1. 항공 단조는 항공기 및 엔진의 성능 향상을 지원하는 중요한 초석입니다. 항공 단조는 고급 제조 산업에 속하며 항공기 및 항공 엔진의 업그레이드 및 반복을 지원합니다. 단조는 금속 재료, 기술 및 장비의 조합이며, 이 세 가지 측면에서 항공 단조는 일반 단조 요구 사항보다 훨씬 높으며 항공 단조는 단조 산업에서 가장 높은 위치에 있습니다. 재료 끝에서 항공 단조는 일반적으로 높은 비강도, 재료의 비강성, 티타늄 합금, 고온 합금 및 기타 변형하기 어려운 재료를 널리 사용합니다.
항공 단조는 기계 제조 산업에서 사용되는 일반 단조에 비해 공정 끝에서 더 높은 정밀도와 품질이 요구됩니다. 일체형 성형 기술, 등온 단조 기술 및 정밀 압연 기술과 같은 고급 단조 기술이 더 널리 사용됩니다. 장비의 관점에서 항공 단조는 금속 변형을 달성하기 위해 대형 단조 장비가 필요합니다.
항공 대형 금형 단조부품의 생산현황 및 발전추세에 따르면 금형 단조부품의 중량은 항공기 차체 중량의 약 20-35%, 엔진구조 중량의 30-45%를 차지한다. , 항공기의 핵심 부품이자 엔진 본체 구조. 구조 유형, 재료 성능 및 품질, 제조 비용은 항공기 및 엔진의 성능, 신뢰성, 수명 및 경제성을 결정하는 중요한 요소 중 하나입니다.
항공 단조는 산업 체인의 중간에 위치하며 항공 제조의 핵심 연결 고리입니다. 항공기 및 항공 엔진 제조의 업스트림 산업 체인은 초합금, 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 고강도 강철 및 기타 금속 재료를 포함한 다양한 원자재 공급업체입니다. 단조업체는 단조설비를 이용하여 원료를 일정한 공정을 거쳐 기계적 성질이 우수한 금속단조품으로 가공하고, 제품은 엔진주공장으로 이송되어 품질검사를 받는다. 자격을 갖춘 제품은 구조 부품으로 조립하기 위해 가공 및 구조 부품 제조업체에 전달되고 최종 조립은 주요 엔진 공장에서 수행됩니다.
통합 및 정밀 개발에서 단조품의 가공 여유는 점차 감소하고 단조품의 부가가치와 중요성은 더욱 향상됩니다. 차세대 재료의 성능 향상을 전제로 일체형 성형 공정이 널리 사용되고 핵심 기술인 일체형 단조가 대중화되었습니다. "세계 항공 우주 제조 기술 특성 및 개발 동향 연구"에 따르면 일체형 성형 기술은 수십 또는 수백 개의 부품을 하나 또는 여러 부품으로 줄이고 세그먼트 및 후속 용접 작업을 줄일 수 있지만 구조 품질을 크게 저하시킬 수 있습니다. 처리 폐기물을 줄이고 조립 비용을 줄입니다. 일반 다이 단조에 비해 정밀 단조 기계의 가공 여유가 크게 줄어들어 후속 가공 공정을 줄일 수 있습니다. "정밀 단조 성형 기술의 응용 및 개발"에 따르면, 정밀 단조 성형 기술을 마무리 블랭크에 적용하여 거친 가공 공정을 대체하는 단조 기술의 사용을 실현할 수 있습니다. 단조 정확도가 점진적으로 향상되거나 용접과 같은 전통적인 가공 사업의 일부를 대체함에 따라 단조의 부가가치가 증가하면서 단조의 중요성이 더욱 높아질 것입니다.
2. 차체 구조 단조: 항공기 핵심 베어링 부품, 일체형 단조 트렌드
단조품은 주로 동체, 날개, 꼬리, 랜딩 기어 및 기타 차체 구조의 주요 구조 부품에 사용됩니다. 우수한 베어링 성능으로 인해 단조품은 동체의 핵심 베어링 부품, 날개, 꼬리 및 랜딩 기어 주요 부품을 포함하여 차체 구조에 널리 사용됩니다. 다른 부품의 작업 특성에 따라 적용되는 재료도 다릅니다. 기술 발전 방향에서 선진 항공기 동체 구조 단조 일체형 단조의 발전 추세가 눈에 띈다.
동체 부품은 항공기의 핵심 내 하중 부품이며 동체 단조 재료는 주로 알루미늄 합금과 티타늄 합금입니다. 동체는 항공기의 중요한 부분이며 전체 항공기의 힘의 기초이며 내부 구조는 주로 가로 프레임과 세로 대들보로 구성됩니다. 스페이서 프레임은 일반 프레임과 보강 프레임으로 나뉩니다. 일반 프레임은 동체의 단면 형상을 유지하는 데 사용됩니다. 보강 프레임은 또한 질량 힘 및 기타 부품을 전달합니다. 조인트의 하중은 동체 구조로 전달됩니다. 집중된 힘은 확산되어 동체 피부로 전달됩니다.
알루미늄 합금 항공기 일체형 구조 부품의 가공 변형 메커니즘 및 예측에 관한 연구에 따르면 고기동 항공기에서 티타늄 합금의 비율이 크게 증가하지만 민간 대형 항공기에는 알루미늄 합금이 널리 사용됩니다. "첨단 전투기 제작을 위한 티타늄 소개"에 따르면 F-15 동체는 세 부분으로 나눌 수 있습니다. 레이돔, 조종석 및 전자 장비 베이를 포함한 프런트 엔드의 주요 구조 재료는 알루미늄 합금입니다. 중간 끝의 전면 3개 프레임은 알루미늄 합금, 후면 3개 프레임은 티타늄 합금, 후면 끝은 전체 티타늄 합금 디자인입니다.
날개와 꼬리는 항공기의 양력과 방향 제어를 제공합니다. 날개와 꼬리 단조 재료는 주로 알루미늄 합금과 티타늄 합금입니다. 날개의 주요 기능은 항공기에 양력을 제공하는 것입니다. 랜딩 기어, 엔진 및 기타 구성 요소를 설치하는 데 자주 사용됩니다. 내부는 주로 메인 랜딩 기어를 보관하거나 연료를 운반하는 데 사용됩니다. 꼬리는 주로 항공기 세로 및 가로의 균형과 안정성을 보장하고 항공기의 세로 및 경로 제어를 실현하는 데 사용됩니다. 날개의 내부 구성 요소는 일반적으로 세로 날개 SPAR, 거더, 웹 및 가로 날개 리브를 포함하며 그중 날개 SPAR은 날개의 주요 세로 응력 구성 요소입니다. 날개 단조 재료는 주로 알루미늄 합금과 티타늄 합금입니다. 고급 군용 항공기는 대부분 티타늄 합금 단조품을 사용합니다. Advanced Fighter Structure Manufacturing을 위한 Titanium Overview에 따르면 F22 날개의 전방 빔, 플랫 테일 로터 샤프트, 하부 종방향 빔, 엔진 브래킷 및 테일 조인트는 모두 티타늄 합금 단조품입니다.
랜딩기어의 내부구조는 복잡하고 랜딩기어의 단조재료는 주로 초고장력강이다. 랜딩기어(Landing Gear)는 항공기의 주요 구조부 중 하나로서 이착륙시 지상이나 수상에서 활주, 활주, 이동, 주차하는데 사용된다. 현대 항공기의 랜딩 기어는 충격 흡수 장치, 힘 기둥, 휠, 브레이크, 수축 메커니즘 및 기타 시스템을 포함하는 복잡한 기계 장치입니다. 현대 항공기의 하중이 증가함에 따라 랜딩 기어도 증가합니다. 단조품은 랜딩 기어 시스템에서 중요한 지원 역할을 합니다. 랜딩 기어 단조 재료는 주로 고강도 강철입니다. '항공기 랜딩기어용 초고장력강 적용현황 및 전망'에 따르면 전 세계 항공기 랜딩기어의 95% 이상이 초고장력강으로 제작된다.
첨단 헬리콥터 복합재료가 널리 사용되고 있으며, 본체 단조 부품은 랜딩기어와 트랜스미션 부품이다. 복합재료는 1970년대부터 헬리콥터에 널리 사용되어 왔으며, 처음에는 외피와 같은 2차 기구에 사용되었고, 1990년대 이후에는 프레임 및 스트링거와 같은 주요 구조 부품에 널리 사용되었다. 헬리콥터의 복합 재료 응용 및 개발에 따르면 NH-90 전술 수송 헬리콥터는 복합 재료의 95%를 소비하며 동력 캐빈 플랫폼과 격벽만 여전히 금속 부품으로 만들어집니다. 헬리콥터 본체의 단조품 적용 범위는 작으며 주로 헬리콥터 로터 시스템 (축, 중앙 부품 및 커넥터 포함) 및 랜딩 기어의 일부에 적합하며 그 중 대형 헬리콥터 허브 중앙 부품은 초대형 단조품에 속하며 재료는 주로 티타늄 합금.
3. 엔진 단조품 : 다양한 구조와 넓은 분포, 변형하기 어려운 재료의 적용 강조
단조품은 항공 엔진에 널리 사용되며 주로 베어링, 전달 및 포함 역할을 합니다. 단조는 금속재료의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있기 때문에 단조품은 항공기 엔진에 널리 사용되며 적용부위에 따라 콜드엔드, 핫엔드, 악세서리로 구분되며, 디스크, 링(케이싱의 일부 포함), 샤프트 , 블레이드 단조 및 다양한 공정 및 모양에 따른 중소형 구조 부품. 항공 엔진에 내화 재료를 사용하기 때문에 등온 다이 단조 기술이 등장합니다.
항공기 엔진 링은 가이드 외부 링, 연소실 재킷 설치 가장자리 및 재킷 설치 가장자리, 애프터 버너 설치 가장자리, 클램프 링, 전면 및 후면 내부 하프 링, 고정자 내부 하프 링 블록, 밀봉 링, 중간 밀봉 링, 내부 밀봉 링, 코어 미로 링, 외부 미로 링 등은 주로 다른 부분에 따라 베어링, 밀봉, 고정 및 연결 역할을 합니다. 자유 단조 또는 압연 링의 선택과 같이 축 방향 힘을 견디고 링의 역할을 하는 것은 링의 고속, 고온 조건이 대부분 다이 단조입니다. 링 단조품은 스테인리스강, 스프링강, 초합금, 티타늄 합금에 일반적으로 사용되는 재료입니다.
엔진 케이싱은 중요한 지지대, 힘 전달 및 봉쇄 구조입니다. 엔진 케이싱은 모양에 따라 링 케이싱과 박스 케이싱으로 나눌 수 있으며, 그 중 박스 케이싱은 복잡한 형상으로 인해 대부분 주조 블랭크입니다. 환형 케이싱은 공기 흡입 케이싱, 팬 케이싱, 압축기 케이싱, 터빈 케이싱 등을 포함하며 엔진의 내 하중 구성 요소이며 단조 블랭크에 널리 사용됩니다. 엔진 링 케이싱 단조 재료에는 Al-Mg 합금, 티타늄 합금 및 초합금이 포함됩니다. Al-Mg 합금으로 만들어진 케이스는 대부분 동일한 직경과 큰 벽 두께를 가진 개방형 또는 일체형 구조로 무게가 무겁고 공정 흐름이 복잡합니다. 티타늄 합금 및 초합금으로 만든 케이싱은 대부분 개방형 또는 얇은 벽 용접 구조의 일체형 링 케이싱으로 무게가 가볍고 강성이 떨어지며 가공이 어렵습니다.
엔진 디스크 단조품은 주로 팬 디스크, 압축기 디스크 및 터빈 디스크이며 재료는 주로 티타늄 합금 및 변형 초합금입니다. 항공 엔진에는 많은 수의 디스크 부품이 포함되어 있으며 대부분은 단조품입니다. 회전 부품으로 고온, 고압 및 대체 하중에서 장시간 작동하므로 단조 공정 및 재료에 대한 요구 사항이 높습니다. "항공 제조 매뉴얼"에 따르면 디스크 부품의 작동 속도는 10000r/min 이상이며 터빈 디스크의 작동 온도는 500-800도입니다. 압축기 디스크 작동 온도 0-430도 . 엔진 디스크 단조는 응용 분야에 따라 팬 디스크, 압축기 디스크 및 터빈 디스크 단조로 나눌 수 있습니다. 압축기 디스크의 일반적인 재료에는 고강도 알루미늄 합금, 티타늄 합금 및 니켈 기반 초합금이 포함됩니다. 일부 디스크 단조품은 전체 블레이드 디스크 가공에 사용됩니다. 터빈 디스크는 주로 변형된 초합금으로 만들어집니다. 열간 정수압 압축 기술로 단조된 분말 초합금 터보 디스크는 새로운 항공기 엔진에 널리 사용되었습니다.
단조 블레이드는 주로 엔진 팬 및 컴프레서에 사용됩니다. 재료는 주로 티타늄 합금, 알루미늄 합금 및 초합금입니다. 항공 엔진 블레이드에는 많은 유형, 대량, 복잡한 모양 및 높은 재료 성능 요구 사항이 있습니다. "항공 제조 매뉴얼"에 따르면 블레이드 제조 작업량은 전체 엔진 제조 작업의 30% 이상을 차지하며 블레이드 몰딩은 엔진 제조에서 중요한 역할을 합니다. 블레이드 다이 단조품은 장축 단조품에 속하며 주로 팬과 컴프레서에 사용됩니다. 블레이드 프로필 표면의 단면 가공 여유에 따라 일반 다이 단조 블레이드, 작은 잔류 다이 단조 블레이드, 준정밀 단조 블레이드 및 정밀 단조 블레이드로 나눌 수 있습니다. 금형 단조 블레이드 재료에는 스테인레스 스틸, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 및 초합금이 포함되며 정밀 단조 블레이드 재료는 주로 알루미늄 합금 및 티타늄 합금이 포함됩니다.
엔진 샤프트 단조 손실이 빠르며 기능에 따라 고압 압축기 샤프트, 저압 압축기 샤프트, 팬 샤프트, 고압 와류 샤프트, 저압 와류 샤프트 등으로 나눌 수 있으며 샤프트 구성에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 중공 긴 샤프트 샤프트, 저널 샤프트 샤프트, 드럼 샤프트. 샤프트 부품의 블랭크는 대부분 단조 공정으로 만들어지며 상대적으로 크기가 크고 다단 가변 단면의 특성을 가지며 높은 강도와 인성을 요구합니다. 항공기 엔진 샤프트의 주요 단조품은 고온 합금 및 고강도 강철이며 고압 터빈의 후방 차축 재료는 주로 변형 고온 합금입니다.
엔진에는 종류가 많고 중소형 부품이 광범위하게 분포되어 있어 생산에 큰 장비가 필요하지 않고 단일 엔진 부품의 수는 많지만 그 수는 적다는 특징이 있다. 블랭크가 다이 단조 또는 자유 단조인 중소 부품에는 피스톤 및 부품, 베어링 지지대, 밀봉 부품(에어 실링 및 오일 실링 슬리브 포함), 커넥터(예: 커플링 등), 지지 브래킷(연결 엔진 및 항공기), 이동식 커넥터, 스위칭 부품(예: 유압 펌프 스위칭 시트), 노즐 하우징 등. 엔진 단조품의 재료 적용은 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 티타늄 합금, 초합금 등 사용 위치에 따라 다릅니다. .
