Titânio usado em aeronaves
Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia da aviação, as aeronaves apresentaram requisitos mais elevados de materiais em termos de projeto estrutural e indicadores de desempenho. Eles precisam ser leves para reduzir o peso da aeronave, alta resistência para garantir a segurança estrutural e excelente resistência à corrosão e resistência a altas temperaturas para se adaptar ao ambiente de voo complexo e em constante mudança. As ligas de titânio podem atender a essa demanda e são amplamente utilizadas em várias partes de aeronaves.
Por que escolher a liga de titânio?
- A liga de titânio é leve, mas de alta resistência, o que pode efetivamente reduzir o peso da estrutura da aeronave e melhorar a eficiência de combustível.
- Um filme de óxido estável é formado na superfície de titânio, que pode resistir à corrosão do combustível de aviação, água do mar e ambientes quentes e úmidos.
- Ele funciona de forma estável sob altas cargas cíclicas, prolongando a vida útil das peças estruturais.
- Algumas ligas de titânio podem operar em temperaturas acima de 500 ° C e são adequadas para áreas de alta temperatura do motor.
Peças de liga de titânio para aeronaves
Componentes estruturais de aeronaves
Peças estruturais de aeronaves, como estruturas de fuselagem, vigas de piso, estruturas de caixa de asa, postes de motor e outros componentes importantes de suporte de carga precisam ter alta resistência, resistência à fadiga, resistência à corrosão e outras características. Devido à ampla aplicação de materiais compósitos, os materiais dessas peças estruturais também devem ser altamente combinados com materiais compósitos em termos de propriedades eletroquímicas e coeficientes de expansão térmica para evitar corrosão e estresse térmico.
Estrutura do corpo
A estrutura da fuselagem é feita de liga de titânio Ti-6Al-4V. Como o esqueleto da estrutura da aeronave, a estrutura da fuselagem suporta a carga total e a diferença de pressão interna e externa, de modo que o material precisa ter uma relação resistência-peso muito alta, excelente resistência à fadiga e boa resistência à corrosão.
Vigas de piso
A viga do piso é feita de liga de titânio Ti-6Al-4V. Como um componente estrutural chave que suporta o peso da cabine e do porão de carga, a viga do piso requer alta resistência, alta rigidez e excelente resistência à fadiga.
Estrutura da caixa da asa
A liga Ti-6Al-4V é amplamente utilizada nos componentes básicos das estruturas das caixas das asas, enquanto a liga Ti-5553 é usada principalmente nos nós de conexão e estruturas de reforço das caixas das asas devido à sua excelente temperabilidade e resistência à fadiga.
Montagem do motor
O suporte do motor precisa suportar o empuxo do motor, vibração e altas cargas de impacto, portanto, o material deve ter resistência extremamente alta e à fadiga. A liga Ti-5553 tornou-se a primeira escolha para materiais estruturais de montagem de motor devido à sua alta resistência, boa tenacidade e resistência a rachaduras.
Por que escolher as seguintes ligas para peças estruturais de aeronaves:
Os principais requisitos para materiais para peças estruturais de aeronaves incluem alta resistência, peso leve, resistência à fadiga, resistência à corrosão e compatibilidade com materiais compostos.
A liga Ti-6Al-4V tem vantagens de desempenho abrangentes e é adequada para a maioria das peças estruturais. Especialmente quando usado em conjunto com materiais compósitos, pode melhorar significativamente a durabilidade estrutural e reduzir os custos de manutenção.
A liga Ti-5553 é um novo tipo de liga de titânio de alto desempenho com boa temperabilidade de seção espessa, excelente resistência à fadiga e tenacidade à fratura, e é adequada para ambientes de carga complexos.
Exemplos de aplicação:
Em aplicações reais, a liga Ti-6Al-4V é amplamente utilizada na estrutura da fuselagem, vigas do piso e estruturas da caixa da asa do Boeing 787 Dreamliner, que representa mais de 15% do peso total da aeronave.
Os postes do motor e as estruturas de conexão da caixa da asa do Airbus A350 XWB fazem uso extensivo da liga Ti-5553, o que melhora muito o desempenho geral e a vida útil da aeronave.
Sistema de trem de pouso
O sistema de trem de pouso é um componente chave que suporta cargas de alto impacto durante a decolagem, pouso e taxiamento da aeronave. Tem uma estrutura complexa e requer resistência extremamente alta do material, tenacidade e resistência à corrosão. A liga de titânio é amplamente utilizada em trens de pouso de aeronaves modernas devido às suas vantagens de alta resistência e peso.
Suporte do trem de pouso principal
O suporte do trem de pouso principal é o componente de suporte de carga mais importante no sistema de trem de pouso e precisa suportar fortes impactos do solo. A liga Ti-10V-2Fe-3Al tem alta resistência e boa resistência à fratura, tornando-a o material central para o trem de pouso de grandes aeronaves de passageiros modernas.
Suporte de direção e haste de suporte lateral
A haste de suporte lateral e a estrutura de direção conectam o trem de pouso à fuselagem e precisam ter certa flexibilidade e capacidade de carga de longo prazo. A liga Ti-5553 é adequada para essas peças de alta carga de fadiga devido às suas boas propriedades mecânicas abrangentes.
Por que escolher as seguintes ligas para trem de pouso?
O material do trem de pouso precisa ter alta resistência e excelente resistência à fadiga para suportar o impacto de decolagens e aterrissagens frequentes e garantir segurança e confiabilidade.
A liga Ti-10V-2Fe-3Al pode reduzir significativamente o peso estrutural e prolongar a vida útil do trem de pouso devido à sua alta resistência e excelente resistência à fadiga.
A liga Ti-5553 é adequada para condições de alta carga e alta fadiga, possui excelente temperabilidade e propriedades mecânicas e pode atender aos requisitos de desempenho do trem de pouso sob cargas complexas.
Exemplos de aplicação:
Os sistemas de trem de pouso do Boeing 777, 787 e Airbus A350 usam Ti-10V-2Fe-3Al como principal material de suporte, e o Ti-5553 é usado para hastes de suporte, componentes articulados e outras estruturas, reduzindo efetivamente o peso de toda a aeronave e garantindo alta confiabilidade.
Componentes do motor
Os componentes do motor da aeronave precisam suportar altas temperaturas, altas pressões e rotações de alta velocidade por um longo tempo, e os materiais devem manter propriedades mecânicas estáveis e resistência à fadiga em ambientes extremos. As ligas de titânio desempenham um papel importante em muitos componentes-chave do motor devido à sua boa resistência a altas temperaturas e peso leve.
Pás e discos do ventilador
As pás e os discos do ventilador estão localizados na seção frontal de baixa temperatura do motor e requerem materiais com alta resistência e resistência à corrosão em temperaturas médias. A liga Ti-6Al-4V atende aos requisitos acima e é amplamente utilizada em componentes de ventiladores de motores turbofan de médio e grande porte.
Discos e lâminas de compressores
A temperatura de operação das peças do compressor de alta pressão pode atingir acima de 500 °C, exigindo que o material tenha resistência a altas temperaturas, bom desempenho de fluência e desempenho de fadiga de baixo ciclo. Ti-6246 e Ti-8Al-1Mo-1V são ligas de titânio do tipo α+β com excelente desempenho em altas temperaturas, que são amplamente utilizadas na estrutura do compressor da seção central da parte central do motor.
Carcaça do motor e anéis
As carcaças e anéis do motor devem ter boa estabilidade dimensional e atender a certos requisitos de alta temperatura e desempenho de soldagem. A liga Ti-5Al-2.5Sn tem resistência a temperaturas médias e boa soldabilidade e é adequada para carcaças de compressores e outras peças.
Requisitos de material para componentes do motor e razões para a seleção da liga
Os componentes do motor têm requisitos rigorosos de materiais, incluindo a manutenção de alta resistência em temperaturas médias e altas, resistência à corrosão e excelente resistência à fadiga.
A liga Ti-6Al-4V possui alta resistência e resistência à corrosão em condições de temperatura média e é adequada para estruturas de ventiladores.
As ligas Ti-6246 e Ti-8Al-1Mo-1V têm excelente resistência ao calor e resistência à fadiga, atendendo aos altos requisitos dos componentes do compressor.
A liga Ti-5Al-2.5Sn tem bom desempenho de soldagem e dimensões estáveis e é adequada para a fabricação de carcaças de motores.
Exemplos de aplicação:
As pás do ventilador do motor Rolls-Royce Trent 1000 são feitas de Ti-6Al-4V, a seção do compressor usa ligas Ti-6246 e Ti-8Al-1Mo-1V e a carcaça do motor usa Ti-5Al-2.5Sn, alcançando um equilíbrio entre leveza e alta resistência térmica.
Sistemas hidráulicos e de combustível
Os sistemas hidráulicos e de combustível de aeronaves envolvem transmissão de alta pressão e estruturas de tubulação complexas, exigindo que os materiais tenham alta resistência, boa soldabilidade e resistência à corrosão.
Linhas hidráulicas
Os sistemas hidráulicos são frequentemente usados em circuitos de transmissão de alta pressão e as tubulações precisam suportar pressões superiores a 3000 psi. Ti-3Al-2.5V, como uma liga de titânio do tipo α+β, tem boa resistência, ductilidade e resistência à pressão, e é o material preferido para tubos hidráulicos.
Tubos de distribuição de combustível e gás
O titânio comercialmente puro é frequentemente usado para tubos soldados que transportam combustível e gás de resfriamento devido à sua excelente resistência à corrosão. O grau 2 é mais moldável e o grau 4 é mais forte.
Requisitos de material e razões para a seleção da liga:
Os materiais precisam ter resistência e flexibilidade para garantir a operação confiável de sistemas hidráulicos de alta pressão.
A liga Ti-3Al-2.5V combina resistência e flexibilidade, adequada para sistemas hidráulicos de alta pressão.
O titânio puro (CP Ti) tem excelente resistência à corrosão e bom desempenho de processamento, e é adequado para sistemas de tubulação leve.
Exemplos de aplicação:
Nos sistemas hidráulicos e de combustível do Boeing 787 e Airbus A350, os tubos sem costura de alta pressão Ti-3Al-2.5V e os tubos soldados de titânio puro Grau 2 são amplamente utilizados para garantir efetivamente os requisitos de pressão e resistência à corrosão do sistema.
Fixadores e peças pequenas
As conexões entre os componentes da aeronave dependem de um grande número de fixadores, que devem ser de alta resistência, resistentes à corrosão, leves e capazes de suportar cargas alternadas por um longo tempo.
Parafusos, Porcas & Rebites
Parafusos, porcas e rebites são feitos de ligas de titânio, incluindo as séries Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo e SPS TITAN™. Os fixadores de titânio podem substituir as peças de aço tradicionais, reduzindo o peso em uma média de 30% a 40%. Entre eles, o Ti-6Al-4V é o material geral mais comumente usado, e a série SPS TITAN™ foi projetada para condições extremas de trabalho.
Conectores e peças pequenas
Os conectores e as peças pequenas são feitos de liga de titânio Ti-3Al-2.5V e titânio puro (CP Ti). Em juntas hidráulicas de aeronaves, pequenos suportes e componentes de compartimentos eletrônicos, as ligas de titânio são amplamente utilizadas na fabricação de peças pequenas de precisão devido à sua excelente resistência à corrosão e vantagens leves.
Requisitos de material e razões para a seleção da liga
As ligas Ti-6Al-4V e Ti-6-2-4-2 têm propriedades de alta resistência e boa fadiga e são adequadas para o serviço de longo prazo de conectores.
A liga de titânio de alta resistência SPS atende aos requisitos triplos de alta resistência, resistência à corrosão e resistência à fadiga e é adequada para condições de trabalho mais exigentes.
Por que escolher a Chalco como seu fornecedor de titânio de grau aeroespacial?
Força do equipamento
A Chalco possui uma linha de produção completa e moderna de fundição e processamento de titânio, cobrindo todo o processo, desde a fundição de lingotes de titânio até o forjamento de precisão, tratamento térmico e testes, garantindo que possa fornecer aos clientes globais produtos de liga de titânio que atendam aos padrões internacionais de aviação.
É equipado com vários fornos a arco consumíveis a vácuo (VAR), com diâmetro máximo de lingote de 1000 mm e peso de lingote único de 6 toneladas; também é equipado com forno de fusão de plasma (PAM) e forno de fusão por feixe de elétrons (EB) para atender às necessidades de fundição de lingotes de titânio de aviação de alta pureza e ligas especiais.
Possui uma prensa de forjamento de 8.000 toneladas e sistema de forjamento isotérmico, suportando laminadores de anéis e linhas de produção de forjamento a quente, que podem fabricar com precisão os principais forjados estruturais da aviação, como suportes de trem de pouso, discos, conectores de estrutura, etc.
Equipado com vários fornos de tratamento térmico a vácuo específicos para aviação e fornos de recozimento, a precisão do controle de temperatura é de ±2 °C e o tamanho máximo de processamento é de 2,5 metros, garantindo que a uniformidade organizacional e as propriedades mecânicas atendam aos requisitos de fadiga da aviação e estabilidade térmica.
Garantia da qualidade
Para garantir que seus produtos atendam aos padrões de aviação, a Chalco estabeleceu um rigoroso sistema de controle de qualidade que abrange todos os elos, desde as matérias-primas, o processo de produção até a entrega final.
Todos os produtos de liga de titânio de aviação devem passar por um processo completo de teste não destrutivo antes de sair da fábrica, incluindo testes ultrassônicos (UT), testes de raios-X e inspeção de rachaduras na superfície para garantir que não haja defeitos internos, poros ou inclusões e para atender aos requisitos de desempenho de segurança das estruturas da aeronave e componentes do motor.
A Chalco possui uma plataforma experimental física e química completa que pode realizar análises de estrutura metalográfica, testes de desempenho de tração, avaliação de desempenho em alta temperatura, testes de vida em fadiga e testes de ruptura por fluência, fornecendo rastreabilidade de processo confiável e garantia de desempenho para cada lote de materiais de titânio de aviação.
O laboratório da empresa passou pela certificação internacional do sistema de gestão da qualidade da aviação AS9100 e obteve a certificação de tratamento térmico e testes não destrutivos NADCAP. Ele tem a capacidade de fornecer um conjunto completo de certificados de material (MTC) e relatórios de teste de terceiros para clientes de aviação internacional para garantir que os materiais exportados atendam aos requisitos de qualidade dos principais fabricantes, como Boeing e Airbus.
A Chalco pode fornecer outros produtos de grau de aviação
Quais serviços a Chalco pode fornecer para você?
Como fabricante profissional de materiais de liga de titânio de grau de aviação, a Chalco não apenas fornece produtos de titânio de alta qualidade, mas também está comprometida em fornecer aos clientes globais soluções completas de liga de titânio, com colaboração eficiente em todo o processo, desde a seleção do material até a entrega.
Personalização de materiais
De acordo com os requisitos de aplicação do cliente (estrutura da aeronave, motor, sistema hidráulico, etc.), fornecemos recomendações adequadas de grau de liga de titânio (como Ti-6Al-4V, Ti-5553, Ti-6246, etc.) e oferecemos suporte à composição química personalizada, status de tratamento térmico e padrões de propriedades mecânicas.
Serviços de processamento de produtos com várias especificações
A Chalco pode fornecer barras, placas, peças forjadas, anéis, anéis de forjamento, conectores, etc. de liga de titânio com alta precisão dimensional, suportando usinagem de desbaste e processos de conformação quase líquida para peças de formato especial, atendendo às necessidades iniciais de processamento de peças estruturais de aviação.
Teste de material e certificação de terceiros
Cada lote de materiais vem com um conjunto completo de relatórios de inspeção de fábrica e certificados MTC, e oferece suporte a inspeções de testemunhas por agências de inspeção terceirizadas, como BV, SGS e TÜV, para garantir que os produtos atendam aos padrões internacionais de aquisição.
Teste de pequenos lotes
Ele suporta testes de P&D em pequenos lotes, prova de amostras e comutação de fornecimento de lotes, com ciclo de entrega curto e resposta rápida ao ritmo do projeto do cliente. É adequado para o estágio de produção experimental, fornecimento de longo prazo e desenvolvimento de materiais alternativos.
Comércio internacional e serviços logísticos
A experiente equipe de comércio exterior da Chalco pode fornecer uma variedade de métodos de comércio, como EXW, FOB, CIF, etc. Eles estão familiarizados com os requisitos de desembaraço aduaneiro e embalagem para materiais de aviação exportados para a América do Norte, Europa, Oriente Médio e Sudeste Asiático, garantindo segurança de transporte e tempo de entrega estável.
