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航空工業(yè)中熱處理現(xiàn)狀和發(fā)展 -熱處理展-工業(yè)爐展-2014第十五屆廣州國(guó)際熱處理、工業(yè)爐展覽會(huì)-中國(guó)效果最好的熱處理工業(yè)爐展--巨浪展覽—The 15th China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment,Industrial Furnace Exhibition
2014年4月23日 熱處理展-工業(yè)爐展 |
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航空工業(yè)是高端制造業(yè)，航空工業(yè)中熱處理采用各種先進(jìn)技術(shù)，總體上處于領(lǐng)先行列。本文介紹了航空熱處理特點(diǎn)和近年的發(fā)展，從鋁合金、鈦合金、高溫合金、鋼的熱處理及真空熱處理、全面質(zhì)量控制等方面闡述了航空熱處理先進(jìn)技術(shù)，今后發(fā)展方向是真空熱處理新技術(shù)、特種可控氣氛熱處理、多功能復(fù)合化學(xué)熱處理技術(shù)及熱處理清潔生產(chǎn)技術(shù)。
航空工業(yè)生產(chǎn)各種航空器，減輕重量和確保安全是突出的矛盾。為了提高航空器飛行性能，希望每個(gè)航空零件越輕越好，一方面千方百計(jì)減輕每一克重量，另一方面飛行器安全是嚴(yán)重危及人身安全，甚至造成機(jī)毀人亡的大事，為解決重量與安全性這一矛盾，尤其是在航空零件狀態(tài)繁多、熱處理工藝復(fù)雜多樣的情況下，對(duì)熱處理設(shè)備要求性能和質(zhì)量高、適應(yīng)性強(qiáng)。航空工業(yè)生產(chǎn)與其他軍工生產(chǎn)的共同的特點(diǎn)是小批量多品種，航空熱處理作為航空工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)，同樣具有這種特點(diǎn)。
航空熱處理另一個(gè)特點(diǎn)是實(shí)行熱處理全面質(zhì)量控制。航空熱處理對(duì)象除了鋼鐵材料之外，還包括眾多的有色金屬( 鋁、鎂、鈦、銅) 合金、精密合金、貴金屬合金、高溫合金等材料和制件。航空工業(yè)于1986 年就制定了HB 5354—1994《熱處理工藝質(zhì)量控制》標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范航空熱處理生產(chǎn)，內(nèi)容主要包括設(shè)備與儀表控制、工藝材料及槽液控制、工藝控制、技術(shù)文件資料控制、人員素質(zhì)控制、作業(yè)環(huán)境控制等，并在國(guó)內(nèi)率先推行和實(shí)施了全面質(zhì)量控制。
航空工業(yè)是高科技產(chǎn)業(yè)，大量采用發(fā)展前沿的科學(xué)技術(shù)，選用各種比強(qiáng)度高的材料，發(fā)展近無(wú)余量成形技術(shù)、精密和超精密加工技術(shù)、柔性加工生產(chǎn)線等精密制造技術(shù)。飛機(jī)機(jī)體材料由傳統(tǒng)的鋁合金和鋼為主體，逐漸擴(kuò)大鈦合金材料和樹脂基復(fù)合材料的用量。F22 戰(zhàn)斗機(jī)鈦合金用量已達(dá)40%，樹脂基復(fù)合材料用量為24%。民用飛機(jī)機(jī)體用材仍以鋁合金材料為主，但鈦合金材料和復(fù)合材料用量也在不斷增加，其中特別是復(fù)合材料用量比例提高很快，第五代干線客機(jī)上復(fù)合材料用量己達(dá)10% 左右。先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中高溫合金占55% ～ 65%，鈦合金占25% ～ 40%，鋼和鋁合金占10%左右。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能提高，高溫聚合物和金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、C /C 復(fù)合材料逐步代替了傳統(tǒng)的高溫合金和鈦合金。當(dāng)前鋁合金發(fā)展方向是改進(jìn)熱處理方法以提高綜合性能，發(fā)展高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金、鋁鋰合金、高溫粉末鋁合金。鋁合金熱處理的特點(diǎn)是控溫準(zhǔn)確度、溫度均勻性要求高，淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間要求嚴(yán)。鈦合金發(fā)展方向是高溫鈦合金、高強(qiáng)鈦合金、阻燃鈦合金。鈦合金熱處理的特點(diǎn)是采用高真空度的真空熱處理。
高溫合金葉片材料重點(diǎn)發(fā)展定向合金和單晶合金，渦輪盤材料重點(diǎn)發(fā)展粉末高溫合金以及金屬間化合物合金。高溫合金熱處理的特點(diǎn)是加熱溫度高，如DD-6 固溶處理溫度為1315 ℃。飛機(jī)起落架高強(qiáng)度鋼主要用300M 鋼，為提高強(qiáng)度和斷裂韌性研制成功A-100 高合金二次硬化型超高強(qiáng)度鋼，其熱處理特點(diǎn)是采用真空熱處理，回火溫度要求嚴(yán)格，為± 3 ℃，還要求進(jìn)行冷處理。不銹鋼方面大量使用沉淀硬化不銹鋼，熱處理特點(diǎn)是調(diào)整熱處理和除氫處理，溫度均勻性要求± 8 ℃，還要求冷處理。精密制坯和精密超精密加工技術(shù)方面，精密鑄造渦輪葉片單面余量可達(dá)到0. 05 ～ 0. 10 mm，合格率最高達(dá)到70% ～90%; 鎳基合金精鍛葉片單面余量可達(dá)0. 10 ～ 0. 25 mm;超精密加工的精度已達(dá)0. 10 ～ 0. 01 μm 級(jí)別，同時(shí)要求熱處理精密化，熱處理不能損傷零件表面，熱處理質(zhì)量分散度和變形趨向于零。為適應(yīng)航空工業(yè)這些新材料、新產(chǎn)品和精密制造技術(shù)的發(fā)展需要，航空熱處理重點(diǎn)要發(fā)展精密熱處理，通過(guò)精確的生產(chǎn)過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)精密形狀和尺寸控制及精確組織與性能控制。航空熱處理近年來(lái)有了較大發(fā)展和變化，概括起來(lái)有如下幾方面:
1) 熱處理廠房面積擴(kuò)大，近幾年生產(chǎn)廠房面積增加1 倍以上。
2) 全面實(shí)施了質(zhì)量控制和爐溫均勻性測(cè)量，提高了熱處理質(zhì)量控制和產(chǎn)品的水平。
3) 普通電爐全面改造或更新，結(jié)合設(shè)備大修、技改、搬遷、新廠房建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、提高爐溫均勻性、雙偶控溫和儀表智能化，使普通電爐的設(shè)備水平提升了一個(gè)檔次。
4) 積極采用先進(jìn)的熱處理技術(shù)。真空熱處理設(shè)備以每年30%左右的速度遞增，大約有近千臺(tái)真空爐，真空爐的熱處理加工量占1 /3 以上; 氮基氣氛熱處理技術(shù)成為可控氣氛首選，應(yīng)用不斷擴(kuò)大; 可控滲碳技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滴注滲碳技術(shù)，已占約80%，氫探頭或氫分析儀( 或氨分析儀) 控制滲氮迅速發(fā)展，每年新增5 ～ 10 臺(tái);鋁合金空氣循環(huán)電爐全面采用，已成為鋁合金熱處理的主力爐型; 有機(jī)淬火介質(zhì)在鋁合金淬火中應(yīng)用有突破性進(jìn)展，在減少熱處理畸變和環(huán)境污染方面顯現(xiàn)了明顯的效果; 高能束熱處理，如激光熱處理、離子注入等已開(kāi)始在航空工業(yè)應(yīng)用; 智能儀表和計(jì)算機(jī)廣泛用于工藝控制，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始更多地在航空熱處理車間出現(xiàn)，使熱處理車間呈現(xiàn)出現(xiàn)代化氣息。
5) 航空熱處理標(biāo)準(zhǔn)化體系更完整和先進(jìn)。以HB 5354—1994《熱處理工藝質(zhì)量控制》為龍頭，補(bǔ)充完善了各種航空材料熱處理工藝標(biāo)準(zhǔn)和熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，建立熱處理工藝材料標(biāo)準(zhǔn)系列，制定了真空熱處理、氮基氣氛保護(hù)熱處理、鋁合金電導(dǎo)率測(cè)定等新工藝標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有航空熱處理標(biāo)準(zhǔn)50 余項(xiàng)，形成了完整體系，并得到了認(rèn)真貫徹執(zhí)行。
6) 在基礎(chǔ)條件( 設(shè)備、人員素質(zhì)等) 不斷改善的前提下，航空熱處理生產(chǎn)管理水平不斷提高，技術(shù)文件和管理體系與世界先進(jìn)國(guó)家接軌，形成了本國(guó)產(chǎn)品和轉(zhuǎn)包生產(chǎn)國(guó)內(nèi)外一體化，完全按國(guó)際先進(jìn)水平進(jìn)行生產(chǎn)和管理。
4、結(jié)束語(yǔ)
航空熱處理技術(shù)正處于迅速發(fā)展的時(shí)期，新技術(shù)、新工藝不斷被研究和應(yīng)用，技術(shù)改造全面展開(kāi)，航空工業(yè)與國(guó)際合作和接軌的形勢(shì)又對(duì)熱處理提出更多更新的要求，我們將抓住大好時(shí)機(jī)，精心運(yùn)作，通力協(xié)作，抓緊熱處理新技術(shù)應(yīng)用研究，借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)熱處理技術(shù)，把航空熱處理技術(shù)水平推上新臺(tái)階。
熱處理展-工業(yè)爐展-2014第十五屆廣州國(guó)際熱處理、工業(yè)爐展覽會(huì)-中國(guó)效果最好的熱處理工業(yè)爐展--巨浪展覽—The
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