Titanio utilizzato negli aerei
Con il continuo sviluppo della tecnologia aeronautica, gli aeromobili hanno posto requisiti più elevati sui materiali in termini di progettazione strutturale e indicatori di prestazione. Devono essere leggeri per ridurre il peso dell'aeromobile, un'elevata resistenza per garantire la sicurezza strutturale e un'eccellente resistenza alla corrosione e alle alte temperature per adattarsi all'ambiente di volo complesso e mutevole. Le leghe di titanio possono soddisfare questa domanda e sono ampiamente utilizzate in varie parti degli aerei.
Perché scegliere la lega di titanio?
- La lega di titanio è leggera ma altamente resistente, il che può ridurre efficacemente il peso della struttura dell'aeromobile e migliorare l'efficienza del carburante.
- Sulla superficie del titanio si forma un film di ossido stabile, in grado di resistere alla corrosione del carburante per aviazione, dell'acqua di mare e degli ambienti caldi e umidi.
- Funziona in modo stabile in presenza di carichi ciclici elevati, prolungando la durata delle parti strutturali.
- Alcune leghe di titanio possono funzionare a temperature superiori a 500°C e sono adatte per aree ad alta temperatura del motore.
Parti in lega di titanio per aerei
Componenti strutturali di aeromobili
Le parti strutturali degli aeromobili come i telai della fusoliera, le travi del pavimento, le strutture delle scatole alari, i piloni del motore e altri componenti portanti chiave devono avere un'elevata resistenza, resistenza alla fatica, resistenza alla corrosione e altre caratteristiche. A causa dell'ampia applicazione dei materiali compositi, i materiali di queste parti strutturali devono anche essere altamente abbinati ai materiali compositi in termini di proprietà elettrochimiche e coefficienti di dilatazione termica per evitare corrosione e stress termico.
Telaio del corpo
Il telaio della fusoliera è realizzato in lega di titanio Ti-6Al-4V. Come lo scheletro della struttura dell'aeromobile, il telaio della fusoliera sopporta il carico complessivo e la differenza di pressione interna ed esterna, quindi il materiale deve avere un rapporto resistenza/peso molto elevato, un'eccellente resistenza alla fatica e una buona resistenza alla corrosione.
Travi per solai
La trave del pavimento è realizzata in lega di titanio Ti-6Al-4V. Come componente strutturale chiave che sopporta il peso della cabina e della stiva, la trave del pavimento richiede un'elevata resistenza, un'elevata rigidità e un'eccellente resistenza alla fatica.
Struttura della scatola alare
La lega Ti-6Al-4V è ampiamente utilizzata nei componenti di base delle strutture delle scatole alari, mentre la lega Ti-5553 viene utilizzata principalmente nei nodi di connessione e nelle strutture di rinforzo delle scatole alari grazie alla sua eccellente temprabilità e resistenza alla fatica.
Supporto motore
Il supporto del motore deve sopportare la spinta del motore, le vibrazioni e gli elevati carichi d'urto, quindi il materiale deve avere una resistenza e una resistenza alla fatica estremamente elevate. La lega Ti-5553 è diventata la prima scelta per i materiali strutturali del supporto del motore grazie alla sua elevata resistenza, buona tenacità e resistenza alle crepe.
Perché scegliere le seguenti leghe per parti strutturali di aeromobili:
I requisiti chiave per i materiali per le parti strutturali degli aeromobili includono elevata resistenza, leggerezza, resistenza alla fatica, resistenza alla corrosione e compatibilità con i materiali compositi.
La lega Ti-6Al-4V presenta vantaggi prestazionali completi ed è adatta per la maggior parte delle parti strutturali. Soprattutto se utilizzato in combinazione con materiali compositi, può migliorare significativamente la durata strutturale e ridurre i costi di manutenzione.
La lega Ti-5553 è un nuovo tipo di lega di titanio ad alte prestazioni con una buona temprabilità a sezione spessa, un'eccezionale resistenza alla fatica e tenacità alla frattura ed è adatta per ambienti di carico complessi.
Esempi di applicazione:
Nelle applicazioni reali, la lega Ti-6Al-4V è ampiamente utilizzata nel telaio della fusoliera, nelle travi del pavimento e nelle strutture della scatola alare del Boeing 787 Dreamliner, che rappresenta oltre il 15% del peso totale dell'aeromobile.
I piloni del motore e le strutture di connessione della scatola alare dell'Airbus A350 XWB fanno ampio uso della lega Ti-5553, che migliora notevolmente le prestazioni complessive e la durata dell'aeromobile.
Sistema di carrello di atterraggio
Il sistema del carrello di atterraggio è un componente chiave che sopporta carichi d'impatto elevati durante il decollo, l'atterraggio e il rullaggio dell'aeromobile. Ha una struttura complessa e richiede una resistenza del materiale estremamente elevata, tenacità e resistenza alla corrosione. La lega di titanio è ampiamente utilizzata nei moderni carrelli di atterraggio degli aerei grazie ai suoi vantaggi in termini di elevata resistenza e peso.
Puntone del carrello di atterraggio principale
Il montante principale del carrello di atterraggio è il componente portante più importante del sistema del carrello di atterraggio e deve resistere a forti urti da terra. La lega Ti-10V-2Fe-3Al ha un'elevata resistenza e una buona tenacità alla frattura, che la rendono il materiale di base per il carrello di atterraggio dei moderni aerei passeggeri di grandi dimensioni.
Staffa di sterzo e asta di supporto laterale
L'asta di supporto laterale e la struttura dello sterzo collegano il carrello di atterraggio alla fusoliera e devono avere una certa flessibilità e capacità di carico a lungo termine. La lega Ti-5553 è adatta per queste parti ad alto carico di fatica grazie alle sue buone proprietà meccaniche complete.
Perché scegliere le seguenti leghe per il carrello di atterraggio?
Il materiale del carrello di atterraggio deve avere un'elevata resistenza e un'eccellente resistenza alla fatica per resistere all'impatto di frequenti decolli e atterraggi e garantire sicurezza e affidabilità.
La lega Ti-10V-2Fe-3Al può ridurre significativamente il peso strutturale e prolungare la durata del carrello di atterraggio grazie alla sua elevata resistenza e all'eccezionale resistenza alla fatica.
La lega Ti-5553 è adatta per carichi elevati e condizioni di fatica elevate, ha un'eccellente temprabilità e proprietà meccaniche e può soddisfare i requisiti di prestazione del carrello di atterraggio sotto carichi complessi.
Esempi di applicazione:
I sistemi del carrello di atterraggio di Boeing 777, 787 e Airbus A350 utilizzano Ti-10V-2Fe-3Al come materiale di supporto principale e Ti-5553 viene utilizzato per aste di supporto, componenti incernierati e altre strutture, riducendo efficacemente il peso dell'intero velivolo garantendo al contempo un'elevata affidabilità.
Componenti del motore
I componenti dei motori aeronautici devono resistere a lungo a temperature elevate, pressioni elevate e rotazioni ad alta velocità e i materiali devono mantenere proprietà meccaniche stabili e resistenza alla fatica in ambienti estremi. Le leghe di titanio svolgono un ruolo importante in molti componenti chiave del motore grazie alla loro buona resistenza alle alte temperature e al peso ridotto.
Pale e dischi della ventola
Le pale e i dischi della ventola si trovano nella sezione anteriore a bassa temperatura del motore e richiedono materiali con elevata robustezza e resistenza alla corrosione a temperature medie. La lega Ti-6Al-4V soddisfa i requisiti di cui sopra ed è ampiamente utilizzata nei componenti delle ventole dei motori turbofan di medie e grandi dimensioni.
Dischi e pale del compressore
La temperatura di esercizio delle parti del compressore ad alta pressione può superare i 500 °C, richiedendo che il materiale abbia resistenza alle alte temperature, buone prestazioni di scorrimento e prestazioni di fatica a basso numero di cicli. Ti-6246 e Ti-8Al-1Mo-1V sono leghe di titanio di tipo α+β con eccellenti prestazioni alle alte temperature, ampiamente utilizzate nella struttura del compressore della sezione centrale della parte centrale del motore.
Carter motore e anelli
I carter e gli anelli del motore devono avere una buona stabilità dimensionale e soddisfare determinati requisiti di prestazioni di saldatura e temperature elevate. La lega Ti-5Al-2.5Sn ha sia una resistenza alla media temperatura che una buona saldabilità ed è adatta per involucri di compressori e altre parti.
Requisiti dei materiali per i componenti del motore e motivi per la scelta della lega
I componenti del motore hanno requisiti rigorosi sui materiali, tra cui il mantenimento di un'elevata resistenza a temperature medie e alte, resistenza alla corrosione e un'eccellente resistenza alla fatica.
La lega Ti-6Al-4V ha un'elevata resistenza e resistenza alla corrosione in condizioni di media temperatura ed è adatta per strutture di ventilatori.
Le leghe Ti-6246 e Ti-8Al-1Mo-1V hanno un'eccellente resistenza al calore e alla fatica, soddisfacendo gli elevati requisiti dei componenti del compressore.
La lega Ti-5Al-2.5Sn ha buone prestazioni di saldatura e dimensioni stabili ed è adatta per la produzione di alloggiamenti motore.
Esempi di applicazione:
Le pale della ventola del motore Rolls-Royce Trent 1000 sono realizzate in Ti-6Al-4V, la sezione del compressore utilizza leghe Ti-6246 e Ti-8Al-1Mo-1V e il carter del motore utilizza Ti-5Al-2.5Sn, raggiungendo un equilibrio tra leggerezza e alta resistenza termica.
Sistemi idraulici e di alimentazione
I sistemi idraulici e di alimentazione degli aeromobili comportano una trasmissione ad alta pressione e strutture di tubazioni complesse, che richiedono materiali ad alta resistenza, buona saldabilità e resistenza alla corrosione.
Linee idrauliche
I sistemi idraulici sono spesso utilizzati nei circuiti di trasmissione ad alta pressione e le tubazioni devono resistere a pressioni superiori a 3000 psi. Ti-3Al-2.5V, come lega di titanio di tipo α+β, ha una buona resistenza, duttilità e resistenza alla pressione ed è il materiale preferito per i tubi idraulici.
Tubi di mandata carburante e gas
Il titanio commercialmente puro viene spesso utilizzato per tubi saldati che trasportano carburante e gas di raffreddamento grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione. Il grado 2 è più formabile e il grado 4 è più forte.
Requisiti del materiale e motivi per la scelta della lega:
I materiali devono avere resistenza e flessibilità per garantire un funzionamento affidabile dei sistemi idraulici ad alta pressione.
La lega Ti-3Al-2.5V combina resistenza e flessibilità, adatta per sistemi idraulici ad alta pressione.
Il titanio puro (CP Ti) ha un'eccellente resistenza alla corrosione e buone prestazioni di lavorazione ed è adatto per sistemi di tubazioni leggere.
Esempi di applicazione:
Nei sistemi idraulici e di alimentazione di Boeing 787 e Airbus A350, i tubi senza saldatura ad alta pressione Ti-3Al-2.5V e i tubi saldati in titanio puro di grado 2 sono ampiamente utilizzati per garantire efficacemente i requisiti di pressione e resistenza alla corrosione del sistema.
Elementi di fissaggio e minuteria
I collegamenti tra i componenti dell'aeromobile si basano su un gran numero di elementi di fissaggio, che devono essere ad alta resistenza, resistenti alla corrosione, leggeri e in grado di sopportare carichi alternati per lungo tempo.
Bulloni, dadi e rivetti
Bulloni, dadi e rivetti sono realizzati in leghe di titanio, tra cui le serie Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo e SPS TITAN™. Gli elementi di fissaggio in titanio possono sostituire le tradizionali parti in acciaio, riducendo il peso in media dal 30% al 40%. Tra questi, il Ti-6Al-4V è il materiale generale più comunemente usato e la serie SPS TITAN™ è progettata per condizioni di lavoro estreme.
Connettori e minuterie
I connettori e le minuterie sono realizzati in lega di titanio Ti-3Al-2,5V e titanio puro (CP Ti). Nei giunti idraulici degli aerei, nelle piccole staffe e nei componenti dei compartimenti elettronici, le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate nella produzione di piccole parti di precisione grazie alla loro eccellente resistenza alla corrosione e ai vantaggi della leggerezza.
Requisiti dei materiali e motivi per la scelta della lega
Le leghe Ti-6Al-4V e Ti-6-2-4-2 hanno un'elevata resistenza e buone proprietà di fatica e sono adatte per il servizio a lungo termine dei connettori.
La lega di titanio ad alta resistenza SPS soddisfa i triplici requisiti di elevata resistenza, resistenza alla corrosione e resistenza alla fatica ed è adatta per condizioni di lavoro più impegnative.
Perché scegliere Chalco come fornitore di titanio per il settore aerospaziale?
Forza dell'attrezzatura
Chalco dispone di una linea di produzione completa e moderna per la fusione e la lavorazione del titanio, che copre l'intero processo, dalla fusione dei lingotti di titanio alla forgiatura di precisione, al trattamento termico e ai test, garantendo la possibilità di fornire ai clienti globali prodotti in lega di titanio che soddisfano gli standard internazionali dell'aviazione.
È dotato di più forni ad arco consumabili in vuoto (VAR), con diametro massimo del lingotto di 1000 mm e peso di un singolo lingotto di 6 tonnellate; è inoltre dotato di forno fusorio al plasma (PAM) e forno fusorio a fascio di elettroni (EB) per soddisfare le esigenze di fusione di lingotti di titanio aeronautico ad alta purezza e leghe speciali.
Dispone di una pressa per forgiatura da 8.000 tonnellate e di un sistema di forgiatura isotermica, che supporta laminatoi ad anello e linee di produzione di forgiatura a caldo, in grado di produrre con precisione forgiati strutturali chiave per l'aviazione come montanti del carrello di atterraggio, dischi, connettori del telaio, ecc.
Dotato di più forni per il trattamento termico sotto vuoto specifici per l'aviazione e forni di ricottura, la precisione del controllo della temperatura è di ±2°C e la dimensione massima di lavorazione è di 2,5 metri, garantendo che l'uniformità organizzativa e le proprietà meccaniche soddisfino i requisiti di fatica aeronautica e stabilità termica.
Garanzia di qualità
Al fine di garantire che i suoi prodotti soddisfino gli standard di livello aeronautico, Chalco ha stabilito un rigoroso sistema di controllo della qualità che copre ogni collegamento, dalle materie prime, al processo di produzione fino alla consegna finale.
Tutti i prodotti in lega di titanio per l'aviazione devono essere sottoposti a un processo completo di test non distruttivi prima di lasciare la fabbrica, inclusi test a ultrasuoni (UT), test a raggi X e ispezione delle crepe superficiali per garantire che non vi siano difetti interni, pori o inclusioni e per soddisfare i requisiti di prestazioni di sicurezza delle strutture degli aeromobili e dei componenti del motore.
Chalco dispone di una piattaforma sperimentale fisica e chimica completa in grado di condurre analisi della struttura metallografica, test delle prestazioni di trazione, valutazione delle prestazioni ad alta temperatura, test di durata a fatica e test di rottura per scorrimento, fornendo una tracciabilità affidabile del processo e garanzia delle prestazioni per ogni lotto di materiali in titanio aeronautico.
Il laboratorio dell'azienda ha superato la certificazione internazionale del sistema di gestione della qualità aeronautica AS9100 e ha ottenuto la certificazione NADCAP per il trattamento termico e i controlli non distruttivi. Ha la capacità di fornire una serie completa di certificati dei materiali (MTC) e rapporti di prova di terze parti ai clienti internazionali dell'aviazione per garantire che i materiali esportati soddisfino i requisiti di qualità dei principali produttori come Boeing e Airbus.
Chalco è in grado di fornire altri prodotti per l'aviazione
Quali servizi può fornirvi Chalco?
In qualità di produttore professionale di materiali in lega di titanio per l'aviazione, Chalco non solo fornisce prodotti in titanio di alta qualità, ma si impegna anche a fornire ai clienti globali soluzioni in lega di titanio one-stop, con una collaborazione efficiente durante l'intero processo, dalla selezione del materiale alla consegna.
Personalizzazione dei materiali
In base ai requisiti dell'applicazione del cliente (struttura dell'aeromobile, motore, sistema idraulico, ecc.), Forniamo raccomandazioni sul grado di lega di titanio adatto (come Ti-6Al-4V, Ti-5553, Ti-6246, ecc.) e supportiamo la composizione chimica personalizzata, lo stato del trattamento termico e gli standard delle proprietà meccaniche.
Servizi di elaborazione di prodotti multispecifica
Chalco è in grado di fornire barre, piastre, pezzi fucinati, anelli, anelli di forgiatura, connettori, ecc. in lega di titanio con un'elevata precisione dimensionale, supportando la lavorazione di sgrossatura e i processi di formatura quasi netta per parti di forma speciale, soddisfacendo le prime esigenze di lavorazione delle parti strutturali dell'aviazione.
Test sui materiali e certificazione di terze parti
Ogni lotto di materiali viene fornito con una serie completa di rapporti di ispezione di fabbrica e certificati MTC e supporta le ispezioni dei testimoni da parte di agenzie di ispezione di terze parti come BV, SGS e TÜV per garantire che i prodotti soddisfino gli standard internazionali di approvvigionamento.
Test di piccoli lotti
Supporta test di ricerca e sviluppo in piccoli lotti, prove di campionamento e commutazione della fornitura di lotti, con cicli di consegna brevi e risposta rapida al ritmo del progetto del cliente. È adatto per la fase di produzione di prova, la fornitura a lungo termine e lo sviluppo di materiali alternativi.
Commercio internazionale e servizi logistici
Il team esperto di commercio estero di Chalco è in grado di fornire una varietà di metodi commerciali come EXW, FOB, CIF, ecc. Hanno familiarità con i requisiti di sdoganamento e imballaggio per i materiali aeronautici esportati in Nord America, Europa, Medio Oriente e Sud-est asiatico, garantendo la sicurezza del trasporto e tempi di consegna stabili.
