1. Vazduhoplovno kovanje je važan kamen temeljac za podršku poboljšanju performansi aviona i motora. Vazduhoplovno kovanje pripada vrhunskoj proizvodnoj industriji i podržava nadogradnju i iteraciju aviona i avio motora. Kovanje je kombinacija metalnih materijala, tehnologije i opreme, avijaciono kovanje u ova tri aspekta su znatno veće od običnih zahteva kovanja, avijaciono kovanje se nalazi u komandnoj industriji kovanja. Od kraja materijala, zrakoplovni otkovci općenito biraju visoku specifičnu čvrstoću, specifičnu krutost materijala, široko se koriste legure titana, legure na visokim temperaturama i drugi materijali koji se teško deformiraju.
Sa kraja procesa, u poređenju sa običnim kovanjem koji se koristi u mašinskoj industriji, kovanje u vazduhoplovstvu zahteva veću preciznost i kvalitet. Napredne tehnologije kovanja kao što su tehnologija integralnog oblikovanja, tehnologija izotermnog kovanja i tehnologija preciznog valjanja se šire koriste. Sa stanovišta opreme, avio kovanje zahteva veliku opremu za kovanje da bi se postigla deformacija metala.
Prema statusu proizvodnje i trendu razvoja velikih avijacijskih kovanih dijelova, težina dijelova za kovanje u kalupima čini oko 20-35 posto težine strukture tijela aviona i 30-45 posto težine strukture motora , koji je ključni dijelovi aviona i njegove strukture karoserije. Njegov tip konstrukcije, performanse i kvalitet materijala, cijena proizvodnje jedan je od bitnih faktora koji određuju performanse, pouzdanost, vijek trajanja i ekonomičnost aviona i motora.
Vazduhoplovno kovanje se nalazi u sredini industrijskog lanca i ključna je karika avio-proizvodnje. Uzvodni industrijski lanac proizvodnje aviona i avio-motora je niz dobavljača sirovina, uključujući superleguru, leguru titanijuma, leguru aluminijuma, čelik visoke čvrstoće i druge metalne materijale. Kovačka preduzeća koriste opremu za kovanje za preradu sirovina u metalne otkovke sa odličnim mehaničkim svojstvima na osnovu određenih procesa, a proizvodi se isporučuju u glavnu fabriku motora na proveru kvaliteta. Kvalificirani proizvodi se predaju proizvođaču strojnih i konstrukcijskih dijelova za sklapanje u konstrukcijske dijelove, a završnu montažu vrši glavna tvornica motora.
Integrisanim i preciznim razvojem, dozvoljena obrada otkovaka se postepeno smanjuje, a dodatna vrednost i značaj otkovaka se dodatno poboljšava. Pod pretpostavkom poboljšanja performansi nove generacije materijala, integralni proces oblikovanja je široko korišten, a integralno kovanje kao ključna tehnologija je popularizirano. Prema "obilježjima svjetske tehnologije proizvodnje u zrakoplovstvu i istraživanju trendova razvoja", tehnologija integralnog oblikovanja može smanjiti desetine ili čak stotine dijelova na 1 ili nekoliko dijelova, smanjiti segment i naknadne operacije zavarivanja, ali i značajno smanjiti kvalitetu strukture, smanjiti otpad od obrade, smanjiti troškove montaže. U poređenju sa običnim kovanjem u kalupu, dodatak za obradu preciznih mašina za kovanje je značajno smanjen, što može smanjiti naknadni proces obrade. Prema "Primjena i razvoj tehnologije preciznog oblikovanja kovanja", tehnologija preciznog oblikovanja kovanja može se primijeniti na završnu obradu, kako bi se realizirala upotreba tehnologije kovanja za zamjenu procesa grube obrade. Sa postepenim poboljšanjem tačnosti kovanja, ili će zamijeniti dio tradicionalnog poslovanja strojne obrade kao što je zavarivanje, važnost kovanja će biti dodatno povećana, a dodana vrijednost kovanja se povećava.
2. Kovanje strukture karoserije: dijelovi ležaja za ključeve aviona, integrirani trend kovanja
Otkovci se uglavnom koriste u trupu, krilu, repu, stajnom trapu i drugim ključnim strukturnim dijelovima u strukturi karoserije. Zbog dobrih nosivosti, otkovci se široko koriste u strukturi karoserije, uključujući ključne dijelove ležaja u trupu, krilu, repu i glavnim dijelovima stajnog trapa. Prema radnim karakteristikama različitih dijelova, primijenjeni materijali su također različiti. U pravcu razvoja tehnologije, izuzetan je trend razvoja integrisanog kovanja otkovaka napredne strukture karoserije aviona.
Dijelovi trupa su ključni nosivi dijelovi aviona, a materijali za kovanje trupa su uglavnom legura aluminijuma i legura titana. Trup aviona je važan dio aviona, sila je temelj cijelog aviona, njegova unutrašnja struktura je uglavnom sastavljena od poprečnog okvira i uzdužnog nosača. Odstojni okvir je podijeljen na obični okvir i okvir za ojačanje. Obični okvir se koristi za održavanje oblika poprečnog presjeka trupa. Okvir za ojačanje također nosi silu mase i druge dijelove. Opterećenje na spoju se prenosi na konstrukciju trupa. Koncentrisana sila se raspršuje i prenosi na kožu trupa.
Prema istraživanju mehanizma deformacije obrade i predviđanju integralnih strukturnih dijelova aviona od legure aluminijuma, udio legure titanijuma u avionima visoke manevarske sposobnosti je značajno povećan, ali se aluminijska legura široko koristi u velikim civilnim avionima. Prema "Uvodu u titanijum za konstrukciju naprednih borbenih aviona", trup F-15 se može podijeliti u tri dijela. Glavni strukturni materijali prednjeg kraja, uključujući radnu ploču, kokpit i odeljak za elektronsku opremu, su legura aluminijuma. Tri prednja okvira srednjeg kraja su od aluminijumske legure, zadnja tri okvira su od legure titanijuma, a zadnji kraj je od legure titanijuma.
Krilo i rep omogućavaju podizanje i kontrolu pravca aviona. Materijali za kovanje krila i repa su uglavnom legura aluminijuma i legura titana. Glavna funkcija krila je da obezbedi podizanje aviona. Često se koristi za ugradnju stajnog trapa, motora i drugih komponenti. Unutrašnjost se uglavnom koristi za skladištenje glavnog stajnog trapa ili nošenje goriva. Rep se uglavnom koristi za osiguranje ravnoteže i stabilnosti uzdužne i poprečne letjelice, kao i za realizaciju uzdužne i rute kontrole aviona. Unutarnje komponente krila općenito uključuju uzdužni SPAR krila, nosač, rebra i poprečno rebro krila, među kojima je SPAR krila glavna komponenta uzdužnog naprezanja krila. Materijali za kovanje krila su uglavnom legura aluminijuma i legura titana. Napredni vojni avioni uglavnom koriste otkovke od legure titanijuma. Prema Pregledu titanijuma za naprednu proizvodnju borbenih konstrukcija, prednja greda, ravna osovina repnog rotora, donja uzdužna greda, nosač motora i repni spoj krila F22 su svi otkovci od legure titanijuma.
Unutrašnja struktura stajnog trapa je složena, a materijal za kovanje stajnog trapa je uglavnom čelik ultra visoke čvrstoće. Stajni trap je jedan od glavnih konstruktivnih dijelova aviona koji se koristi za klizanje, klizanje, kretanje i parkiranje na tlu ili vodi tokom polijetanja i slijetanja. Stajni trap modernih aviona je složen mehanički uređaj, koji uključuje amortizer, silazni stub, točak, kočnicu, mehanizam za uvlačenje i neke druge sisteme. Sa povećanjem opterećenja modernih aviona povećava se i stajni trap. Otkovci igraju važnu pomoćnu ulogu u sistemu stajnog trapa. Materijali za kovanje stajnog trapa su uglavnom čelik visoke čvrstoće. Prema "Statusu primjene i izgledima čelika ultra-visoke čvrstoće za stajni trap aviona", više od 95 posto svjetskog stajnog trapa za zrakoplove napravljeno je od čelika ultra visoke čvrstoće.
Napredni kompozitni materijali za helikoptere se široko koriste, a glavni dijelovi kovanja su stajni trap i dijelovi prijenosa. Kompozitni materijali se naširoko koriste u helikopterima od 1970-ih, u početku su korišteni u sekundarnim mehanizmima kao što je koža, a naširoko korišteni u glavnim strukturnim komponentama kao što su okvir i uzica nakon 1990-ih. Prema aplikaciji i razvoju kompozitnih materijala u helikopterima, taktički transportni helikopter NH-90 troši 95 posto kompozitnih materijala, a samo platforma kabine i pregrada su još uvijek napravljeni od metalnih dijelova. Opseg primjene otkovaka u trupu helikoptera je mali, uglavnom za dio sistema 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 titanijuma.
3. Otkovci motora: raznolika struktura i široka distribucija, naglašavajući primjenu materijala koji se teško deformiraju
Otkovci se široko koriste u avio-motorima, koji uglavnom imaju ulogu ležaja, prijenosa i zadržavanja. Budući da kovanje može značajno poboljšati performanse metalnih materijala, otkovci se široko koriste u avio-motorima, koji se mogu podijeliti na hladni kraj, vrući kraj i pribor prema dijelovima primjene, te disk, prsten (uključujući dio kućišta), osovinu , otkovke oštrice i male i srednje konstrukcijske dijelove prema različitim procesima i oblicima. Zbog upotrebe vatrostalnih materijala u aeromotorima, pojavljuje se tehnologija izotermnog kovanja.
Prstenovi za aeromotore su različitih tipova i široko rasprostranjeni, uključujući vanjski prsten vodilice, ivicu za ugradnju omotača komore za izgaranje i ivicu za ugradnju omotača, rub za ugradnju naknadnog sagorijevanja, stezni prsten, prednji i stražnji unutarnji poluprsten, blok unutrašnjeg poluprstena statora, zaptivni prsten, međustepeni zaptivni prsten, unutrašnji zaptivni prsten, jezgro labirintnog prstena, spoljni labirintni prsten, itd., uglavnom igraju ulogu ležaja, brtvljenja, fiksiranja i povezivanja prema različitim delovima. Koji nose aksijalnu silu i igraju ulogu prstena - poput izbora slobodnog kovanja ili valjanog prstena, velike brzine, uvjeti visoke temperature prstena su uglavnom kovanje. Prstenasti otkovci su najčešće korišteni materijali za nehrđajući čelik, opružni čelik, superlegure, legure titana.
Kućište motora je važan oslonac, prijenos sile i zaštitna struktura. Kućišta motora se prema svom obliku mogu podijeliti na prstenaste i kućišta kutija, među kojima su kućišta kutija zbog složenih oblika uglavnom livena gotova. Prstenasto kućište uključuje kućište za usis zraka, kućište ventilatora, kućište kompresora, kućište turbine, itd., koje je nosiva komponenta motora i ima široku primjenu u kovanim zarezima. Materijali za kovanje kućišta prstena motora uključuju leguru Al-Mg, leguru titana i superleguru. Kućišta od Al-Mg legure su uglavnom otvorene ili integralne konstrukcije jednakog prečnika i velike debljine stijenke, koje su teške i komplikovane u toku procesa. Kućišta izrađena od legure titanijuma i superlegure su uglavnom otvorena ili integralna prstenasta kućišta sa zavarenom strukturom tankih zidova, koja su male težine, slabe krutosti i teška za obradu.
Otkovci diskova motora su uglavnom disk ventilatora, disk kompresora i turbinski disk, a materijali su uglavnom legura titana i deformisana superlegura. Zračni motori sadrže veliki broj dijelova diska, od kojih je većina otkovana. Kao rotirajući dijelovi, rade pod visokim temperaturama, visokim pritiskom i alternativnim opterećenjem dugo vremena, što ima visoke zahtjeve za proces kovanja i materijale. Prema "Uputstvu za proizvodnju vazduhoplovstva", radna brzina delova diska je iznad 10000r/min, a radna temperatura turbinskog diska je 500-800 stepeni. Radna temperatura diska kompresora 0-430 stepen. Kovanje diskova motora se može podijeliti na disk ventilatora, disk kompresora i kovanje diskova turbine prema različitim dijelovima primjene. Uobičajeni materijali diska kompresora uključuju leguru aluminija visoke čvrstoće, leguru titana i superleguru na bazi nikla. Neki otkovci se koriste za obradu cijelog diska s oštricom. Turbinski disk je uglavnom napravljen od deformisane superlegure. Turbo disk od superlegure u prahu kovan tehnologijom vrućeg izostatičkog presovanja naširoko se koristi u novim avio-motorima.
Kovane lopatice se uglavnom koriste u ventilatorima motora i kompresorima. Materijali su uglavnom legura titanijuma, legura aluminijuma i superlegura. Lopatica aeromotora ima mnogo tipova, velike količine, složenog oblika i visoke zahtjeve za materijalnim performansama. Prema "Aviation Manufacturing Manual", radno opterećenje proizvodnje lopatica čini više od 30 posto ukupnog rada u proizvodnji motora, a oblikovanje noževa igra važnu ulogu u proizvodnji motora. Kovanje nožem spada u otkovke dugih osovina, koji se uglavnom koriste u ventilatorima i kompresorima. Prema jednostranoj mašinskoj obradi površine profila oštrice, može se podijeliti na običnu oštricu kovanja, malu rezidualnu oštricu za kovanje, polupreciznu oštricu za kovanje i oštricu za preciznu kovanje. Materijali oštrica za kovanje uključuju nehrđajući čelik, aluminijsku leguru, leguru titana i superleguru, a materijali oštrica za precizno kovanje uglavnom uključuju aluminijsku leguru i leguru titana.
Gubitak kovanja osovine motora je brz, prema funkciji može se podijeliti na vratilo kompresora visokog pritiska, vratilo kompresora niskog pritiska, vratilo ventilatora, visokotlačno vrtložno vratilo, niskotlačno vrtložno vratilo, itd., prema konfiguraciji osovine može se podijeliti na šuplja duga osovina, osovina osovine, osovina bubnja. Zatvor dijelova osovine se uglavnom izrađuje postupkom kovanja, koji je relativno velikih dimenzija i ima karakteristike višestepenog promjenjivog poprečnog presjeka, te zahtijeva visoku čvrstoću i žilavost. Glavni otkovci osovine avio-motora su visokotemperaturna legura i čelik visoke čvrstoće, a materijal zadnje osovine turbine visokog pritiska je uglavnom deformaciona visokotemperaturna legura.
Postoji mnogo vrsta i široka distribucija malih i srednjih komponenti u motoru, koje karakteriše činjenica da za proizvodnju nije potrebna velika oprema, a broj pojedinačnih delova motora je veliki ali je mali broj. Komponente male i srednje veličine čiji su blankovi kovanje pomoću kalupa ili slobodno kovanje uključuju klipove i komponente, nosače ležajeva, zaptivne delove (uključujući čaure za zaptivanje vazduha i ulja za brtvljenje), konektore (kao što su spojnice, itd.), potporne konzole (spojni motori i avioni), pokretni konektori, dijelovi za prebacivanje (kao što je sjedalo za prebacivanje hidraulične pumpe), kućište mlaznice, itd. Primjena materijala otkovaka motora varira ovisno o mjestu upotrebe, uključujući nehrđajući čelik, leguru aluminija, leguru titana, superleguru i tako dalje .
