1. Zrakoplovno kovanje važan je kamen temeljac za podršku poboljšanju performansi zrakoplova i motora. Zrakoplovno kovanje pripada vrhunskoj proizvodnoj industriji i podržava nadogradnju i iteraciju zrakoplova i zrakoplovnih motora. Kovanje je kombinacija metalnih materijala, tehnologije i opreme, zrakoplovno kovanje u ova tri aspekta znatno je veće od običnih zahtjeva za kovanjem, zrakoplovno kovanje nalazi se u industriji kovanja na najvišim visinama. Što se tiče materijala, zrakoplovni otkovci općenito biraju visoku specifičnu čvrstoću, specifičnu krutost materijala, široko se koriste legure titana, legure za visoke temperature i drugi materijali koji se teško deformiraju.
S kraja procesa, u usporedbi s običnim kovanjem koje se koristi u industriji proizvodnje strojeva, zrakoplovno kovanje zahtijeva veću preciznost i kvalitetu. Napredne tehnologije kovanja kao što su tehnologija integralnog oblikovanja, tehnologija izotermalnog kovanja i tehnologija preciznog valjanja sve se više koriste. S gledišta opreme, zrakoplovno kovanje zahtijeva veliku opremu za kovanje kako bi se postigla deformacija metala.
Prema statusu proizvodnje i trendu razvoja velikih zrakoplovnih kovanih dijelova, težina kovanih dijelova čini oko 20-35 posto težine strukture tijela zrakoplova i 30-45 posto težine strukture motora , koji je ključni dio zrakoplova i njegove strukture tijela motora. Vrsta njegove strukture, izvedba i kvaliteta materijala, trošak proizvodnje jedan je od važnih čimbenika koji određuju izvedbu, pouzdanost, životni vijek i ekonomičnost zrakoplova i motora.
Zrakoplovno kovanje nalazi se u sredini industrijskog lanca i ključna je karika zrakoplovne proizvodnje. Uzvodni industrijski lanac proizvodnje zrakoplova i zrakoplovnih motora sastoji se od raznih dobavljača sirovina, uključujući superlegure, legure titana, legure aluminija, čelik visoke čvrstoće i druge metalne materijale. Kovačka poduzeća koriste opremu za kovanje za preradu sirovina u metalne otkivke s izvrsnim mehaničkim svojstvima na temelju određenih procesa, a proizvodi se isporučuju u glavnu tvornicu motora radi provjere kvalitete. Kvalificirani proizvodi predaju se proizvođaču strojne obrade i konstrukcijskih dijelova na sklapanje u konstrukcijske dijelove, a završnu montažu izvodi tvornica glavnih motora.
Pod integriranim i preciznim razvojem, dopuštenje za strojnu obradu otkivaka postupno se smanjuje, a dodana vrijednost i važnost otkivaka dodatno se poboljšavaju. Pod pretpostavkom poboljšanja performansi nove generacije materijala, proces integralnog oblikovanja je široko korišten, a integralno kovanje kao ključna tehnologija je popularizirano. Prema "svjetskim karakteristikama tehnologije zrakoplovne proizvodnje i istraživanju trendova razvoja", tehnologija integralnog oblikovanja može smanjiti desetke ili čak stotine dijelova u 1 ili nekoliko dijelova, smanjiti segment i kasniju operaciju zavarivanja, ali također uvelike smanjiti kvalitetu strukture, smanjiti otpad od obrade, smanjiti troškove montaže. U usporedbi s običnim kovanjem, dopuštenje strojne obrade stroja za precizno kovanje značajno je smanjeno, što može smanjiti kasniji proces strojne obrade. Prema "Primjena i razvoj tehnologije oblikovanja preciznim kovanjem", tehnologija oblikovanja preciznim kovanjem može se primijeniti za završnu obradu, kako bi se realizirala upotreba tehnologije kovanja koja bi zamijenila postupak grube strojne obrade. S postupnim poboljšanjem točnosti kovanja, ili će zamijeniti dio tradicionalne strojne obrade kao što je zavarivanje, važnost kovanja će se dodatno povećati, dok će se dodana vrijednost kovanja povećati.
2. kovanje strukture tijela: ključni dijelovi ležaja zrakoplova, integrirani trend kovanja
Otkovci se uglavnom koriste u trupu, krilu, repu, stajnom trapu i drugim ključnim strukturnim dijelovima u strukturi tijela. Zbog dobrih svojstava ležaja, otkovci se naširoko koriste u strukturi tijela, uključujući ključne dijelove ležaja u glavnim dijelovima trupa, krila, repa i stajnog trapa. Prema radnim karakteristikama različitih dijelova različiti su i primijenjeni materijali. U smjeru razvoja tehnologije, značajan je trend razvoja integriranog kovanja otkivaka napredne konstrukcije tijela zrakoplova.
Dijelovi trupa su ključni nosivi dijelovi zrakoplova, a materijali za kovanje trupa su uglavnom legura aluminija i legura titana. Trup je važan dio zrakoplova, temelj je snage cijelog zrakoplova, njegova unutarnja struktura uglavnom se sastoji od poprečnog okvira i uzdužnog nosača. Odstojni okvir je podijeljen na obični okvir i okvir za pojačanje. Obični okvir služi za održavanje oblika poprečnog presjeka trupa. Armaturni okvir također nosi silu mase i druge dijelove. Opterećenje na zglobu prenosi se na strukturu trupa. Koncentrirana sila se raspršuje i prenosi na oplatu trupa.
Prema Istraživanju o mehanizmu deformacije strojne obrade i predviđanju sastavnih strukturnih dijelova zrakoplova od aluminijske legure, udio titanijske legure u zrakoplovima visoke manevarske sposobnosti značajno je povećan, ali se aluminijska legura široko koristi u civilnim velikim zrakoplovima. Prema "Uvodu u titan za konstrukciju naprednih borbenih zrakoplova", trup F-15 može se podijeliti u tri dijela. Glavni strukturni materijali prednjeg kraja, uključujući kupolu, kokpit i odjeljak za elektroničku opremu, su aluminijske legure. Prednja tri okvira srednjeg kraja izrađena su od legure aluminija, tri stražnja okvira su od legure titana, a stražnji kraj izrađen je od legure titana.
Krilo i rep osiguravaju uzgon i kontrolu smjera zrakoplova. Materijali za kovanje krila i repa uglavnom su legura aluminija i legura titana. Glavna funkcija krila je osigurati uzgon za zrakoplov. Često se koristi za ugradnju stajnog trapa, motora i drugih komponenti. Unutrašnjost se uglavnom koristi za skladištenje glavnog stajnog trapa ili prijevoz goriva. Rep se uglavnom koristi za osiguranje ravnoteže i stabilnosti zrakoplova uzdužno i poprečno, kao i za ostvarivanje uzdužne i rutne kontrole zrakoplova. Unutarnje komponente krila općenito uključuju uzdužni SPAR krila, nosač, rebro i poprečno rebro krila, među kojima je SPAR krila glavna komponenta uzdužnog naprezanja krila. Materijali za kovanje krila su uglavnom legura aluminija i legura titana. Napredni vojni zrakoplovi uglavnom koriste otkivke od legure titana. Prema Titanium Overview for Advanced Fighter Structure Manufacturing, prednja greda, ravna osovina repnog rotora, donja uzdužna greda, nosač motora i repni zglob krila F22 su svi otkovci od legure titana.
Unutarnja struktura stajnog trapa je složena, a materijal za kovanje stajnog trapa je uglavnom čelik ultra visoke čvrstoće. Stajni trap jedan je od glavnih konstrukcijskih dijelova zrakoplova, koji služi za klizanje, klizanje, kretanje i parkiranje na zemlji ili vodi tijekom polijetanja i slijetanja. Stajni trap modernih zrakoplova je složeni mehanički uređaj koji uključuje amortizer, stup sile, kotač, kočnicu, mehanizam za uvlačenje i neke druge sustave. S povećanjem opterećenja modernih zrakoplova povećava se i stajni trap. Otkovci igraju važnu pomoćnu ulogu u sustavu stajnog trapa. Materijali za kovanje stajnog trapa uglavnom su čelici visoke čvrstoće. Prema "Application Status and Prospect of Ultra-high strength Steel for Aircraft Landing Gear", više od 95 posto svjetskih zrakoplovnih stajnih trapova izrađeno je od čelika ultra-visoke čvrstoće.
Napredni helikopterski kompozitni materijali naširoko se koriste, a glavni dijelovi tijela su dijelovi stajnog trapa i prijenosa. Kompozitni materijali naširoko se koriste u helikopterima od 1970-ih, u početku su se koristili u sekundarnim mehanizmima kao što je koža, a naširoko su se koristili u glavnim strukturnim komponentama kao što su okvir i stringer nakon 1990-ih. Prema Primjeni i razvoju kompozitnih materijala u helikopterima, taktički transportni helikopter NH-90 troši 95 posto kompozitnih materijala, a samo su platforma pogonske kabine i pregrada i dalje izrađeni od metalnih dijelova. Raspon primjene otkovaka u tijelu helikoptera je mali, uglavnom za dio sustava rotora helikoptera (uključujući osovinu, središnje dijelove i konektore) i stajnog trapa, među kojima veliki središnji dijelovi glavčine helikoptera pripadaju super velikim otkovcima, materijal je uglavnom legura titana.
3. Otkovci motora: raznolika struktura i široka distribucija, s naglaskom na primjenu materijala koji se teško deformiraju
Otkovci se široko koriste u zrakoplovnim motorima, koji uglavnom igraju ulogu ležaja, prijenosa i zadržavanja. Budući da kovanje može značajno poboljšati performanse metalnih materijala, otkivci se naširoko koriste u zrakoplovnim motorima, koji se mogu podijeliti na hladni dio, vrući dio i dodatke prema dijelovima primjene, te disk, prsten (uključujući dio kućišta), osovinu , otkivke oštrica i male i srednje konstrukcijske dijelove prema različitim procesima i oblicima. Zbog upotrebe vatrostalnih materijala u zrakoplovnim motorima javlja se tehnologija izotermalnog kovanja.
Prstenovi za zrakoplovne motore su mnogo vrsta i široko su rasprostranjeni, uključujući vodeći vanjski prsten, rub za ugradnju plašta komore za izgaranje i rub za ugradnju plašta, rub za ugradnju naknadnog izgaranja, stezni prsten, prednji i stražnji unutarnji poluprsten, blok unutarnjeg poluprstena statora, brtveni prsten, međufazni brtveni prsten, unutarnji brtveni prsten, jezgreni labirintski prsten, vanjski labirintski prsten itd., uglavnom igraju ulogu ležaja, brtvljenja, pričvršćivanja i povezivanja prema različitim dijelovima. Koji nose aksijalnu silu i igraju ulogu prstena - poput izbora slobodnog kovanja ili valjanog prstena, velika brzina, uvjeti visoke temperature prstena uglavnom su kovanje pod pritiskom. Otkovci prstena koji se obično koriste kao materijali za nehrđajući čelik, čelik za opruge, superlegure, legure titana.
Kućište motora važna je struktura za potporu, prijenos sile i zadržavanje. Kućišta motora po obliku se mogu podijeliti na prstenasta i kutijasta kućišta, među kojima su kutijasta kućišta zbog složenih oblika većinom lijevani proizvodi. Prstenasto kućište uključuje kućište dovoda zraka, kućište ventilatora, kućište kompresora, kućište turbine itd., koje je nosiva komponenta motora i naširoko se koristi u kovanju sirovina. Materijali za kovanje kućišta prstena motora uključuju leguru Al-Mg, leguru titana i superleguru. Kućišta od Al-Mg legure uglavnom su otvorene ili cjelovite konstrukcije jednakog promjera i velike debljine stjenke, velike težine i kompliciranog tijeka procesa. Kućišta izrađena od legure titana i superlegure su uglavnom otvorena bočna ili integralna prstenasta kućišta sa tankostjenskom zavarenom strukturom, koja su male težine, slabe krutosti i teška za obradu.
Otkovci diskova motora uglavnom su disk ventilatora, disk kompresora i turbinski disk, a materijali su uglavnom legura titana i deformirana superlegura. Zrakoplovni motori sadrže veliki broj disk dijelova, od kojih su većina otkovci. Kao rotirajući dijelovi, dugo rade pod visokom temperaturom, visokim tlakom i alternativnim opterećenjem, što ima visoke zahtjeve na proces kovanja i materijale. Prema "Priručniku za proizvodnju zrakoplova", radna brzina dijelova diska je iznad 10000 o/min, a radna temperatura diska turbine je 500-800 stupnjeva. Radna temperatura diska kompresora 0-430 stupnjeva. Kovanje diskova motora može se podijeliti na diskove ventilatora, diskove kompresora i turbinskih diskova prema različitim dijelovima primjene. Uobičajeni materijali diskova kompresora uključuju leguru aluminija visoke čvrstoće, leguru titana i superleguru na bazi nikla. Neki otkivci diska koriste se za obradu cijelog diska s oštricom. Disk turbine uglavnom je izrađen od deformirane superlegure. Turbo disk od superlegure u prahu kovan tehnologijom vrućeg izostatičkog prešanja naširoko se koristi u novim zrakoplovnim motorima.
Kovane lopatice uglavnom se koriste u ventilatorima motora i kompresorima. Materijali su uglavnom legura titana, legura aluminija i superlegura. Lopatica zrakoplovnog motora ima mnogo vrsta, veliku količinu, složen oblik i zahtjeve za visokim učinkom materijala. Prema "Priručniku za zrakoplovnu proizvodnju", radno opterećenje proizvodnje lopatica čini više od 30 posto ukupnog rada u proizvodnji motora, a oblikovanje lopatica igra važnu ulogu u proizvodnji motora. Otkivci s lopaticama spadaju u otkivke duge osovine, koji se najviše koriste u ventilatorima i kompresorima. Prema dopuštenju jednostrane strojne obrade površine profila oštrice, može se podijeliti na običnu oštricu za kovanje, malu rezidualnu oštricu za kovanje, oštricu za poluprecizno kovanje i oštricu za precizno kovanje. Materijali za oštrice za kovanje uključuju nehrđajući čelik, leguru aluminija, leguru titana i superlegure, a materijali za oštrice za precizno kovanje uglavnom uključuju leguru aluminija i leguru titana.
Gubitak kovanja osovine motora je brz, prema funkciji se može podijeliti na visokotlačno vratilo kompresora, niskotlačno vratilo kompresora, vratilo ventilatora, visokotlačno vrtložno vratilo, niskotlačno vrtložno vratilo itd., prema konfiguraciji vratila može se podijeliti na osovina šuplje duge osovine, osovina rukavca, osovina bubnja. Obrada dijelova osovine uglavnom se izrađuje postupkom kovanja, koji je relativno velikih dimenzija i ima karakteristike višestupanjskog promjenjivog presjeka, a zahtijeva visoku čvrstoću i žilavost. Glavni otkovci vratila zrakoplovnog motora su visokotemperaturna legura i čelik visoke čvrstoće, a materijal stražnje osovine visokotlačne turbine uglavnom je deformacijska visokotemperaturna legura.
Postoje mnoge vrste i široka rasprostranjenost malih i srednjih komponenti u motoru, koje karakterizira činjenica da za proizvodnju nije potrebna velika oprema, a broj pojedinačnih dijelova motora je velik, ali je mali broj. Male i srednje komponente čiji su proizvodi izrađeni od kovanja ili slobodnog kovanja uključuju klipove i komponente, nosače ležajeva, dijelove za brtvljenje (uključujući čahure za brtvljenje zraka i ulja), konektore (kao što su spojnice, itd.), potporne nosače (spojne motore i zrakoplov), pokretni konektori, dijelovi sklopke (kao što je sjedište sklopke hidrauličke pumpe), kućište mlaznice, itd. Materijalna primjena otkovaka motora razlikuje se ovisno o mjestu uporabe, uključujući nehrđajući čelik, leguru aluminija, leguru titana, superleguru i tako dalje .
