探究钛合金精铸件在航空业中的应用

张瑞楠 中航西安飞机工业集团股份有限公司

在制造产业发展的背景下，钛合金作为较为重要的工艺材料，存在着强度高、耐高温以及稳定性强等特点，而且，在工艺生产中的尺寸精度高，表面质量好，将其运用在航空业中，可以提高构件的生产质量，而且可以提高航空产品的制造性能，节约项目的生产成本，满足行业的高效、经济发展需求。在技术不断创新及发展的背景下，钛合金制造形式发生了转变，将其运用在航空业中，不仅会提高提高钛合金复杂铸件的精密度，也增强了行业产品的生产效率，同时也可以满足行业的持续发展需求。

一、钛合金精铸件运用在航空业的优势

根据航空业的发展特点，钛合金精铸件主要被运用在行业的火箭、人造卫星、飞机等飞行器部件之中，主要是由于钛合金精铸件材料存在着高比强度、高尺寸精度的特点，可以降低飞行器的自重，同时也可以会降低负荷数量，提高系统结构的稳定性。如，在火箭箭体的壳体、箱体以及仪器舱体制造中，都采用了钛合金精铸件，不仅可以提高整体质量，而且也会降低自重，达到航空业设备制造及使用的目的。又如，在复杂薄壁铸件形成技术使用中，通过技术的运用及深入发展，一般会采用其他复合结构部件，在这种部件形式转移到钛合金制造工艺之后，壁厚被控制在了1-3mm，而且，个别壁厚达到了1mm以下，但是这种工艺难度相对较大，无论是其中的制壳工艺还是浇筑工艺，都存在着一定的难度。伴随大型薄壁复杂构件的生产，将其运用在航空业中，逐步推动了技术创新[1]。

二、钛合金精铸件技术使用现状

结合我国航空业的运行及发展特点，航材院作为航空发动机以及飞机型号生活研究的主要场所，在技术研究以及技术创新中，形成了多种标准规范，这些规范为行业的发展提供了一定支持。如，在钛合金精铸件生产的过程中，其最大尺寸一般为1400mm，最小壁厚为2mm。尺寸精度一般达到了CT5-CT7的范围，表面的粗糙状态达到了Ra3.2-6.3μm之间[2]。在航材院的不断发展中，在质量体系认证的情况下，成为国内唯一外外国企业提供钛合金精铸件的企业，而且，其研制出的肋板、支板以及安装座等，都可以实现批量生产。所以可以发现，在我国航空业发展中，通过钛合金精铸件工艺的研究及深入发展，其技术水平已经达到了行业的先进标准[3]。

三、钛合金精铸件在航空业中的应用

（一）铸造模拟仿真技术的运用

对于铸造模拟仿真技术，主要是指传统铸造技术与计算机数字化的结合，将该技术运用在钛合金模拟研究中，充分满足了多个领域的发展需求。如，在钛合金精铸件使用中，其技术在以往的充型、凝固型，逐渐发展成为热处理、全过程仿真等形式，满足了行业的多需求发展需求。当前的铸造模拟仿真技术软件中，国外技术有MAGMASOFT、FLOW-3D等、国内技术有CAE、Inte CAST，通过这些软件的使用，可以推动铸造钛合金模拟研究工作的稳步进行。在航空业运行及发展中，通过钛合金精铸件的使用，可以通过合金材料成本的设计、特种成形工艺的分析等，对综合力学的软件模型进行分析，帮助行业实现高精度的产业生产，同时也可以为工艺的完善及技术的创新提供参考。而且，在材料基因组工程的发展背景下，在钛合金精铸件使用中，可以通过建立钛合金成分、组织等方法，逐渐形成铸造钛合金数据库，在这种数据库模型设计的情况下，会充分满足航空业的多样化发展需求[4]。

（二）熔模铸造技术

在熔模铸造技使用的过程中，通过增材制造（3D打印）技术的运用，可以将3D打印技术作为核心，结合环航空领域的运用特点，实现钛合金增材制造技术使用的目的。结合当前产业的运行现状，虽然3D打印技术制造的钛合金构件表面质量、精度等若于钛合金熔模精铸建，但是，在3D打印到制作完成的阶段，所耗费的时间较短，实现大批量、结构复杂工艺生产的目的，而且，在该技术使用的过程中，可以对制造模型进行预验证，帮助行业降低生产成本。如，在时代发展中，航材院引进了熔模3D打印设备，通过该设备的使用，逐步开展了无磨具的熔模制备方案，提高了航空业产品生产性能，同时也为技术的研究奠定基础[5]。

四、结束语

总而言之，在航空业运行及持续发展中，将钛合金精铸件运用其中，不仅可以提高设备的使用效果，而且也可以充分发挥钛合金精铸件的强度高、耐高温、精度高，表面质量好等优势，逐步推动行业的高质量发展。因此，在行业运行及科技水平不断提升中，航空业应该拓宽钛合金精铸件的使用范围，通过技术的使用及创新，使钛合金精铸件更好的符合市场运行需求，全面提升航空部钛合金精铸件使用效率，实现行业的经济化运行。