Aluminium Alliage Aviation Die Forging Pièces

Les pièces de forge de dépérisation de l'aviation en alliage en aluminium sont des composants structurels critiques dans l'industrie aérospatiale, réputés pour leur rapport force / poids exceptionnel, une forte fiabilité, une excellente performance de fatigue et une résistance à l'impact . Ces composants sont fabriqués par des processus de dépérisation aérospace précisé série) . Le processus de forgeage affine les grains internes du matériau, densifie sa structure et crée des lignes d'écoulement de grains continues qui se conforment étroitement à la géométrie de la partie, améliorant ainsi considérablement la capacité de charge et la sécurité des pièces sous des charges complexes .

Grades d'alliage d'aluminium aérospatial communs et leurs caractéristiques:Série 2xxx (système al-Cu-MG):

Grades typiques: 2014, 2024, 2618.

Caractéristiques: Haute résistance, excellentes performances de fatigue, une bonne ténacité à la fracture . 2024 est l'une des grades les plus utilisés . 2618 maintient une bonne résistance à des températures élevées .

Éléments d'alliage primaire: Cuivre (Cu), magnésium (mg), manganèse (mn) .

Série 7xxx (système al-Zn-MG-Cu):

Grades typiques: 7050, 7075, 7475.

Caractéristiques: Une résistance ultra-élevée, une résistance à très haute risque, les alliages d'aluminium les plus forts dans les applications aérospatiales . 7050 et 7475 offrent une meilleure ténacité et une résistance à la fissuration de la corrosion de stress (SCC) que 7075 tout en maintenant la haute résistance .

Éléments d'alliage primaire: Zinc (Zn), Magnésium (Mg), Copper (Cu), Chromium (CR) ou Zirconium (ZR) .

Série 8xxx (Système AL-LI):

Grades typiques: 2099, 2195, 2050.

Caractéristiques: Alliages aérospatiaux de nouvelle génération avec une densité inférieure et un module plus élevé, améliorant considérablement les rapports de force / poids et de rigidité-poids, tout en maintenant d'excellentes performances de fatigue et tolérance aux dommages .

Éléments d'alliage primaire: Lithium (li), cuivre (Cu), magnésium (mg), zinc (zn) .

Matériau de base:

Aluminium (AL): équilibre

Impuretés contrôlées:

Un contrôle strict des éléments d'impureté tels que le fer (FE) et le silicium (Si) est maintenu pour assurer une propre propreté métallurgique, empêchant la formation de composés intermétalliques grossiers nocifs, optimisant ainsi les propriétés mécaniques et la tolérance aux dommages .

Processus de fabrication (pour les forgs en aérospatiale): Le processus de production pour les forgues en aérospatiale est extrêmement rigoureux et complexe, nécessitant un contrôle précis à chaque étape pour assurer la plus haute qualité et fiabilité des produits, répondant aux normes strictes de l'industrie de l'aviation .

Sélection et certification des matières premières:

Les billettes de forge de qualité aérospatiale sont sélectionnées . Toutes les matières premières doivent être fournies avec une documentation complète de traçabilité, y compris le numéro de chaleur, la composition chimique, la taille des grains internes, les rapports d'inspection à ultrasons, etc. .

L'analyse de composition chimique stricte garantit la conformité aux normes aérospatiales telles que AMS, MIL, BAC, ASTM .

Coupure et prétraitement:

Les billettes sont calculées précisément et coupées en fonction de la forme géométrique complexe et des exigences dimensionnelles finales de la pièce . Le traitement de préchauffage peut être impliqué pour optimiser la plasticité de la billette .

Chauffage:

Les billettes sont chauffées avec précision dans des fours à forage avancés avec une uniformité à extrême température . L'uniformité de la température du four doit être conforme aux normes AMS 2750E de classe 1 ou 2 pour empêcher la surchauffe locale ou sous-traitant ., le processus de chauffage est souvent mené sous une atmosphère inerte ou avec une protection de revêtement particulière pour réduire l'oxydation {{5}

Formation de forge:

Le forgeage de la matrice multi-pass est effectué en utilisant de grandes presses hydrauliques ou des techniques de simulation CAE avancées (e . g ., déformez) dans la conception de la matrice, en évitant précisé flux .

Pré-forgeant, finition de finition et forgeage de précision: Implique généralement des étapes complexes de pré-forge (préparation d'un blanc brut), de forgeage final (mise en forme des beaux) et de forgeage de précision (haute précision, mise en forme proche) . Chaque étape contrôle strictement la quantité de déformation, le taux de déformation et la température pour optimiser la structure interne .

Coupe et coup de poing:

Après le forgeage, un excès d'éclairage autour de la périphérie du forgeage est supprimé . pour des pièces avec des cavités ou des trous internes, des opérations de poinçonnage peuvent être requises .

Traitement thermique:

Traitement thermique de la solution: Effectué à température et temps contrôlés avec précision pour assurer une dissolution complète des éléments d'alliage . Uniformité de température (± 3 degrés) et le temps de transfert de trempe (généralement moins de 15 secondes) sont critiques .

Éteinte: Refroidissement rapide à partir de la température de solution, généralement par extinction de l'eau ou extinction du polymère . pour les pièces de grande taille ou en forme de complexe, une extinction étanche ou une extinction retardée peut être utilisée pour réduire la contrainte ou la distorsion résiduelle .

Traitement du vieillissement: Le vieillissement artificiel à un stade ou en plusieurs étapes est effectué en fonction des exigences de performance en alliage et des performances finales .

T6: Fournit une résistance maximale .

T73 / T7351 / T7451 / T7651 Tempères: Pour les séries 7xxx, le suragir est utilisé pour améliorer la résistance aux fissures de corrosion de contrainte (SCC) et la corrosion d'exfoliation, qui est une exigence obligatoire pour les applications aérospatiales .

Soulagement du stress:

Après le traitement thermique, les pièces forgées sont généralement soumises à un soulagement de la contrainte de traction ou de compression (E . G ., série TXX51) pour réduire considérablement le stress résiduel de l'extinction, minimiser la distorsion usinante et améliorer la stabilité dimensionnelle .

Finition et inspection:

Débourrage, coup de tir (améliore les performances de la fatigue de surface), vérifications de la qualité de surface, inspection dimensionnelle .

Des tests complets de tests non destructifs et de propriété mécanique sont effectués pour garantir que le produit est conforme aux normes aérospatiales .

Les propriétés mécaniques des pièces de forge de la matrice de l'aviation en alliage en aluminium sont essentielles à leur utilisation généralisée dans l'industrie aérospatiale . Ces propriétés ont des valeurs spécifiées strictes dans les directions longitudinales (L), transversales (LT) et à courte transmission (ST) pour assurer un contrôle efficace de l'anisotropie .

Uniformité des biens et anisotropie:

Les forgues de la matrice aérospatiale ont des exigences strictes pour l'uniformité des propriétés et l'anisotropie . grâce à des processus de forgeage avancés et à la conception de la matrice, le flux de grains peut être contrôlé avec précision pour obtenir des propriétés optimales dans les directions de chargement critiques .

Les normes aérospatiales définissent généralement des valeurs garanties minimales claires pour les propriétés mécaniques dans les directions L, LT et ST, garantissant que la pièce a une résistance et une ténacité suffisantes dans toutes les orientations .

La microstructure de l'aluminium en alliage aérospatial redoutables est la garantie fondamentale de leur résistance, de leur ténacité, de leur performance de fatigue et de leur tolérance aux dommages .

Caractéristiques microstructurales clés:

Structure de grains raffinés, uniformes et denses:

Le processus de forgeage décompose complètement les grains grossiers, formant des grains recristallisés fins, uniformes et denses, et éliminer les défauts de coulée comme la porosité et le rétrécissement . La taille moyenne des grains est généralement strictement contrôlée dans une plage spécifique pour optimiser les propriétés mécaniques globales .

Les dispersoïdes formés par des éléments d'alliage tels que Cr, Mn et Zr (dans certaines grades) épinglent efficacement les frontières des grains, inhibant la croissance excessive des grains et la recristallisation .

Flux de grains continu très conforme à la forme de partie:

Ceci est l'avantage central des pièces de redoutage aérospatiale . alors que le métal s'écoule plastiquement dans la cavité de la matrice, ses grains sont allongés et forment des lignes d'écoulement fibreuses continues qui sont étroitement conformes aux structures complexes externes et internes complexes de la partie .

Cet alignement du flux de grains avec la direction de contrainte principale de la partie dans les conditions de fonctionnement réelles transfère efficacement les charges, améliorant considérablement les performances de la fatigue de la pièce, la ténacité à l'impact, la ténacité à la fracture et la résistance à la corrosion de contrainte dans les zones critiques (e . g ., les coins, les trous de connexion, les réseaux transversaux) {..

Contrôle précis des phases de renforcement (précipiter):

Après le traitement thermique de la solution et le vieillissement en plusieurs étapes, les phases de renforcement (e . g ., al₂cumg, mgzn₂) précipitent uniformément dans la matrice d'aluminium avec une taille, une morphologie et une distribution optimales .

Pour les séries 7xxx, les traitements vieillissants (E . g ., T73, T74, T76 Tempers) visent à améliorer efficacement le type de corrosion de contrainte (SCC) et à la résistance à la corrosion d'exfoliation en contrôlant le type de précipitations et de la morphologie des précipitates de pointe (COARSENSE force .

Propre métallurgique élevée:

Un contrôle strict des éléments d'impureté tels que le fer (Fe) et le silicium (Si) évite la formation de composés intermétalliques grossières et fragiles, garantissant ainsi la ténacité, la durée de fatigue du matériel et la tolérance aux dommages . Aérospace requise généralement des niveaux extrêmement faibles d'inclusions non métalliques .}

Aluminium Alloy Aerospace Day Forgings nécessitent généralement une précision de haute précision et des tolérances dimensionnelles strictes pour minimiser l'usinage ultérieur, la réduction des coûts et des délais de livraison .

Capacité de personnalisation:

Les pièces forgées en aérospatiale sont généralement hautement personnalisées, conçues et produites sur la base de modèles 3D (fichiers CAO) et de dessins d'ingénierie détaillés fournis par les fabricants d'avions .

Les fabricants possèdent des capacités complètes de la conception de la matrice, du forgeage, du traitement thermique, du soulagement du stress à l'usinage de précision final et au traitement de surface .

Les propriétés des alliages d'aluminium aérospatiale dépendent entièrement de traitements thermiques précis . Les normes aérospatiales ont des réglementations extrêmement strictes pour le processus de traitement thermique .

Conseils de sélection de température:

Série 2xxx: Souvent sélectionné dans T351 (E . G ., 2024) ou T851 (E . G ., 2050, 2099) Temps pour réaliser une excellente performance de fatigue et une tolérance aux dégâts .

Série 7xxx: Selon les exigences de la fissuration de la corrosion de contrainte (SCC) et de la corrosion d'exfoliation, les températures T7351, T7451 ou T7651 sont choisies, sacrifiant une certaine résistance à la pointe pour assurer une fiabilité à long terme . 7075 dans T6 température est rarement utilisée directement pour les structures de charge aérospatiale primaire .}}

Les forgues en alliage en aérospatiale en aluminium nécessitent généralement une usinage de précision étendue pour réaliser les géométries complexes et la précision dimensionnelle de la partie finale . et

Guidage de fabrication:

Machinabilité: Les pièces de redoutage en alliage en alupace en aluminium ont généralement une bonne machinabilité, mais des grades à haute résistance (e . g ., 7xxx, 8xxx series) nécessitent des forces de coupe plus élevées, les outils de machine à haute rigidité et les outils de coupe spécialisés . sont des outils à haute rigidité .

Gestion du stress résiduel: Les pièces forgées, surtout après la trempe, ont des contraintes résiduelles internes . Les pièces aérospatiales utilisent souvent le tempérament TXX51 (les stratégies comme une coupe symétrique et la coupe en couches doivent être utilisées, et une considération accordée à l'usinage rugueuse après un traitement thermique, puis à un soulagement de contraintes, suivi par l'achinant de la précision {{4}

Soudabilité: Le soudage traditionnel de fusion est rarement utilisé pour les composants d'alliage en aluminium à charge aérospatiale primaire ., ils reposent principalement sur la jonction mécanique (e . g ., les attaches Hi-Lok, Riveting) ou les techniques de soudure à solide (E . G ., Ficeding, Welding,}}} g .. FRICTION STIRDING FSW), et le soudage nécessite généralement un traitement thermique localisé pour restaurer les propriétés .

Contrôle de qualité: Inspection stricte en cours et hors ligne des dimensions, des tolérances géométriques, de la rugosité de surface et des défauts pendant l'usinage .

La résistance à la corrosion des alliages d'aluminium aérospatiale est l'un de leurs indicateurs de performance critiques, en particulier compte tenu de leur résistance au stress Corrosion Cracking (SCC) et de la corrosion d'exfoliation dans différents environnements .

Stratégies de protection contre la corrosion:

Sélection d'alliages et de tempérament: Dans l'aérospatiale, pour les alliages en aluminium à haute résistance, Tempers sur-estiré (E . G ., T7351 / T7451 / T7651 pour la série 7xxx, T851 pour la série 8xxx) avec une forte résistance à la résistance et à une résistance à la corrosion, même à une forte résistance à la force {9 {9 {9 O

Traitement de surface:

Anodisation: La méthode de protection la plus courante et la plus efficace, formant un film d'oxyde dense sur la surface de forgeage, améliorant la résistance à la corrosion et à l'usure . anodisation d'acide chrome (CAA) ou anodisation d'acide sulfurique (SAA) sont couramment utilisées, suivis d'une scellon .}.

Revêtements de conversion chimique: Servir de bonnes amorces pour les peintures ou les adhésifs, offrant une protection supplémentaire de corrosion .

Systèmes de revêtement haute performance: L'époxy, le polyuréthane ou d'autres revêtements anti-corrosion haute performance sont appliqués dans des environnements spécifiques ou difficiles .

Gestion de la corrosion galvanique: En contact avec des métaux incompatibles, des mesures d'isolement strictes (e . g ., joints non conducteurs, revêtements isolants, scellants) doivent être pris pour empêcher la corrosion galvanique .

Les propriétés physiques de l'alliage en alliage en alliage aérospatial sont des données d'entrée critiques dans la conception des avions, affectant le poids structurel, les performances et la sécurité de l'avion .

Considérations de conception:

Rapports de force / de rigidité / poids ultime: Les formes aérospatiales en aluminium sont au cœur de la réalisation des aéronefs et de l'efficacité structurelle élevée, avec des alliages Li (série 8xxx) excellant à cet égard .

Conception de tolérance aux dommages: Au-delà de la force, les parties aérospatiales hiérarchisent la tolérance aux dommages et les performances de la fatigue, nécessitant des matériaux pour effectuer en toute sécurité même avec les défauts existants . Les grains fins et le flux de grains continu sont cruciaux pour cela . et

Plage de température de fonctionnement: Les alliages d'aluminium aérospatiale ne sont pas fortement résistants à la température, généralement limités aux températures de fonctionnement ci-dessous 120-150 degré . pour les applications à température plus élevée, les alliages de titane ou les matériaux composites doivent être considérés .

Complexité de fabrication: Les pièces forgées aérospatiales ont des formes complexes, exigeant des exigences extrêmement élevées pour les processus de conception et de fabrication, impliquant souvent plusieurs passes de forgeage et l'usinage de précision .

L'assurance qualité et les tests de l'alliage en alliage en alliage aérospatial sont des éléments fondamentaux de la sécurité de l'industrie de l'aviation et doivent adhérer aux normes et aux spécifications des clients les plus strictes .

Procédures de test standard:

Traçabilité du cycle de vie complet: Chaque étape de l'approvisionnement en matières premières à la livraison finale doit avoir des enregistrements détaillés et une documentation traçable, y compris le numéro de chaleur, la date de production, les paramètres de processus, les résultats des tests, etc. .

Certification des matières premières:

Analyse de la composition chimique (spectromètre à émission optique, ICP) pour assurer la conformité avec les spécifications de matériaux AMS, MIL, BAC et autres .

Inspection des défauts internes: tests ultrasoniques à 100% (UT) pour s'assurer que les billettes sont exemptes de défauts et d'inclusions de coulée .

Surveillance des processus de forgeage:

Surveillance et enregistrement en temps réel de la température du four, la température de forgeage, la pression, la quantité de déformation, le taux de déformation, la température de la matrice et d'autres paramètres .

Inspection aléatoire en cours / hors ligne de la forme et des dimensions de forgeage pour garantir la conformité aux exigences de forge pré-forgeant et terminées .

Surveillance du processus de traitement thermique:

Contrôle précis et enregistrement de l'uniformité de la température du four (conforme à la classe 1 AMS 2750E), à la température et à l'intensité d'agitation de l'étanchéité, à la mise en œuvre du temps de transfert et à d'autres paramètres .

Enregistrement continu et analyse des courbes de température / temps .

Analyse de la composition chimique:

Révérification de la composition chimique par lots des pièces de redoutage finaux .

Test de propriété mécanique:

Tests de traction: Échantillons prélevés dans les directions L, LT et ST, strictement testés pour UTS, YS, El Selon les normes, garantissant que les valeurs garanties minimales sont respectées .

Test de dureté: Mesures multi-points pour évaluer l'uniformité et corréler avec les propriétés de traction .

Tests d'impact: Test d'impact en V Charpy Si nécessaire .

Test de ténacité des fractures: Test K1C ou JIC pour les composants critiques, un paramètre clé pour la conception de tolérance aux dommages aérospatiales .

Test de fissuration par corrosion de contrainte (SCC):

Tous les pièces de redoutage aérospatiale 7xxx et 8xxx (sauf T6) sont obligatoires soumises à des tests de sensibilité au SCC (E . G ., test de ring C, ASTM G38 / G39) pour s'assurer qu'aucune SCC ne se produit à des niveaux de stress spécifiés .

Tests non destructifs (NDT):

Tests ultrasoniques (UT): 100% d'inspection des défauts internes pour tous les pièces de quai de chargement critiques (selon la norme AMS 2154, la classe AA ou le niveau A de la classe A) pour ne garantir aucune porosité, inclusions, délaminations, fissures, etc. .

Tests pénétrants (PT): 100% d'inspection de surface (selon la norme AMS 2644) pour détecter les défauts de rupture de surface .

Test de courant Eddy (ET): Détecte les défauts de surface et de près de la surface, ainsi que l'uniformité des matériaux .

Test radiographique (RT): Inspection des rayons X ou gamma pour certaines zones spécifiques .

Analyse microstructurale:

Examen métallographique pour évaluer la taille des grains, la continuité du flux de grains, le degré de recristallisation, la morphologie et la distribution des précipités, en particulier les caractéristiques des précipités des frontières des grains, garantissant le respect des normes aérospatiales pour la microstructure .

Inspection dimensionnelle et de qualité de surface:

Mesure dimensionnelle 3D précise à l'aide de machines de mesure des coordonnées (CMM) ou de balayage laser, assurant une précision dimensionnelle et des tolérances géométriques des formes complexes .

Rugosité de surface, inspection des défauts visuels .

Normes et certifications:

Les fabricants doivent être AS9100 (Système de gestion de la qualité aérospatiale) certifié .

Les produits doivent se conformer aux normes aérospatiales strictes telles que les AMS (spécifications de matériaux aérospatiales), MIL (spécifications militaires), BAC (Boeing Aircraft Company), Airbus, SAE Aerospace Standards, ASTM, etc .

EN 10204 Type 3 . 1 ou 3.2 Des rapports de test de matériel peuvent être fournis, et la certification indépendante tierce peut être organisée à la demande du client.

Aluminium Alloy Aerospace Day Forgings sont des composants indispensables dans les structures des avions en raison de leur combinaison de performance inégalée, largement utilisée dans des parties avec des exigences ultimes pour la résistance, le poids, la fiabilité et la sécurité .

Zones d'application primaires:

Structure de fuselage d'avion: Cloisons, connexions de linge, menuisiers cutanés, cadres de porte de cabine, cadres de fenêtres et autres structures de chargement primaires .

Structure de l'aile: Les côtes, les raccords de lacets, les pistes du volet, les composants Aileon, les pièces jointes de pylône .

Système de train d'atterrissage: Stroits de vitesse d'atterrissage principaux, liens, moyeux de roue, composants de frein et autres pièces critiques de haute charge .

Composants du moteur: Supports de moteur, cintres, racines de lame de ventilateur (certains modèles), disques de compresseur (conceptions précoces) .

Composants d'hélicoptère: Composants de la tête du rotor, boîtier de transmission, bielles de connexion .

Systèmes d'armes: Structures de carrosserie des missiles, composants de lanceur, supports d'instruments de précision .

Satellites et vaisseau spatial: Cadres structurels, connecteurs .

Concevoir des avantages:

Rapports de force / de rigidité / poids ultime: Contribue directement à la réduction du poids de l'avion, à l'augmentation de la charge utile et à l'efficacité énergétique .

Haute fiabilité et sécurité: Le processus de forgeage élimine les défauts de la coulée, offrant une excellente vie de fatigue, la ténacité des fractures et la résistance à la fissuration de la corrosion du stress, répondant aux exigences strictes sur la tolérance aux dommages et la rondation de l'industrie aérospatiale .

Intégration de formes complexes: Le forgeage peut produire des géométries complexes en forme de réseau, intégrant plusieurs fonctions, réduisant le nombre de pièces et les coûts d'assemblage .

Excellentes performances de fatigue: Crucial pour les composants soumis à des charges répétées dans les avions .

Limitations de conception:

Coût élevé: Le coût des matières premières, le coût de développement de la matrice et le coût d'usinage de précision sont tous relativement élevés .

Délai de fabrication: La conception, la fabrication et les cycles de forgeage multi-passes et de traitement thermique pour les forgs aérospatiaux complexes peuvent être longs .

Limitations de taille: Les dimensions de forgeage sont limitées par le tonnage de l'équipement de forgeage .

Mauvaise soudabilité: Les méthodes traditionnelles de soudage de fusion ne sont généralement pas utilisées pour les structures de chargement aérospatiales primaires .

Performance à haute température: Les alliages en aluminium ne résistent généralement pas aux températures élevées, avec des températures de fonctionnement limitées ci-dessous 120-150 degré .

Considérations économiques et durables:

Valeur totale du cycle de vie: Bien que le coût initial soit élevé, les forgues aérospatiales offrent des avantages économiques importants sur l'ensemble de leur cycle de vie en améliorant les performances des avions, la sécurité, la durée de vie prolongée et les coûts de maintenance réduits .

Efficacité d'utilisation des matériaux: Technologie de forgeage de mise en forme quasi avancé et usinage de précision minimiser les déchets de matériaux .

Convivialité environnementale: Les alliages en aluminium sont très recyclables, s'alignant avec les exigences de l'industrie aérospatiale en matière de durabilité .

Sécurité améliorée: La performance supérieure des pièces forgées améliore directement la sécurité des vols, représentant leur valeur la plus élevée .

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