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    3D打印飛機起落架和維修鈦合金葉片

    2023年10月10日 9:51 2959次瀏覽 來源:   分類: 鈦資訊

    飛機起落架是一類受力巨大的部件,為了適應受力大的環境,這些零件采用高強度鋼鍛造。但是,自從鈦合金面世后,飛機起落架逐漸改用鈦合金鍛件,因為鈦合金既有高強度又有低密度,還能降低其質量25%以上,這對航空器來說非常重要。飛機起落架使用的鈦合金為Ti-10V-2Fe-3Al,抗拉強度為1190MPa,幾乎是7075鋁合金的2.2倍,波音B777飛機起落架的許多零件用其鍛造。起落架還在使用的Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr合金具有高強度和韌性,但是價格較高。另外,Ti-6Al-4V合金多用于鍛造直升機起落架零部件,是應用最廣的航空航天器與通用器械鈦合金,價格較低,強度和性能較上述的鈦合金低。

    航空發動機葉片工作條件極為苛刻,不僅溫度高,還要承受高壓與高速氣流沖刷。在“三高”的惡劣環境中工作,航空發動機葉片極易損壞,特別是葉片尖端,因此維修工作量大。據美國《航空周刊》網站2023年9月15日報道,為了減輕維護工作量與延長葉片工作時間,美國奧普托麥克公司(Optomec)和艾克姆機器人系統公司(Acme)約用2年時間共同開發出了維修航空發動機鈦合金壓氣機葉片的自動化工作單元,是世界首創。該維修系統設計制造初衷主要用于修復在發動機使用過程中被磨損的鈦合金壓氣機葉片尖部,同時也可以修復鎳基合金葉片尖部和葉片前緣的損傷。該自動化工作單元由3個工位組成,可以進行葉片尖端研磨、3D打印激光熔覆和其后處理,含1個自動托盤裝載和卸載站、1個托盤翻轉站和1個機器人物料處理系統,還可以配備其他功能,如自動坐標測量機和清潔站。

    奧普托麥克公司表示,與傳統的修復鈦合金葉片工藝如數控機床加工和鎢極惰性氣焊接(TIG)相比,該自動化工作單元具有一系列優點:完成葉片精加工的速度約比數控機床精加工或手工精加工的快3~4倍;與手工工藝相比,維修的質量更加穩定;成本降低70%以上,不用手工焊接和人手精加工,維修質量大幅提高。奧普托麥克公司表示,利用高效和可重復的機器人精加工技術,能夠使發動機維修中心的工作質量大為改善,維修成本也有所下降。該自動化機器人系統每年能修復8.5萬塊鈦合金壓氣機葉片,已得到多個國家的民航監管機構認證,長期的商業化應用表明,該系統完全安全可靠。

    據英國aero-mag網今年9月17日報道,英國航空航天技術研究所(ATI)啟動名為“起落架工業突破(Ⅰ-Break)”的研發項目,投資2250萬英鎊。該項目由空中客車公司牽頭,參與工作的有15家企業、研究機構和院校,將首次在全世界3D打印航空器起落架零部件。

    Ⅰ-Break項目由4個工作包組成:WAAM3D公司負責研發電弧3D打印生產速度的提高的工業化、高完整性結構應用的微觀結構和力學性能控制、在線無損探傷的產業化、在升級版RoboWAAM系統上生產相應尺寸和復雜程度的原型零部件;克蘭菲爾德大學主要負責研究新的WAAM工藝和解決方案,并對關鍵合金的沉積進行驗證;斯特拉斯克萊德大學主要負責創新的在線探傷技術;PeakNDT公司是一家高性能常規和相控陣超聲儀器制造企業,也負責在線無損探傷技術研究。

    采用3D打印工藝航空器起落架零部件,可以縮短航空器上市時間,提高產品質量,減少20%的二氧化碳排放,該項目研發工作計劃將于2026年前完成。全世界航空器起落架零部件制造工藝將逐步從鍛造轉變到3D打印。

    責任編輯:葉倩

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