnosti večstopenjskega spremenljivega prereza ter zahteva visoko trdnost in žilavost. Glavni odkovki gredi letalskega motorja so visokotemperaturna zlitina in visoko trdno jeklo, material zadnje osi visokotlačne turbine pa je predvsem deformacijska visokotemperaturna zlitina.
Obstaja veliko vrst in široka razširjenost majhnih in srednjih komponent v motorju, za katere je značilno, da proizvodnja ne potrebuje velike opreme, število posameznih delov motorja pa je veliko, vendar je število majhno. Majhne in srednje velike komponente, katerih surovci so kovani ali prosto kovani, vključujejo bate in komponente, nosilce ležajev, tesnilne dele (vključno z zračnimi tesnilnimi in oljnimi tesnilnimi rokavi), konektorje (kot so sklopke itd.), podporne nosilce (povezovalne motorje in letalo), premični konektorji, stikalni deli (kot je preklopni sedež hidravlične črpalke), ohišje šob itd. Materialna uporaba odkovkov motorjev se razlikuje glede na mesto uporabe, vključno z nerjavnim jeklom, aluminijevo zlitino, titanovo zlitino, superzlitino itd. .
