航空用チタン合金鍛造品の製造・加工の考察と応用
21 世紀に入り、航空宇宙分野はより広範な発展の見通しを示しています。高度または超高度な航空宇宙活動はますます頻繁になり、その役割は科学技術の分野をはるかに超えて、政治、経済、軍事、さらには人間の社会生活にも影響を与えることになります。より広範囲で広範囲にわたる影響。
航空宇宙産業の偉大な成果は、航空宇宙材料技術の発展と進歩と切り離せないものであり、チタン合金は、高強度、軽量な表面品質などの利点により、航空宇宙分野においてかけがえのない地位を占めていることを指摘しておく必要があります。
グレード5チタン鍛造通常、660MPaのせん断強度と1100MPaの引張強度の要件を満たすために、溶体化時効熱処理が必要です。
チタン合金製のファスナーは詳細に検査する必要があります。外観に損傷がないかを観察するだけでなく、機械的特性や冶金検査も行う必要があります。チタン合金ファスナーには、厳格な材料基準、品質、性能基準および要件があります。 、
チタン合金ファスナーの加工技術条件は、AMS4967規格で提案されている関連要件（ワイヤー、焼きなまし、鍛造品およびリング、熱処理可能なチタン合金棒）に準拠する必要があります。位相、外観、欠陥管理、機械的特性に関して、明確な標準要件と性能要件があります。
1. チタン合金ファスナーの加工の問題点
腐食の問題。チタン合金のファスナーを取り付ける際、一定の隙間ができやすく、表面のコーティングが金属のエアストライクの間に流れ込み、製造プロセス中にファスナーが損傷しやすくなります。その後の使用中に、接続の堅さが影響を受けます。チタン合金材料の耐食性の主な理由は、その表面に保護酸化皮膜があることです。この皮膜層は材料内部のチタン合金を酸化から効果的に保護し、チタン合金材料の耐食性を向上させます。
旋削加工のトラブル。チタン合金材料は加工が難しく、熱伝導率が低いです。機械加工中に発生する熱は、部品や機械構造全体に拡散せず、ノッチの感度が高い切削ゾーンに集中し、チッピングや変形を引き起こす可能性があります。刃先が鈍くなるとさらに高熱が発生し、工具寿命がさらに短くなります。 切削プロセス中に発生する高温は、ワークピースの継続的な硬化も引き起こします。この現象はチタンの表面の完全性に影響を及ぼし、部品の幾何学的精度が不正確になり、疲労強度が大幅に低下する可能性があります。一般的に言えば、適切な機械加工条件であれば、旋削加工は難しくありません。量産や連続切削、比較的切り屑量の多い切削の場合は超硬工具を使用する必要がありますが、そして、成形切断または切断には、鋼製工具を使用する必要があります。適切な調整を行い、必要に応じてサーメット ナイフを使用してください。
チタン合金ファスナーの加工精度。機械に対する精度の要求はさらに高くなるでしょう。機械生産では、各生産工程で工具が作業摩耗状態にあり、プログラムに従って校正されるため、チタン合金製ファスナーの密度が高く、加工工程中に工具が摩耗しやすくなります。この状態でも工具はプログラムに従って加工されているため、加工中に小型部品の精度に影響を与えやすくなります。加工プロセス全体を通じて締結具の精度が誤差範囲内で厳密に管理されていない場合、使用プロセス中にチタン合金と他の材料をしっかりと接続することができず、その後の使用に一定の影響を及ぼします。チタン合金ファスナーの機械加工生産工程における精度は、生産工程において克服しなければならない大きな問題です。例えば、写真にあるファスナークラフト製品は高精度の生産工場で作られた製品であり、この製品の接続性能はより優れています。
2. チタン合金ファスナーの加工技術ノウハウ
正角幾何学インサートを採用し、切削抵抗、切削熱、ワークの変形を軽減します。インサートの刃先を鋭利に保ちます。鈍い工具は熱の蓄積と摩耗の原因となり、工具の故障につながりやすくなります。
ワークの硬化を防ぐため、一定の送りを維持してください。切削プロセス中、工具は常に送り状態にある必要があります。フライス加工中の半径方向の切削 AE は半径の 30% である必要があります。
高圧かつ大流量の切削液を使用することで、加工プロセスの熱安定性を確保し、過度の温度によるワーク表面の変質や工具の損傷を防ぎます。
チタン合金は硬化すると加工しにくくなり、熱処理を行うことで強度が向上しますので、できるだけ柔らかい状態で加工するようにしてください。
大きなノーズ半径または面取りを使用して突っ込み、できるだけ多くの刃先をカットに入れます。これにより、各点での切削抵抗と熱が軽減され、局部的な破損を防ぐことができます。チタン合金のミーリング加工において、工具寿命 vc に最も大きな影響を与えるのは切削速度であり、次に径方向の切り込み量 (加工深さ) ae が影響します。
3. 航空分野への応用
データによると、チタン合金の留め具は航空機で広く使用されています。
中国製の C919 航空機にはそれぞれ約 200000 個のチタン合金ファスナーが必要で、最初の 100 機の始動注文を完了するには 2,000 万個のチタン合金ファスナーが必要です。
2018年の大型航空機年間生産計画150機によると、チタン合金製ファスナーは毎年3,000万個必要となる。チタン合金ファスナーの開発の可能性は非常に大きく、市場の発展の見通しは非常に有望です。
近年、中国の航空宇宙産業の急速な発展に伴い、航空用ファスナーの需要が大幅に増加しています。
さらに、中国の大型航空機製造は大きな進歩を遂げた。 2014年の初飛行までにはまだ時間がありますが、2010年末の航空ショーでは100機のスタートアップ受注を獲得しました。これらの受注を達成することが非常に重要です。合金ファスナーの需要は膨大であり、市場の見通しは非常に重要です。チタン合金ファスナーの開発は非常に有望です。
航空宇宙機器の継続的かつ安全な飛行を確保するために、チタン製ファスナーに対する要件は非常に高くなります。特に民間航空機は、運用開始後20～30年にわたり運用され、1日10時間以上継続的に飛行します。ファスナーに対する要件は航空宇宙規格よりもさらに高いです。チタン合金ファスナーは上記の要件を満たすことができます。
さらに、チタン合金の留め具は航空機自体の重量を大幅に軽減できるため、航空機の性能が向上するだけでなく、使用コストも削減できます。最も重要なことは燃料消費量を減らすことです。
この優れた性能は航空機製造に広く活用されるはずです。現在その開発を悩ませている主な問題は、チタン合金材料です。
機械産業の分析によると、中国はファスナー生産大国であり、その生産高は長年世界第1位であるが、中国はファスナー生産が強い国ではない。
中国製ファスナーの多くは低価格・低付加価値品です。航空用ファスナーなどの高級ファスナーの市場シェアは比較的低いです。製品の種類と仕様は非常に限られており、関連する技術と生産を改善する必要があります。
近年のチタン合金材料の普及は、技術革新の推進と国家の壮大な計画と切り離せないものとなっています。
チタン合金加工のコストは低下し続けるため、航空機構造へのチタン合金の適用は将来ますます広範囲になるでしょう。
中国の航空産業の急速な発展と航空機の性能要件の継続的な改善に伴い、将来の高性能航空宇宙用ファスナーには、チタン合金材料のより高い強度、より高い破壊靱性、およびより高い疲労性能が必要となります。
