Titan wird in Flugzeugen verwendet
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Luftfahrttechnik stellen Flugzeuge höhere Anforderungen an die Materialien in Bezug auf die strukturelle Gestaltung und die Leistungsindikatoren. Sie müssen leicht sein, um das Gewicht des Flugzeugs zu reduzieren, eine hohe Festigkeit, um die strukturelle Sicherheit zu gewährleisten, und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit, um sich an die komplexe und sich ändernde Flugumgebung anzupassen. Titanlegierungen können diese Nachfrage erfüllen und werden häufig in verschiedenen Teilen von Flugzeugen eingesetzt.
Warum eine Titanlegierung wählen?
- Die Titanlegierung ist leicht, aber hochfest, wodurch das Gewicht der Flugzeugstruktur effektiv reduziert und die Treibstoffeffizienz verbessert werden kann.
- Auf der Titanoberfläche bildet sich ein stabiler Oxidfilm, der der Korrosion durch Flugbenzin, Meerwasser und heiße und feuchte Umgebungen widerstehen kann.
- Es arbeitet stabil bei hohen zyklischen Belastungen und verlängert so die Lebensdauer von Strukturteilen.
- Einige Titanlegierungen können bei Temperaturen über 500 °C betrieben werden und sind für Hochtemperaturbereiche des Motors geeignet.
Teile aus Titanlegierungen für Flugzeuge
Strukturbauteile für Flugzeuge
Flugzeugstrukturteile wie Rumpfrahmen, Bodenträger, Flügelkastenstrukturen, Triebwerkspylone und andere wichtige tragende Komponenten müssen eine hohe Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften aufweisen. Aufgrund der weit verbreiteten Anwendung von Verbundwerkstoffen müssen die Werkstoffe dieser Strukturbauteile auch in Bezug auf elektrochemische Eigenschaften und Wärmeausdehnungskoeffizienten stark auf Verbundwerkstoffe abgestimmt sein, um Korrosion und thermische Belastung zu vermeiden.
Karosserierahmen
Der Rumpfrahmen besteht aus der Titanlegierung Ti-6Al-4V. Als Skelett der Flugzeugstruktur trägt der Rumpfrahmen die Gesamtlast sowie die innere und äußere Druckdifferenz, daher muss das Material ein sehr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, eine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit und eine gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
Bodenbalken
Der Bodenbalken besteht aus der Titanlegierung Ti-6Al-4V. Als wichtiges Strukturbauteil, das das Gewicht der Kabine und des Frachtraums trägt, erfordert der Bodenträger eine hohe Festigkeit, hohe Steifigkeit und eine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit.
Struktur des Flügelkastens
Die Legierung Ti-6Al-4V wird häufig in den Grundkomponenten von Flügelkastenstrukturen verwendet, während die Legierung Ti-5553 aufgrund ihrer hervorragenden Härtbarkeit und Ermüdungsbeständigkeit hauptsächlich in den Verbindungsknoten und Verstärkungsstrukturen von Flügelkästen verwendet wird.
Motoraufhängung
Das Motorlager muss Motorschub-, Vibrations- und hohen Stoßbelastungen standhalten, daher muss das Material eine extrem hohe Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit aufweisen. Die Legierung Ti-5553 hat sich aufgrund ihrer hohen Festigkeit, guten Zähigkeit und Rissbeständigkeit zur ersten Wahl für Strukturmaterialien für Motoraufhängungen entwickelt.
Warum sollten Sie die folgenden Legierungen für Flugzeugstrukturteile wählen?
Zu den wichtigsten Anforderungen an Werkstoffe für Flugzeugstrukturteile gehören hohe Festigkeit, geringes Gewicht, Ermüdungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verträglichkeit mit Verbundwerkstoffen.
Die Ti-6Al-4V-Legierung hat umfassende Leistungsvorteile und ist für die meisten Strukturteile geeignet. Insbesondere in Verbindung mit Verbundwerkstoffen kann es die strukturelle Haltbarkeit deutlich verbessern und die Wartungskosten senken.
Die Legierung Ti-5553 ist eine neuartige Hochleistungs-Titanlegierung mit guter Härtbarkeit im Dickschliff, hervorragender Ermüdungsbeständigkeit und Bruchzähigkeit und eignet sich für komplexe Belastungsumgebungen.
Anwendungsbeispiele:
In der Praxis wird die Legierung Ti-6Al-4V häufig im Rumpfrahmen, in den Bodenträgern und in den Flügelkastenstrukturen des Boeing 787 Dreamliner verwendet, die mehr als 15 % des Gesamtgewichts des Flugzeugs ausmachen.
Die Triebwerkspylonen und Flügelkastenverbindungsstrukturen des Airbus A350 XWB werden in großem Umfang aus der Legierung Ti-5553 verwendet, was die Gesamtleistung und Lebensdauer des Flugzeugs erheblich verbessert.
Fahrwerkssystem
Das Fahrwerkssystem ist eine Schlüsselkomponente, die beim Start, bei der Landung und beim Rollen von Flugzeugen hohen Stoßbelastungen ausgesetzt ist. Es ist komplex aufgebaut und erfordert eine extrem hohe Materialfestigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Titanlegierungen werden aufgrund ihrer hohen Festigkeit und Gewichtsvorteile häufig in modernen Flugzeugfahrwerken verwendet.
Strebe des Hauptfahrwerks
Die Hauptfahrwerksstrebe ist das wichtigste tragende Bauteil im Fahrwerkssystem und muss starken Stößen vom Boden standhalten. Die Legierung Ti-10V-2Fe-3Al hat eine hohe Festigkeit und eine gute Bruchzähigkeit, was sie zum Kernmaterial für das Fahrwerk moderner großer Passagierflugzeuge macht.
Lenkhalterung und seitliche Stützstange
Die seitliche Stützstange und die Lenkstruktur verbinden das Fahrwerk mit dem Rumpf und müssen eine gewisse Flexibilität und langfristige Tragfähigkeit aufweisen. Die Legierung Ti-5553 eignet sich aufgrund ihrer guten, umfassenden mechanischen Eigenschaften für diese Teile mit hoher Ermüdungsbelastung.
Warum sollten Sie sich für die folgenden Legierungen für Fahrwerke entscheiden?
Das Fahrwerksmaterial muss eine hohe Festigkeit und eine ausgezeichnete Ermüdungsbeständigkeit aufweisen, um den Auswirkungen häufiger Starts und Landungen standzuhalten und Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Die Legierung Ti-10V-2Fe-3Al kann aufgrund ihrer hohen Festigkeit und hervorragenden Ermüdungsbeständigkeit das Strukturgewicht erheblich reduzieren und die Lebensdauer des Fahrwerks verlängern.
Die Legierung Ti-5553 eignet sich für hohe Belastungen und hohe Ermüdungsbedingungen, verfügt über eine hervorragende Härtbarkeit und mechanische Eigenschaften und kann die Leistungsanforderungen von Fahrwerken unter komplexen Lasten erfüllen.
Anwendungsbeispiele:
Die Fahrwerkssysteme der Boeing 777, 787 und Airbus A350 verwenden Ti-10V-2Fe-3Al als Hauptstützmaterial, und Ti-5553 wird für Stützstangen, Scharnierkomponenten und andere Strukturen verwendet, wodurch das Gewicht des gesamten Flugzeugs effektiv reduziert und gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet wird.
Motorkomponenten
Komponenten von Flugzeugtriebwerken müssen hohen Temperaturen, hohen Drücken und hohen Drehzahlen über einen langen Zeitraum standhalten, und die Materialien müssen stabile mechanische Eigenschaften und Ermüdungsbeständigkeit in extremen Umgebungen beibehalten. Titanlegierungen spielen aufgrund ihrer guten Hochtemperaturfestigkeit und ihres geringen Gewichts eine wichtige Rolle in vielen wichtigen Motorkomponenten.
Lüfterblätter und Lüfterscheiben
Lüfterblätter und Lüfterscheiben befinden sich im Tieftemperatur-Frontbereich des Motors und erfordern Materialien mit hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei mittleren Temperaturen. Die Ti-6Al-4V-Legierung erfüllt die oben genannten Anforderungen und wird häufig in Lüfterkomponenten von mittleren und großen Turbofan-Triebwerken verwendet.
Kompressorscheiben und -schaufeln
Die Betriebstemperatur von Hochdruckkompressorteilen kann über 500 °C erreichen, so dass das Material eine hohe Temperaturfestigkeit, ein gutes Kriechverhalten und eine Ermüdungsleistung bei niedrigen Zyklen aufweisen muss. Ti-6246 und Ti-8Al-1Mo-1V sind Titanlegierungen vom Typ α+β mit hervorragender Leistung bei hohen Temperaturen, die häufig in der Kompressorstruktur des Kernabschnitts des mittleren Teils des Motors verwendet werden.
Motorgehäuse und -ringe
Motorgehäuse und -ringe müssen eine gute Dimensionsstabilität aufweisen und bestimmte Anforderungen an hohe Temperaturen und Schweißleistung erfüllen. Die Legierung Ti-5Al-2.5Sn hat sowohl eine mittlere Temperaturfestigkeit als auch eine gute Schweißbarkeit und eignet sich für Kompressorgehäuse und andere Teile.
Materialanforderungen an Motorkomponenten und Gründe für die Legierungsauswahl
Motorkomponenten stellen strenge Anforderungen an die Werkstoffe, einschließlich der Aufrechterhaltung einer hohen Festigkeit bei mittleren und hohen Temperaturen, Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Ermüdungsbeständigkeit.
Die Ti-6Al-4V-Legierung hat eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei mittleren Temperaturen und ist für Lüfterstrukturen geeignet.
Die Legierungen Ti-6246 und Ti-8Al-1Mo-1V weisen eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf und erfüllen damit die hohen Anforderungen an Kompressorkomponenten.
Die Legierung Ti-5Al-2.5Sn hat eine gute Schweißleistung und stabile Abmessungen und eignet sich für die Herstellung von Motorgehäusen.
Anwendungsbeispiele:
Die Lüfterblätter des Rolls-Royce Trent 1000-Triebwerks bestehen aus Ti-6Al-4V, die Verdichtersektion aus den Legierungen Ti-6246 und Ti-8Al-1Mo-1V und das Triebwerksgehäuse aus Ti-5Al-2.5Sn, wodurch ein Gleichgewicht zwischen geringem Gewicht und hoher thermischer Festigkeit erreicht wird.
Hydraulik- und Kraftstoffsysteme
Hydraulik- und Kraftstoffsysteme von Flugzeugen erfordern Hochdruckübertragungen und komplexe Rohrleitungsstrukturen, die Materialien mit hoher Festigkeit, guter Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Hydraulische Leitungen
Hydraulische Systeme werden häufig in Hochdruck-Übertragungskreisen eingesetzt, und Rohrleitungen müssen einem Druck von mehr als 3000 psi standhalten. Ti-3Al-2.5V weist als Titanlegierung vom Typ α+β eine gute Festigkeit, Duktilität und Druckbeständigkeit auf und ist das bevorzugte Material für Hydraulikrohre.
Kraftstoff- und Gasversorgungsleitungen
Handelsreines Titan wird aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit häufig für geschweißte Rohre verwendet, die Kraftstoff und Kühlgas transportieren. Grad 2 ist formbarer und Grad 4 ist stärker.
Materialanforderungen und Gründe für die Legierungsauswahl:
Die Werkstoffe müssen sowohl Festigkeit als auch Flexibilität aufweisen, um einen zuverlässigen Betrieb von Hochdruckhydrauliksystemen zu gewährleisten.
Die Ti-3Al-2,5V-Legierung kombiniert Festigkeit und Flexibilität und eignet sich für Hochdruckhydrauliksysteme.
Reines Titan (CP Ti) hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine gute Verarbeitungsleistung und eignet sich für leichte Rohrleitungssysteme.
Anwendungsbeispiele:
In den Hydraulik- und Kraftstoffsystemen der Boeing 787 und des Airbus A350 werden Ti-3Al-2.5V-Hochdruck-Nahtlosrohre und geschweißte Rohre aus reinem Titan der Klasse 2 häufig verwendet, um die Anforderungen an den Systemdruck und die Korrosionsbeständigkeit effektiv zu gewährleisten.
Verbindungselemente und Kleinteile
Die Verbindungen zwischen Flugzeugkomponenten beruhen auf einer Vielzahl von Befestigungselementen, die hochfest, korrosionsbeständig, leicht und in der Lage sein müssen, wechselnden Belastungen über lange Zeit standzuhalten.
Schrauben, Muttern & Nieten
Schrauben, Muttern und Nieten werden aus Titanlegierungen hergestellt, darunter die Serien Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo und SPS TITAN™. Titan-Befestigungselemente können herkömmliche Stahlteile ersetzen und das Gewicht um durchschnittlich 30 % bis 40 % reduzieren. Unter ihnen ist Ti-6Al-4V das am häufigsten verwendete allgemeine Material, und die SPS TITAN-Serie™ ist für extreme Arbeitsbedingungen ausgelegt.
Steckverbinder und Kleinteile
Steckverbinder und Kleinteile bestehen aus der Titanlegierung Ti-3Al-2,5V und Reintitan (CP Ti). In hydraulischen Verbindungen von Flugzeugen, kleinen Halterungen und Komponenten für elektronische Fächer werden Titanlegierungen aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und ihres geringen Gewichts häufig bei der Herstellung von Präzisionskleinteilen verwendet.
Werkstoffanforderungen und Gründe für die Legierungsauswahl
Die Legierungen Ti-6Al-4V und Ti-6-2-4-2 haben eine hohe Festigkeit und gute Ermüdungseigenschaften und eignen sich für den Langzeitbetrieb von Steckverbindern.
Die hochfeste Titanlegierung SPS erfüllt die dreifachen Anforderungen an hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit und ist für anspruchsvollere Arbeitsbedingungen geeignet.
Warum sollten Sie sich für Chalco als Ihren Lieferanten für Titan in Luft- und Raumfahrtqualität entscheiden?
Stärke der Ausrüstung
Chalco verfügt über eine komplette und moderne Produktionslinie zum Schmelzen und Verarbeiten von Titan, die den gesamten Prozess vom Schmelzen von Titanbarren über das Präzisionsschmieden bis hin zur Wärmebehandlung und Prüfung abdeckt und so sicherstellt, dass es globalen Kunden Produkte aus Titanlegierungen anbieten kann, die den internationalen Luftfahrtstandards entsprechen.
Er ist mit mehreren Vakuum-Verschleißlichtbogenöfen (VAR) mit einem maximalen Blockdurchmesser von 1000 mm und einem Einzelblockgewicht von 6 Tonnen ausgestattet. Es ist auch mit einem Plasmaschmelzofen (PAM) und einem Elektronenstrahlschmelzofen (EB) ausgestattet, um die Schmelzanforderungen von hochreinen Titanbarren und Speziallegierungen für die Luftfahrt zu erfüllen.
Es verfügt über eine 8.000-Tonnen-Gesenkschmiedepresse und ein isothermes Schmiedesystem, das Ringwalzwerke und Produktionslinien für das Warmgeschmieden unterstützt, mit denen wichtige strukturelle Schmiedeteile für die Luftfahrt wie Fahrwerksstreben, Scheiben, Rahmenverbinder usw. präzise hergestellt werden können.
Ausgestattet mit mehreren luftfahrtspezifischen Vakuum-Wärmebehandlungsöfen und Glühöfen beträgt die Genauigkeit der Temperaturregelung ±2 °C und die maximale Verarbeitungsgröße 2,5 Meter, wodurch sichergestellt wird, dass die organisatorische Gleichmäßigkeit und die mechanischen Eigenschaften den Anforderungen an Ermüdung und thermische Stabilität in der Luftfahrt entsprechen.
Qualitätssicherung
Um sicherzustellen, dass seine Produkte den Standards der Luftfahrt entsprechen, hat Chalco ein strenges Qualitätskontrollsystem eingeführt, das jedes Glied von den Rohstoffen über den Produktionsprozess bis hin zur endgültigen Lieferung abdeckt.
Alle Produkte aus Titanlegierungen für die Luftfahrt müssen vor dem Verlassen des Werks einem vollständigen zerstörungsfreien Prüfverfahren unterzogen werden, einschließlich Ultraschallprüfung (UT), Röntgenprüfung und Oberflächenrissprüfung, um sicherzustellen, dass keine internen Defekte, Poren oder Einschlüsse vorhanden sind, und um die Anforderungen an die Sicherheitsleistung von Flugzeugstrukturen und Triebwerkskomponenten zu erfüllen.
Chalco verfügt über eine komplette physikalische und chemische Versuchsplattform, die metallographische Strukturanalysen, Zugfestigkeitsprüfungen, Hochtemperaturleistungsbewertungen, Ermüdungslebensdauertests und Zeitstandfestigkeitstests durchführen kann, um eine zuverlässige Prozessrückverfolgbarkeit und Leistungssicherung für jede Charge von Titanmaterialien für die Luftfahrt zu gewährleisten.
Das Labor des Unternehmens hat die Zertifizierung des internationalen Qualitätsmanagementsystems AS9100 für die Luftfahrt bestanden und die Zertifizierung für NADCAP-Wärmebehandlung und zerstörungsfreie Prüfung erhalten. Das Unternehmen ist in der Lage, internationalen Luftfahrtkunden einen vollständigen Satz von Materialzertifikaten (MTC) und Testberichten von Drittanbietern zur Verfügung zu stellen, um sicherzustellen, dass die exportierten Materialien den Qualitätsanforderungen großer Hersteller wie Boeing und Airbus entsprechen.
Chalco kann auch andere Produkte in Luftfahrtqualität anbieten
Welche Dienstleistungen kann Chalco für Sie erbringen?
Als professioneller Hersteller von Titanlegierungen in Luftfahrtqualität bietet Chalco nicht nur hochwertige Titanprodukte an, sondern ist auch bestrebt, globalen Kunden Titanlegierungslösungen aus einer Hand zu bieten, mit einer effizienten Zusammenarbeit während des gesamten Prozesses von der Materialauswahl bis zur Lieferung.
Materialanpassung
Entsprechend den Anwendungsanforderungen des Kunden (Flugzeugstruktur, Motor, Hydrauliksystem usw.) bieten wir Empfehlungen für geeignete Titanlegierungen (z. B. Ti-6Al-4V, Ti-5553, Ti-6246 usw.) und unterstützen kundenspezifische Anforderungen an die chemische Zusammensetzung, den Wärmebehandlungsstatus und die Standards für mechanische Eigenschaften.
Dienstleistungen zur Produktverarbeitung mit mehreren Spezifikationen
Chalco kann Stangen, Platten, Schmiedeteile, Ringe, Schmiederinge usw. aus Titanlegierungen mit hoher Maßgenauigkeit liefern und unterstützt die Grobbearbeitung und endkonturnahe Prozesse für speziell geformte Teile, um die frühen Verarbeitungsanforderungen von Strukturteilen für die Luftfahrt zu erfüllen.
Materialprüfung und Zertifizierung durch Dritte
Jede Materialcharge wird mit einem vollständigen Satz von Werksinspektionsberichten und MTC-Zertifikaten geliefert und unterstützt Witness-Inspektionen durch externe Prüfstellen wie BV, SGS und TÜV, um sicherzustellen, dass die Produkte den internationalen Beschaffungsstandards entsprechen.
Prüfung in kleinen Chargen
Es unterstützt F&E-Tests in kleinen Chargen, Probenproofing und Batch-Supply-Switching mit kurzen Lieferzyklen und schneller Reaktion auf den Projektrhythmus des Kunden. Es eignet sich für die Probeproduktion, die Langzeitversorgung und die Entwicklung alternativer Materialien.
Internationale Handels- und Logistikdienstleistungen
Das erfahrene Außenhandelsteam von Chalco kann eine Vielzahl von Handelsmethoden wie EXW, FOB, CIF usw. anbieten. Sie sind mit den Zollabfertigungs- und Verpackungsanforderungen für Luftfahrtmaterialien vertraut, die nach Nordamerika, Europa, in den Nahen Osten und nach Südostasien exportiert werden, um die Transportsicherheit und eine stabile Lieferzeit zu gewährleisten.
