航空鈦合金緊固件生產(chǎn)加工探討與應(yīng)用
進(jìn)入21世紀(jì)，航空航天展現(xiàn)出更加廣闊的發(fā)展前景，高水平或超高水平的航空航天活動更加頻繁，其作用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域本身，對政治、經(jīng)濟(jì)、軍事以至人類社會生活都會產(chǎn)生更廣泛和更深遠(yuǎn)的影響。
應(yīng)該指出，航空航天事業(yè)所取得的巨大成就，與航空航天材料技術(shù)的發(fā)展和突破是分不開的，而鈦合金因強(qiáng)度高、表面質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)在航空領(lǐng)域具有無可取代的地位。
鈦合金緊固件，一般需要進(jìn)行固溶時效熱處理，從而保證其滿足660MPa的抗剪強(qiáng)度以及1100MPa的抗拉強(qiáng)度性能要求，
鈦合金制造的緊固件要對其進(jìn)行詳細(xì)的檢查，除了觀察外觀是否存在損毀，還要對其進(jìn)行機(jī)械性能以及冶金的檢查鈦合金緊固件具有嚴(yán)格的材料標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)量、性能標(biāo)準(zhǔn)和要求，
鈦合金緊固件的加工技術(shù)條件要與AMS4967標(biāo)準(zhǔn)（絲材、退火、鍛件和環(huán)形件、可熱處理的鈦合金棒材）中提出的相關(guān)要求相符合，該標(biāo)準(zhǔn)在材料的公差、尺寸、金相、外
觀、缺陷控制、以及機(jī)械性能等方面均有明確的標(biāo)準(zhǔn)要求和性能要求。
1.鈦合金緊固件加工中存在的問題
腐蝕問題。在進(jìn)行鈦合金緊固件的安裝時容易形成一定間隙，這樣在金屬空襲之間就會有表面涂料流入，從而導(dǎo)致了緊固件在生產(chǎn)過程當(dāng)中容易受到服飾。后續(xù)使用過程中，連接緊密性就會受到影響。鈦合金材料的抗腐蝕性能的主要原因是其表面有一層防護(hù)性氧化膜。這層膜能夠有效保護(hù)材料內(nèi)部的鈦合金不被氧化，從而提高鈦合金材料的耐腐蝕性能。
車削加工中存在的問題。鈦合金材料屬難加工材料，導(dǎo)熱性很差。加工過程中產(chǎn)生的熱不會通過零件和機(jī)床結(jié)構(gòu)擴(kuò)散，而是集中在切削區(qū)，存在著較強(qiáng)的缺口敏感性，可能導(dǎo)致崩刃和變形；而刀刃變鈍則會產(chǎn)生甚至更高的熱量并進(jìn)一步降低刀具壽命切削過程中產(chǎn)生的高溫還會引起工件不斷硬化，這種現(xiàn)象會影響鈦的表面完整性，并可能導(dǎo)致零件的幾何精度不精確，并嚴(yán)重降低其疲勞強(qiáng)度一般來說，在合理的機(jī)械加工條件中，車削工序并不困難，如果是對于大批量生產(chǎn)、連續(xù)切削、以及金屬去除量比較大的切削，需要采用硬質(zhì)合金刀具；而在成型切削或切斷時需要對鋼刀具進(jìn)行合理調(diào)整，必要時采用金屬陶瓷刀具。
鈦合金緊固件機(jī)械加工的精密度問題。對于機(jī)械的精密度要求會更高。在機(jī)械生產(chǎn)的時候，由于刀具每一次生產(chǎn)過程當(dāng)中都是處于工作磨損狀態(tài)，而且根據(jù)程序來進(jìn)行校準(zhǔn)，鈦合金緊固件的密度更高，刀具在加工過程當(dāng)中很容易受到磨損，在磨損的狀態(tài)之下，刀具仍然按照程序進(jìn)行加工， 就很容易造成緊密件在加工過程當(dāng)中的精密度受到影響。如果緊固件的精密度在整個加工過程當(dāng)中精密度沒有嚴(yán)格控制在誤差范圍之內(nèi)，在使用的過程當(dāng)中不能夠把 鈦合金和其他材料緊密連接，從而對于后面的使用有一定的影響，提升鈦合金緊固件在機(jī)械加工生產(chǎn)過程當(dāng)中的精度是生產(chǎn)過程當(dāng)中需要克服的一大難題。例如圖所展示的緊固件工藝產(chǎn)品就是在高精密度的生產(chǎn)車間做出來的產(chǎn)品，這種產(chǎn)品的連接性能更佳。
2.加工鈦合金緊固件的工藝訣竅
采用正角型幾何形狀的刀片，以減少切削力、切削熱和工件的變形；保持刀片刃口鋒利，鈍的刀具是熱集結(jié)和磨損的原因，容易導(dǎo)致刀具失效。
保持恒定的進(jìn)給以避免工件的硬化，在切削過程中刀具要始終處于進(jìn)給狀態(tài)，銑削時徑向吃刀量ae應(yīng)為半徑的30%。
采用高壓大流量切削液，以保證加工過程的熱穩(wěn)定性，防止因溫度過高導(dǎo)致工件表面變性和刀具損壞。
盡可能在鈦合金最軟的狀態(tài)加工，因?yàn)榇阌埠蟛牧献兊酶y加工，熱處理提高了材料的強(qiáng)度。
使用大的刀尖圓弧半徑或倒角切入，盡可能把更多的刀刃進(jìn)入切削。這可以減少每一點(diǎn)的切削力和熱量，防止局部破損。在銑削鈦合金時，各切削參數(shù)中切削速度對刀具壽命
vc的影響最大，徑向吃刀量（銑削深度）ae次之。
3.航空中的應(yīng)用
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，鈦合金緊固件在飛機(jī)上被廣泛使用。
我國國產(chǎn)C919飛機(jī)每架約需鈦合金緊固件20萬件，要完成首批100架啟動訂單就需要2000萬件鈦合金緊固件。
按計(jì)劃2018年年產(chǎn)150架大飛機(jī)計(jì)算的話，每年就需要3000萬件鈦合金緊固件。鈦合金緊固件發(fā)展?jié)摿薮螅袌霭l(fā)展前景十分看好。
近年來，我國航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展，對航空緊固件的需求急劇增加。
此外，我國大飛機(jī)的制造已經(jīng)取得很大的進(jìn)步，雖然距2014年首飛還有一段時間，可在2010年年底的航展會上已經(jīng)獲得了100架的啟動訂單，要完成這些訂單對鈦合金緊固件的需求巨大，鈦合金緊固件的市場前景十分看好。
為保證航空航天器具的連續(xù)安全飛行，對鈦緊固件要求極高。尤其是商用飛機(jī)投入運(yùn)營后要運(yùn)行二三十年，并每天十幾小時的連續(xù)不間斷飛行，對緊固件的要求甚至高于航天用標(biāo)準(zhǔn)，鈦合金緊固件可滿足上述需求。
另外，鈦合金緊固件可以大大減輕飛機(jī)的自身重量，不僅可以提高飛機(jī)性能，還能降低使用成本，Z主要的是可是降低油耗。
如此優(yōu)良的性能必然在飛機(jī)制造中被廣泛應(yīng)用，當(dāng)前困擾它發(fā)展的主要問題就是鈦合金材料。
機(jī)械行業(yè)分析指出，我國是一個緊固件生產(chǎn)大國，產(chǎn)量連續(xù)多年居世界首位，但我國并不是一個緊固件生產(chǎn)強(qiáng)國。
我國產(chǎn)的緊固件多是低端、低附加值的產(chǎn)品，航空緊固件等高端固件的市場份額較低，產(chǎn)品種類、規(guī)格都十分有限，相關(guān)技術(shù)及生產(chǎn)還有待提高。
最近這幾年的鈦合金材料廣泛運(yùn)用，離不開創(chuàng)新驅(qū)動，離不開國家的宏大規(guī)劃。
隨著鈦合金加工成本的不斷下降，未來其在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用會越來越廣泛。
隨著我國航空工業(yè)的迅速發(fā)展及對飛行器性能要求的不斷提高，未來高性能航空緊固件對其制造鈦合金材料提出了更高強(qiáng)度、更高斷裂韌性、更高疲勞性能要求。
來源：搜鈦網(wǎng)
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