Titanio utilizado en aviones
Con el desarrollo continuo de la tecnología aeronáutica, las aeronaves han planteado requisitos más altos sobre los materiales en términos de diseño estructural e indicadores de rendimiento. Deben ser ligeros para reducir el peso de la aeronave, de alta resistencia para garantizar la seguridad estructural y de excelente resistencia a la corrosión y a altas temperaturas para adaptarse al complejo y cambiante entorno de vuelo. Las aleaciones de titanio pueden satisfacer esta demanda y se utilizan ampliamente en varias partes de los aviones.
¿Por qué elegir la aleación de titanio?
- La aleación de titanio es liviana pero de alta resistencia, lo que puede reducir efectivamente el peso de la estructura de la aeronave y mejorar la eficiencia del combustible.
- Se forma una película de óxido estable en la superficie de titanio, que puede resistir la corrosión del combustible de aviación, el agua de mar y los ambientes cálidos y húmedos.
- Funciona de manera estable bajo altas cargas cíclicas, lo que prolonga la vida útil de las piezas estructurales.
- Algunas aleaciones de titanio pueden funcionar a temperaturas superiores a 500 °C y son adecuadas para zonas de alta temperatura del motor.
Piezas de aleación de titanio para aviones
Componentes estructurales de aeronaves
Las piezas estructurales de las aeronaves, como los bastidores del fuselaje, las vigas del suelo, las estructuras de las cajas de las alas, los pilones del motor y otros componentes clave que soportan cargas, deben tener alta resistencia, resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión y otras características. Debido a la aplicación generalizada de materiales compuestos, los materiales de estas piezas estructurales también deben coincidir en gran medida con los materiales compuestos en términos de propiedades electroquímicas y coeficientes de expansión térmica para evitar la corrosión y el estrés térmico.
Estructura de la carrocería
El bastidor del fuselaje está hecho de aleación de titanio Ti-6Al-4V. Como esqueleto de la estructura de la aeronave, el marco del fuselaje soporta la carga total y la diferencia de presión interna y externa, por lo que el material debe tener una relación resistencia-peso muy alta, excelente resistencia a la fatiga y buena resistencia a la corrosión.
Vigas de suelo
La viga del piso está hecha de aleación de titanio Ti-6Al-4V. Como componente estructural clave que soporta el peso de la cabina y la bodega de carga, la viga del piso requiere alta resistencia, alta rigidez y excelente resistencia a la fatiga.
Estructura de la caja de alas
La aleación Ti-6Al-4V se usa ampliamente en los componentes básicos de las estructuras de las cajas de alas, mientras que la aleación Ti-5553 se usa principalmente en los nodos de conexión y las estructuras de refuerzo de las cajas de alas debido a su excelente templabilidad y resistencia a la fatiga.
Montaje del motor
El soporte del motor debe soportar el empuje del motor, la vibración y las cargas de alto impacto, por lo que el material debe tener una resistencia y una resistencia a la fatiga extremadamente altas. La aleación Ti-5553 se ha convertido en la primera opción para los materiales estructurales de montaje en motor debido a su alta resistencia, buena tenacidad y resistencia al agrietamiento.
¿Por qué elegir las siguientes aleaciones para piezas estructurales de aviones?
Los requisitos clave para los materiales para las piezas estructurales de aeronaves incluyen alta resistencia, peso ligero, resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión y compatibilidad con materiales compuestos.
La aleación Ti-6Al-4V tiene amplias ventajas de rendimiento y es adecuada para la mayoría de las piezas estructurales. Especialmente cuando se usa junto con materiales compuestos, puede mejorar significativamente la durabilidad estructural y reducir los costos de mantenimiento.
La aleación Ti-5553 es un nuevo tipo de aleación de titanio de alto rendimiento con buena templabilidad de sección gruesa, excelente resistencia a la fatiga y tenacidad a la fractura, y es adecuada para entornos de carga complejos.
Ejemplos de aplicación:
En aplicaciones reales, la aleación Ti-6Al-4V se usa ampliamente en el marco del fuselaje, las vigas del piso y las estructuras de la caja de las alas del Boeing 787 Dreamliner, que representa más del 15% del peso total de la aeronave.
Los pilones del motor y las estructuras de conexión de la caja de alas del Airbus A350 XWB hacen un uso extensivo de la aleación Ti-5553, que mejora en gran medida el rendimiento general y la vida útil de la aeronave.
Sistema de tren de aterrizaje
El sistema de tren de aterrizaje es un componente clave que soporta cargas de alto impacto durante el despegue, aterrizaje y rodaje de la aeronave. Tiene una estructura compleja y requiere una resistencia del material, tenacidad y resistencia a la corrosión extremadamente altas. La aleación de titanio es ampliamente utilizada en el tren de aterrizaje de los aviones modernos debido a sus ventajas de alta resistencia y peso.
Puntal del tren de aterrizaje principal
El puntal del tren de aterrizaje principal es el componente de soporte de carga más importante en el sistema del tren de aterrizaje y debe soportar un fuerte impacto desde el suelo. La aleación Ti-10V-2Fe-3Al tiene alta resistencia y buena resistencia a la fractura, lo que la convierte en el material central para el tren de aterrizaje de los grandes aviones de pasajeros modernos.
Soporte de dirección y barra de soporte lateral
La barra de soporte lateral y la estructura de dirección conectan el tren de aterrizaje con el fuselaje y deben tener cierta flexibilidad y capacidad de carga a largo plazo. La aleación Ti-5553 es adecuada para estas piezas de alta carga de fatiga debido a sus buenas propiedades mecánicas integrales.
¿Por qué elegir las siguientes aleaciones para el tren de aterrizaje?
El material del tren de aterrizaje debe tener una alta resistencia y una excelente resistencia a la fatiga para soportar el impacto de los despegues y aterrizajes frecuentes y garantizar la seguridad y la fiabilidad.
La aleación Ti-10V-2Fe-3Al puede reducir significativamente el peso estructural y prolongar la vida útil del tren de aterrizaje debido a su alta resistencia y excelente resistencia a la fatiga.
La aleación Ti-5553 es adecuada para condiciones de alta carga y alta fatiga, tiene excelentes propiedades mecánicas y templabilidad, y puede cumplir con los requisitos de rendimiento del tren de aterrizaje bajo cargas complejas.
Ejemplos de aplicación:
Los sistemas de trenes de aterrizaje de Boeing 777, 787 y Airbus A350 utilizan Ti-10V-2Fe-3Al como material de soporte principal, y Ti-5553 se utiliza para barras de soporte, componentes con bisagras y otras estructuras, reduciendo efectivamente el peso de toda la aeronave al tiempo que garantiza una alta confiabilidad.
Componentes del motor
Los componentes de los motores de los aviones deben soportar altas temperaturas, altas presiones y rotaciones a alta velocidad durante mucho tiempo, y los materiales deben mantener propiedades mecánicas estables y resistencia a la fatiga en entornos extremos. Las aleaciones de titanio desempeñan un papel importante en muchos componentes clave del motor debido a su buena resistencia a altas temperaturas y su ligereza.
Aspas y discos de ventilador
Las aspas del ventilador y los discos del ventilador están ubicados en la sección delantera de baja temperatura del motor y requieren materiales con alta resistencia y resistencia a la corrosión a temperaturas medias. La aleación Ti-6Al-4V cumple con los requisitos anteriores y se usa ampliamente en componentes de ventiladores de motores turbofan medianos y grandes.
Discos y álabes del compresor
La temperatura de funcionamiento de las piezas del compresor de alta presión puede superar los 500 °C, lo que requiere que el material tenga resistencia a altas temperaturas, buen rendimiento de fluencia y rendimiento de fatiga de ciclo bajo. Ti-6246 y Ti-8Al-1Mo-1V son aleaciones de titanio de tipo α + β con un excelente rendimiento a altas temperaturas, que se utilizan ampliamente en la estructura del compresor de la sección central de la parte central del motor.
Carcasa y anillos del motor
Las carcasas y los anillos del motor deben tener una buena estabilidad dimensional y cumplir con ciertos requisitos de rendimiento de soldadura y alta temperatura. La aleación Ti-5Al-2.5Sn tiene resistencia a temperatura media y buena soldabilidad, y es adecuada para carcasas de compresores y otras piezas.
Requisitos de materiales para los componentes del motor y razones para la selección de aleaciones
Los componentes del motor tienen requisitos estrictos sobre los materiales, incluido el mantenimiento de una alta resistencia a temperaturas medias y altas, resistencia a la corrosión y una excelente resistencia a la fatiga.
La aleación Ti-6Al-4V tiene alta resistencia y resistencia a la corrosión en condiciones de temperatura media y es adecuada para estructuras de ventiladores.
Las aleaciones Ti-6246 y Ti-8Al-1Mo-1V tienen una excelente resistencia al calor y a la fatiga, cumpliendo con los altos requisitos de los componentes del compresor.
La aleación Ti-5Al-2.5Sn tiene un buen rendimiento de soldadura y dimensiones estables, y es adecuada para la fabricación de carcasas de motores.
Ejemplos de aplicación:
Las aspas del ventilador del motor Rolls-Royce Trent 1000 están hechas de Ti-6Al-4V, la sección del compresor utiliza aleaciones Ti-6246 y Ti-8Al-1Mo-1V, y la carcasa del motor utiliza Ti-5Al-2.5Sn, logrando un equilibrio entre ligereza y alta resistencia térmica.
Sistemas hidráulicos y de combustible
Los sistemas hidráulicos y de combustible de las aeronaves implican una transmisión de alta presión y estructuras de tuberías complejas, que requieren que los materiales tengan alta resistencia, buena soldabilidad y resistencia a la corrosión.
Líneas hidráulicas
Los sistemas hidráulicos se utilizan a menudo en circuitos de transmisión de alta presión, y las tuberías deben soportar presiones superiores a 3000 psi. Ti-3Al-2.5V, como aleación de titanio tipo α + β, tiene buena resistencia, ductilidad y resistencia a la presión, y es el material preferido para tuberías hidráulicas.
Tuberías de suministro de combustible y gas
El titanio comercialmente puro se usa a menudo para tuberías soldadas que transportan combustible y gas de enfriamiento debido a su excelente resistencia a la corrosión. El grado 2 es más moldeable y el grado 4 es más fuerte.
Requisitos de materiales y razones para la selección de aleaciones:
Los materiales deben tener resistencia y flexibilidad para garantizar un funcionamiento fiable de los sistemas hidráulicos de alta presión.
La aleación Ti-3Al-2.5V combina resistencia y flexibilidad, adecuada para sistemas hidráulicos de alta presión.
El titanio puro (CP Ti) tiene una excelente resistencia a la corrosión y un buen rendimiento de procesamiento, y es adecuado para sistemas de tuberías livianos.
Ejemplos de aplicación:
En los sistemas hidráulicos y de combustible de Boeing 787 y Airbus A350, los tubos sin costura de alta presión Ti-3Al-2.5V y los tubos soldados de titanio puro de grado 2 se utilizan ampliamente para garantizar de manera efectiva los requisitos de resistencia a la corrosión y presión del sistema.
Sujetadores y piezas pequeñas
Las conexiones entre los componentes de la aeronave se basan en una gran cantidad de sujetadores, que deben ser de alta resistencia, resistentes a la corrosión, livianos y capaces de soportar cargas alternas durante mucho tiempo.
Pernos, tuercas y remaches
Los pernos, tuercas y remaches están hechos de aleaciones de titanio, incluidas las series Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo y SPS TITAN™. Los sujetadores de titanio pueden reemplazar las piezas de acero tradicionales, reduciendo el peso en un promedio de 30% a 40%. Entre ellos, el Ti-6Al-4V es el material general más utilizado, y la serie SPS TITAN™ está diseñada para condiciones de trabajo extremas.
Conectores y piezas pequeñas
Los conectores y las piezas pequeñas están hechos de aleación de titanio Ti-3Al-2.5V y titanio puro (CP Ti). En uniones hidráulicas de aviones, soportes pequeños y componentes de compartimentos electrónicos, las aleaciones de titanio se utilizan ampliamente en la fabricación de piezas pequeñas de precisión debido a su excelente resistencia a la corrosión y sus ventajas de ligereza.
Requisitos de materiales y razones para la selección de aleaciones
Las aleaciones Ti-6Al-4V y Ti-6-2-4-2 tienen alta resistencia y buenas propiedades de fatiga, y son adecuadas para el servicio a largo plazo de conectores.
La aleación de titanio de alta resistencia SPS cumple con los requisitos triples de alta resistencia, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga, y es adecuada para condiciones de trabajo más exigentes.
¿Por qué elegir a Chalco como su proveedor de titanio de grado aeroespacial?
Fuerza del equipo
Chalco cuenta con una línea de producción de fundición y procesamiento de titanio completa y moderna, que cubre todo el proceso, desde la fundición de lingotes de titanio hasta la forja de precisión, el tratamiento térmico y las pruebas, lo que garantiza que pueda proporcionar a los clientes globales productos de aleación de titanio que cumplan con los estándares internacionales de aviación.
Está equipado con múltiples hornos de arco consumibles al vacío (VAR), con un diámetro máximo de lingote de 1000 mm y un peso único de lingote de 6 toneladas; también está equipado con horno de fusión por plasma (PAM) y horno de fusión por haz de electrones (EB) para satisfacer las necesidades de fundición de lingotes de titanio de aviación de alta pureza y aleaciones especiales.
Cuenta con una prensa de forja a presión de 8,000 toneladas y un sistema de forja isotérmica, trenes de laminación de anillos de soporte y líneas de producción de forja en caliente, que pueden fabricar con precisión piezas forjadas estructurales clave para la aviación, como puntales de tren de aterrizaje, discos, conectores de marco, etc.
Equipado con múltiples hornos de tratamiento térmico al vacío y hornos de recocido específicos para la aviación, la precisión del control de temperatura es de ±2 °C y el tamaño máximo de procesamiento es de 2,5 metros, lo que garantiza que la uniformidad organizativa y las propiedades mecánicas cumplan con los requisitos de fatiga y estabilidad térmica de la aviación.
Garantía de calidad
Con el fin de garantizar que sus productos cumplan con los estándares de grado aeronáutico, Chalco ha establecido un estricto sistema de control de calidad que cubre todos los eslabones desde las materias primas, el proceso de producción hasta la entrega final.
Todos los productos de aleación de titanio para aviación deben someterse a un proceso completo de pruebas no destructivas antes de salir de la fábrica, incluidas las pruebas ultrasónicas (UT), las pruebas de rayos X y la inspección de grietas en la superficie para garantizar que no haya defectos internos, poros o inclusiones, y para cumplir con los requisitos de rendimiento de seguridad de las estructuras de las aeronaves y los componentes del motor.
Chalco cuenta con una plataforma experimental física y química completa que puede realizar análisis de estructuras metalográficas, pruebas de rendimiento a tracción, evaluación de rendimiento a alta temperatura, pruebas de vida a fatiga y pruebas de ruptura por fluencia, proporcionando una trazabilidad de proceso confiable y garantía de rendimiento para cada lote de materiales de titanio de aviación.
El laboratorio de la compañía ha pasado la certificación del sistema de gestión de calidad de aviación internacional AS9100 y ha obtenido la certificación de tratamiento térmico y pruebas no destructivas NADCAP. Tiene la capacidad de proporcionar un conjunto completo de certificados de materiales (MTC) e informes de pruebas de terceros a clientes de aviación internacional para garantizar que los materiales exportados cumplan con los requisitos de calidad de los principales fabricantes, como Boeing y Airbus.
Chalco puede proporcionar otros productos de grado aeronáutico
¿Qué servicios puede brindarte Chalco?
Como fabricante profesional de materiales de aleación de titanio de grado aeronáutico, Chalco no solo ofrece productos de titanio de alta calidad, sino que también se compromete a brindar a los clientes globales soluciones integrales de aleación de titanio, con una colaboración eficiente durante todo el proceso, desde la selección del material hasta la entrega.
Personalización de materiales
De acuerdo con los requisitos de la aplicación del cliente (estructura de la aeronave, motor, sistema hidráulico, etc.), proporcionamos recomendaciones adecuadas de grado de aleación de titanio (como Ti-6Al-4V, Ti-5553, Ti-6246, etc.) y respaldamos la composición química personalizada, el estado del tratamiento térmico y los estándares de propiedades mecánicas.
Servicios de procesamiento de productos de múltiples especificaciones
Chalco puede suministrar barras de aleación de titanio, placas, piezas forjadas, anillos, anillos de forja, conectores, etc. con alta precisión dimensional, apoyando el mecanizado en bruto y los procesos de formación casi neta para piezas de formas especiales, satisfaciendo las necesidades de procesamiento temprano de las piezas estructurales de aviación.
Pruebas de materiales y certificación de terceros
Cada lote de materiales viene con un conjunto completo de informes de inspección de fábrica y certificados MTC, y admite inspecciones de testigos por parte de agencias de inspección de terceros como BV, SGS y TÜV para garantizar que los productos cumplan con los estándares internacionales de adquisición.
Prueba de lotes pequeños
Admite pruebas de investigación y desarrollo de lotes pequeños, pruebas de muestras y conmutación de suministro de lotes, con un ciclo de entrega corto y una respuesta rápida al ritmo del proyecto del cliente. Es adecuado para la etapa de producción de prueba, suministro a largo plazo y desarrollo de materiales alternativos.
Comercio internacional y servicios logísticos
El experimentado equipo de comercio exterior de Chalco puede proporcionar una variedad de métodos comerciales como EXW, FOB, CIF, etc. Están familiarizados con los requisitos de despacho de aduanas y embalaje para los materiales de aviación exportados a América del Norte, Europa, Oriente Medio y el sudeste asiático, lo que garantiza la seguridad del transporte y un tiempo de entrega estable.
