發(fā)布日期：2020-12-1 9:59:30
國營三00七廠是航空航天工業(yè)部專業(yè)化鍛造廠，近十年來為滿足新機(jī)研制、老機(jī)改型的需要，先后在模鍛錘、摩擦壓力機(jī)及環(huán)件軋制機(jī)上成功地試制了TC11、TC6、TC4、TA7鈦合金飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件模鍛件及機(jī)匣殼體環(huán)形軋制件，模鍛件的最大投影面積為2000cm²，環(huán)形件最大直徑為中1300mm，所開發(fā)的鈦鍛件項(xiàng)目達(dá)100余項(xiàng)。
為適應(yīng)鈦鍛件的開發(fā)，工廠進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造，建立了具有一定能力鈦鍛件生產(chǎn)線，并形成了批量生產(chǎn)，為我部渦噴系列的發(fā)動(dòng)機(jī)提供了除鈦葉片以外的整機(jī)鈦合金鍛件，為一些飛機(jī)提供了大型鈦合金結(jié)構(gòu)件。十年來，我廠生產(chǎn)的鈦鍛件為520批次，鈦材用量116.8噸，見表1。尤其是TC11鈦鍛件的開發(fā)，幾年來共提供1170件壓氣機(jī)盤模鍛件，創(chuàng)產(chǎn)值1000余萬元；TA7鈦鍛件的開發(fā)，自1982年以來，生產(chǎn)550件機(jī)匣殼體環(huán)形件及模鍛件，創(chuàng)產(chǎn)值400余萬元。回顧鈦合金鍛件開發(fā)的十年，不僅對(duì)航空產(chǎn)品更新?lián)Q代產(chǎn)生了引人矚目的作用，而且在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益方面收到了明顯的效果，而產(chǎn)品開發(fā)的本身則是依賴技術(shù)進(jìn)步，依靠廠、所一體化的作用，依靠技術(shù)改造及產(chǎn)品的創(chuàng)優(yōu)。
1、追求技術(shù)進(jìn)步是鈦鍛件開發(fā)的基礎(chǔ)
鈦鍛件問世以來，以它的輕質(zhì)、高強(qiáng)在國外航空上早已獲得廣泛應(yīng)用，又由于它的工藝難度使之在國內(nèi)航空產(chǎn)品的應(yīng)用上起步遲緩。面對(duì)這一情況、我廠在鈦鍛件開發(fā)中以技術(shù)為龍頭，實(shí)行課題管理，不斷促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，所涉及的研究內(nèi)容包括：TC11合金的兩相鍛造、等溫鍛造、近β鍛造、超高溫鍛造及β熱處理，TC6合金的常規(guī)鍛造、亞β鍛造及熱處理，TC4合金飛機(jī)接頭梁鍛造，TA7合金的鍛造及熱處理以及各種鈦合金用防護(hù)潤滑劑的推廣應(yīng)用。這些研究課題的開展，為工廠技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
1980~1983年完成了渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)用TC11鈦合金壓氣機(jī)盤模鍛件的試制。在10噸模鍛錘上鍛出直徑520mm，投影面積為2000cm²的壓氣機(jī)盤模鍛件。由于采用了新型的AHLT鍛造工藝， 顯著改善了鍛件的組織性能均勻性，
一些關(guān)鍵性能超過了國外同類產(chǎn)品的水平。該成果于1983年8月通過了航空工業(yè)部與上海市有關(guān)部門的聯(lián)合鑒定，先后獲航空工業(yè)部科技成果一等獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。這一成果不僅滿足了裝機(jī)的要求，而且為后續(xù)航空產(chǎn)品大量采用鈦材起到積極推動(dòng)作用。盤件長期試車結(jié)果良好。所裝的發(fā)動(dòng)機(jī)已裝備于新型飛機(jī)使用。
TC4鈦合金接頭梁模鍛件的試制及組織性能分析圓滿完成，于1985年8月通過中國有色金屬總公司和航空工業(yè)部聯(lián)合鑒定。采用TC4模鍛件作為飛機(jī)承力構(gòu)件，在我國飛機(jī)制造業(yè)中尚屬首次，但已顯示出強(qiáng)大的生命力，僅接頭梁一項(xiàng)零件， 比選用30CrMnSiNi2A鋼減重1.743kg。這一成果為發(fā)展我國新型高空高速飛機(jī)提供輕質(zhì)高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料開辟了新途徑。該課題獲航空工業(yè)部科技成果二等獎(jiǎng)。該產(chǎn)品已向用戶提供11批次120件。按照計(jì)劃進(jìn)度要求，如期完成規(guī)定架次飛機(jī)的裝機(jī)試飛和全機(jī)靜力試驗(yàn)。
1982~1985年完成了發(fā)動(dòng)機(jī)用TA7鈦合金機(jī)匣殼體環(huán)軋件及轉(zhuǎn)接座模鍛件的試制，于1985年12月通過中國有色金屬總公司西安分公司與航空工業(yè)部貴州管理局的聯(lián)合鑒定。這一課題的研制成功，充分表明了航空專業(yè)化鍛造廠在鈦合金鍛件生產(chǎn)中的質(zhì)量控制優(yōu)勢(shì)。在部外生產(chǎn)的同類TA7產(chǎn)品70%不合格的情況下，我廣自1982年以來，穩(wěn)定合格交付32批次，共550件，滿足了裝機(jī)需要。該產(chǎn)品已通過規(guī)定小時(shí)國家鑒定試車。
1980~1984年完成了發(fā)動(dòng)機(jī)用TC6鈦合金鍛件的試制，于1984年5月通過中國有色金屬總公司西安分公司、遼寧省冶金廳、航空工業(yè)部貴州管理局的聯(lián)合鑒定，鍛件已通過工藝長試、高空臺(tái)試車、國家鑒定試車，最長臺(tái)架試車達(dá)708小時(shí).9臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在國外經(jīng)100多小時(shí)飛行考驗(yàn)，TC6鍛件組織穩(wěn)定，未見異常。
1982~1983年完成了發(fā)動(dòng)機(jī)用TC11、TC6鈦合金壓氣機(jī)盤的試制，將TC11鈦合金取消反復(fù)徽拔的新工藝應(yīng)用于六級(jí)盤，TC6的亞β鍛造新工藝應(yīng)用于二級(jí)盤。1985年初航空工業(yè)部科技局、四一○廠等對(duì)鈦合金壓氣機(jī)盤及上述兩項(xiàng)新工藝進(jìn)行了評(píng)審與鑒定，并已裝機(jī)。
1984年在我國自行設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，完成了TC11鈦合金壓氣機(jī)盤和鼓筒的試制，并采用如下的各種新工藝挖掘TC11合金的潛力。
鈦盤的等溫鍛造工藝，以其特有的蠕變變形方式，使盤件組織均勻，對(duì)降低超聲波探傷的雜波水平效果顯著，同時(shí)使盤件的垂直尺寸公差均控制在+0.7~1mm之間，顯著優(yōu)于普通模鍛的公差(+5，-2)，為鍛件的精化開辟了途徑。
鈦盤的近β鍛造工藝，將TC11合金的使用溫度由500℃提高至520℃。該工藝已獲國防專利。
鼓簡的SH軋制工藝，使TC11合金的使用溫度、蠕變抗力、斷裂韌性顯著提高， KIC值達(dá)93MPt(m），比常現(xiàn)工藝提高25%， 而裂紋擴(kuò)展速率在AK為31MPt(m)青況下，則為常規(guī)工藝的40%。這些性能的大幅度提高，對(duì)于擴(kuò)大鈦合金的使用范圍、提高使用可靠性及工作壽命具有重要意義，對(duì)于推廣損傷容限設(shè)計(jì)原則及結(jié)構(gòu)完整性顯得尤為可貴。
1985年10月航空工業(yè)部科技局主持評(píng)審了該發(fā)動(dòng)機(jī)TC11鈦合金鍛件及其采用的等溫鍛工藝、近β鍛造及SH工藝，并予以裝機(jī)試車。
1985.年完成了飛機(jī)用β熱處理的TC11合金傘倉梁的首批試制，并通過靜力試驗(yàn)，現(xiàn)正在試飛考驗(yàn)中。β熱處
理顯著地提高了TC11合金的斷裂韌性、蠕變抗力和疲勞裂紋擴(kuò)展抗力，因此是一個(gè)很有發(fā)展前途的新工藝、十年來，隨著各課題的相繼完成，一批適用于變形鈦合金的熱工藝參數(shù)、工藝指導(dǎo)性文件相繼產(chǎn)生，這些來自實(shí)踐并被實(shí)踐所證實(shí)的工藝資料，不僅對(duì)三○○七廠，而且對(duì)我國航空鈦合金的發(fā)展都是極為珍貴的財(cái)富。
二、鈦鍛件開發(fā)的有效途徑
材料工程是內(nèi)容十分廣泛的領(lǐng)域，對(duì)于金屬材料而言，涉及成分設(shè)計(jì)、冶煉、成型、檢測(cè)、使用、維護(hù)等。
因此，要獲得最佳性能，必須使各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地結(jié)合。在我部現(xiàn)有的體制下走廠所結(jié)合之路，使材料工程形成一體化的管理體系，以促使科研成果迅速轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)，轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品。由于我廠在鈦合金鍛件的研制開發(fā)中始終堅(jiān)持廠所結(jié)合，因此產(chǎn)生良好效果：
1）研究所的研究人員依據(jù)工廠實(shí)際的工藝條件，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工藝，使研究成果能迅速植根于工廠的土壤中。
2）加速技術(shù)的傳遞，工廠的技術(shù)人員在研究所的指導(dǎo)及合作下，通過工藝性試驗(yàn)，迅速掌握新產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)要領(lǐng)及技術(shù)要求，為產(chǎn)品的投產(chǎn)及批生產(chǎn)作好技術(shù)儲(chǔ)備。
3）協(xié)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造之間的矛盾，航空鈦產(chǎn)品的高要求與制造技術(shù)之間是一對(duì)互相制約又互相促進(jìn)的矛盾，廠所共同開發(fā)產(chǎn)品，可在產(chǎn)品定型前充分暴露矛盾并加以解決，縮短試制周期。
例如：TC11壓氣機(jī)盤模鍛件的試制，廠所緊密配合，解決了在10噸模鍛錘上生產(chǎn)中520mm盤件的成形工藝，摸清了盤件在大生產(chǎn)條件下工藝與組織、性能的關(guān)系，協(xié)調(diào)并控制了餅(環(huán))盤件的交付質(zhì)量狀態(tài)，確定了熱加工工藝，并為制定“TC11鈦合金壓氣機(jī)盤模鍛件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”等五份標(biāo)準(zhǔn)做了大量的基礎(chǔ)工作，這也是該五份標(biāo)準(zhǔn)具有先進(jìn)性、合理性、可行性的根本原因，它來自實(shí)踐，又被實(shí)踐所證實(shí)。
三、堅(jiān)持以高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鈦合金生產(chǎn)線的改造
為適應(yīng)鈦合金的生產(chǎn)，工廠進(jìn)行了必要的技術(shù)改造，在改造中借鑒國外鈦合金及質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，增補(bǔ)了四臺(tái)可控硅加熱爐，其溫場(chǎng)均勻性符合美國軍用標(biāo)準(zhǔn)的要求；鑒于鈦合金對(duì)雜波的要求， 引進(jìn)了US IP-11型超聲探傷儀； 為使拉伸速率處于受控狀態(tài)， 引進(jìn)了Instron電子拉力機(jī)； 對(duì)持久試驗(yàn)機(jī)實(shí)行微機(jī)群控；與此同時(shí)對(duì)工廠原有的加熱設(shè)備、表面清理設(shè)施進(jìn)行了相應(yīng)的改造，“六五”后期工廠已形成了具有一定生產(chǎn)能力的鈦鍛件生產(chǎn)線，為鈦合金鍛件的優(yōu)質(zhì)交付、鞏固已開發(fā)的鈦合金產(chǎn)品提供了可靠的保證。
四、抓好鈦鍛件的優(yōu)質(zhì)交付
根據(jù)全面質(zhì)量管理的特點(diǎn)，產(chǎn)品制造的全過程應(yīng)處于受控狀態(tài)。工廠在開發(fā)產(chǎn)品的同時(shí)抓緊產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)交付及創(chuàng)優(yōu)工作，尤其是針對(duì)“七五”中、后期冶金廠的原材料質(zhì)量滑坡這一突出的矛盾，制定了一系列切實(shí)可行的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于不符合內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品在工作未得出結(jié)論前不予出廠，對(duì)于鈦鍛件生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序?qū)嵭斜O(jiān)控，關(guān)鍵工種實(shí)行資格審查，健全了產(chǎn)品流程中各類卡片的填寫制度，從而加強(qiáng)了產(chǎn)品的可追溯性。實(shí)踐證明，創(chuàng)優(yōu)的各項(xiàng)措施對(duì)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)交付起了保證作用，使我廠的鈦鍛件的成品合格率達(dá)98%，保證了裝機(jī)的各項(xiàng)鈦合金件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
航空鈦鍛件的研制開發(fā)走過了十年歷程，它為企業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)，也鍛煉了技術(shù)隊(duì)伍，提高了人員素質(zhì)。
十年來，鈦合金鍛件在品種上、質(zhì)量上已有很大進(jìn)步，在鈦合金鍛造技術(shù)和某些新工藝新技術(shù)方面頗有自己的特色，我們期待著“八五”期間實(shí)行更緊密的廠所結(jié)合，開發(fā)更新型的鈦合金產(chǎn)品和更先進(jìn)、更富有效益的新工藝、新技術(shù)。