什么是航空锻造？国内外航空锻造先进技术介绍

2022-02-11 14:49:23 作者：云闲 3931

什么是航空锻造？

铸造和锻造是航空制造产业链中一道关键工序，主要是将钛合金、高温合金和高强钢等金属材料粗加工成毛坯件。产品的力学性能(强度、刚度、疲劳性能等)在这一工序中基本得以固化。

锻造是在加压设备及工(模)具的作用下，使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状的零件(或毛坯)并改善其组织和性能的加工方法。金属材料经过锻造加工后，形状、尺寸稳定性好，组织均匀，纤维组织合理，具有较高的综合力学性能。

航空铸锻是一种高附加值金属加工工艺，许多锻铸造件生产难度大，专用化和定制化属性突出。锻造产品定价一般采用“原材料成本+加工费”的定价模式。锻造行业具有显著的规模效应，业务规模扩张带来原材料成本占比提升，摊薄其余成本。

随着产业升级和锻铸技术的不断提高，近些年来我国开始从“锻铸大国”向“锻铸强国”迈进。锻铸产业的发展趋势包含业务的转型升级、专业化整合、产业链延伸，中国锻铸产业高端转型的契机在于精密铸造、大型锻造和高性能材料的使用，而这些升级方向的核心应用场景又以航空航天市场为主，因此我国锻铸业高端转型的重要突破口便是以航空及两机为主的高附加值领域。

航空锻造分类

航空锻造分为模锻、碾环和自由锻三种：

什么是航空锻造？国内外航空锻造先进技术介绍

1.模锻

又分为开式模锻和闭式模锻。金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件。

2.辗环

是指通过专用设备辗环机生产不同直径的环形零件;辗环实际上是径向轧制，即通过轧制将带孔的坯料，厚度辗薄，直径扩大成环形零件。

3.自由锻

适用于简单形状锻件，操作灵活。指用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力，使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。自由锻往往也是模锻和碾环的前置工序——制坯，所用工具和设备简单，成本低，通用性好。

国内外航空锻造先进技术介绍

1.熔模铸造技术

F-22 机体结构中，钛合金铸件重量占比 7.1%，大约有 54 个钛精密铸件，在机翼前、后侧位用量较高。在大型运输机和民机领域，波音某机型仪表盘采用精铸成型，重量减少 2.24kg，装配工具减少 90%，时间由 180 小时减少为 20 小时，铆钉数目减少 600 个，成本下降 50%。

2.等温锻造技术

采用等温锻造技术生产的高温合金、钛合金精锻叶片，非加工面≥ 80%，尺寸精度可达0.01mm。美国、英国、法国和德国等欧洲国家航空发动机 90%以上的盘件采用等温锻造技术生产。

3.精密环轧技术

20 世纪 80 年代以来，美、俄、德、英、法等国家均采用精确辗轧技术用于生产高质量的压气机/涡轮机匣、燃烧室、密封环、安装边等精密环件，为现代高性能航空发动机的研制做出了重要贡献。GE 公司采用精确辗轧技术生产的 CFM56 发动机 IN718 合金高筒薄壁环，晶粒度达到 ASTM-8 级以上，环件尺寸精度达到了环件外径的 1‰，材料利用率达到 25%~30%。

4.大型复杂构件整体精锻技术

国外先进军用飞机上已有 40% 左右的结构重量为钛合金构件，先进民航飞机上也有 10% 的结构重量为钛合金构件。钛合金整体结构件的应用可以有效降低飞机结构重量，增加发动机推重比，显著提高飞行器的总体功能，已经成为第三、四代飞机生产技术的重要标志性技术之一。

内容来源：《航空铸锻行业专题：铸国防利器锻航空精兵-220208(33页).pdf》

《航空发动机锻造行业深度报告：军民市场空间广阔高壁垒赛道业绩加速-211219(67页).pdf》

《2021年中国军用航空锻造龙头中航重机主营液压业务剥离低效资产数据分析报告(20页).pdf》