什么是航空鍛造？國內外航空鍛造先進技術介紹

2022-02-11 14:49:23 作者：云閑 3670

什么是航空鍛造？

鑄造和鍛造是航空制造產業鏈中一道關鍵工序，主要是將鈦合金、高溫合金和高強鋼等金屬材料粗加工成毛坯件。產品的力學性能(強度、剛度、疲勞性能等)在這一工序中基本得以固化。

鍛造是在加壓設備及工(模)具的作用下，使坯料或鑄錠產生局部或全部的塑性變形，以獲得一定幾何尺寸、形狀的零件(或毛坯)并改善其組織和性能的加工方法。金屬材料經過鍛造加工后，形狀、尺寸穩定性好，組織均勻，纖維組織合理，具有較高的綜合力學性能。

航空鑄鍛是一種高附加值金屬加工工藝，許多鍛鑄造件生產難度大，專用化和定制化屬性突出。鍛造產品定價一般采用“原材料成本+加工費”的定價模式。鍛造行業具有顯著的規模效應，業務規模擴張帶來原材料成本占比提升，攤薄其余成本。

隨著產業升級和鍛鑄技術的不斷提高，近些年來我國開始從“鍛鑄大國”向“鍛鑄強國”邁進。鍛鑄產業的發展趨勢包含業務的轉型升級、專業化整合、產業鏈延伸，中國鍛鑄產業高端轉型的契機在于精密鑄造、大型鍛造和高性能材料的使用，而這些升級方向的核心應用場景又以航空航天市場為主，因此我國鍛鑄業高端轉型的重要突破口便是以航空及兩機為主的高附加值領域。

航空鍛造分類

航空鍛造分為模鍛、碾環和自由鍛三種：

什么是航空鍛造？國內外航空鍛造先進技術介紹

1.模鍛

又分為開式模鍛和閉式模鍛。金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內受壓變形而獲得鍛件。

2.輾環

是指通過專用設備輾環機生產不同直徑的環形零件;輾環實際上是徑向軋制，即通過軋制將帶孔的坯料，厚度輾薄，直徑擴大成環形零件。

3.自由鍛

適用于簡單形狀鍛件，操作靈活。指用簡單的通用性工具，或在鍛造設備的上、下砧鐵之間直接對坯料施加外力，使坯料產生變形而獲得所需的幾何形狀及內部質量的鍛件的加工方法。自由鍛往往也是模鍛和碾環的前置工序——制坯，所用工具和設備簡單，成本低，通用性好。

國內外航空鍛造先進技術介紹

1.熔模鑄造技術

F-22 機體結構中，鈦合金鑄件重量占比 7.1%，大約有 54 個鈦精密鑄件，在機翼前、后側位用量較高。在大型運輸機和民機領域，波音某機型儀表盤采用精鑄成型，重量減少 2.24kg，裝配工具減少 90%，時間由 180 小時減少為 20 小時，鉚釘數目減少 600 個，成本下降 50%。

2.等溫鍛造技術

采用等溫鍛造技術生產的高溫合金、鈦合金精鍛葉片，非加工面≥ 80%，尺寸精度可達0.01mm。美國、英國、法國和德國等歐洲國家航空發動機 90%以上的盤件采用等溫鍛造技術生產。

3.精密環軋技術

20 世紀 80 年代以來，美、俄、德、英、法等國家均采用精確輾軋技術用于生產高質量的壓氣機/渦輪機匣、燃燒室、密封環、安裝邊等精密環件，為現代高性能航空發動機的研制做出了重要貢獻。GE 公司采用精確輾軋技術生產的 CFM56 發動機 IN718 合金高筒薄壁環，晶粒度達到 ASTM-8 級以上，環件尺寸精度達到了環件外徑的 1‰，材料利用率達到 25%~30%。

4.大型復雜構件整體精鍛技術

國外先進軍用飛機上已有 40% 左右的結構重量為鈦合金構件，先進民航飛機上也有 10% 的結構重量為鈦合金構件。鈦合金整體結構件的應用可以有效降低飛機結構重量，增加發動機推重比，顯著提高飛行器的總體功能，已經成為第三、四代飛機生產技術的重要標志性技術之一。

內容來源：《航空鑄鍛行業專題：鑄國防利器鍛航空精兵-220208(33頁).pdf》

《航空發動機鍛造行業深度報告：軍民市場空間廣闊高壁壘賽道業績加速-211219(67頁).pdf》

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