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鈦合金精密鑄造技術(shù)在導(dǎo)彈中的應(yīng)用

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麻雀導(dǎo)彈采用鑄鈦彈翼。翼尖厚度為 1.27mm,彈翼重約 41.3kg。選用鈦的原因主要是鈦比鋼輕?紤]鋁不適合于空中發(fā)射的麻雀導(dǎo)彈,因為存在氣動加熱的問題。鈦與鋼相比,鈦彈翼的質(zhì)量輕。
以前采用石墨型鑄造,現(xiàn)在,采用最近研究的半金屬型鑄造技術(shù),生產(chǎn)鑄鈦彈翼。由于采用產(chǎn)量高的半金屬型鑄造技術(shù),已使鈦彈翼的生產(chǎn)費用比原來的生產(chǎn)費用減少約30%。
空射巡航導(dǎo)彈

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另一個例子是 ALCM(空射巡航導(dǎo)彈)的升降副翼外殼。每個 Ti-6Al-4V 復(fù)雜的升降副翼鑄翼的重量輕。以前采用石墨型鑄造,現(xiàn)在,采用最近研究的半金屬型鑄造技術(shù),生產(chǎn)鑄鈦彈翼。
由于采用產(chǎn)量高的半金屬型鑄造技術(shù),已使鈦彈翼的生產(chǎn)費用比原來的生產(chǎn)費用減少約 30%。件重約 15.88kg。最初把升降副翼設(shè)計成用機加工的 4330 鋼鍛件制成。然而,機加工費用過高。為了降低上述機加工費用,把升降副翼設(shè)計成鑄件,并選用了鈦合金,F(xiàn)在已在巡航導(dǎo)彈上使用。
小型燃氣渦輪發(fā)動機葉輪
精密鑄件有限公司鑄造出小型燃氣渦輪發(fā)動機的 Ti-6Al-4V 壓氣機葉輪,公差為±0.127mm,表面光潔度 RMS125。采用熱等靜壓(HIP)工藝來提高鑄件內(nèi)部的整體性,這種工藝允許生產(chǎn)極簿的葉型(0.56mm)。也用精密鑄造法制造出小型燃氣渦輪發(fā)動機的直徑為 200mm 的 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo 整體鑄造轉(zhuǎn)子。提供的葉型表面是無余量的,也鑄造出非旋轉(zhuǎn)的空心葉型,例如空心導(dǎo)向葉片。
導(dǎo)彈中的壓力容器
用于導(dǎo)彈上的各種類型的壓力容器:如 “ 宇宙神”、“大力神”等導(dǎo)彈的壓力氣瓶,先后用合金鋼或鋁合金改為鈦合金。“艾伯星”(Ablestar)火箭發(fā)動機采用了 3 個壓力氣瓶,結(jié)果使質(zhì)量減輕 27kg!按罅ι瘛 導(dǎo)彈的壓力氣瓶,過去是鋁制的,現(xiàn)改為 Ti-6Al-4V,每枚導(dǎo)彈的質(zhì)量減輕 68kg!坝钪嫔瘛 導(dǎo)彈用 3 個鈦氣瓶比原來的不銹鋼氣瓶減輕 177kg。
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某型導(dǎo)彈用鈦合金氣瓶
超聲速中程戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈
美國跨爾特飛機公司為超聲速中程戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈(ASALM)制造的推力裝置中的過渡管是 Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-Si 鑄件(石墨搗實型)。高溫強度是該零件的主要設(shè)計要求。鑄件經(jīng)過 900℃ 1h 空冷和 790℃ 1h 空冷兩次熱處理,在 4 種不同溫度下 3 次重復(fù)試驗的強度均一性常好‚高溫抗拉性能與公布的鍛件的性能數(shù)據(jù)非常接近。
鈦進氣道鑄件
根據(jù)勒特宇航公司制造技術(shù)部的題為“大型鑄鈦進氣道的制造技術(shù)”計劃,麥道公司獨立研究和開發(fā)了熔模鑄造大型復(fù)雜簿壁的鈦進氣道鑄件。為了制造馬赫數(shù)為 4 的先進戰(zhàn)略空中發(fā)射導(dǎo)彈的沖壓式噴氣發(fā)動機“頜式”進氣道,麥道公司用熔模鑄造工藝代替鍛造工藝。由于采用了分段鑄模的制造工藝,制造出成本低,尺寸精確的大型簿壁進氣道部件。
這種復(fù)雜曲面,變壁厚和多內(nèi)腔的進氣道,必須承受 13.8MPa 的內(nèi)壓和 704℃ 的 高溫。雖然鈦鑄件的抗拉性能、疲勞性能、蠕變性能比鈦鍛件的低,但一般能滿足所要求的性能。該公司采用了長 839mm,高 26mm,材料厚度 2.54mm ~ 5.10mm 為設(shè)計尺寸,僅寬度比設(shè)計尺寸縮小一半的縮比鈦進氣道的研究步驟。經(jīng) 500 次以上的靜力試驗、疲勞試驗和蠕變試驗‚其結(jié)果表明,鑄鈦進氣道的性能是令人滿意的。
陀螺殼體
陀螺殼體屬結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型簿壁鑄件,經(jīng)分析,采用熔模鑄造,優(yōu)選了模料,用嚴格的工藝參數(shù)壓制蠟?zāi)#苽淞朔弦蟮臐沧⒍鄬有托,改善脫蠟的熔燒過程,選擇合理的澆注溫度等綜合工藝,保證了鑄造質(zhì)量和結(jié)構(gòu)要求,即最厚處在10mm 以上,最薄處具有 1mm,表面粗糙度 Ra=1.60μm,鑄件公差為 ±0.1mm。
空射巡航道道 AGM-86B
美國波音公司研制空射巡航導(dǎo)彈 AGM-86B 時,采用了大型簿壁整體精密鑄件代替鍛造-機械加工-焊接而成的組合件,可以大大縮短研制周期,節(jié)省了 75% 的工時和 30% 的制造成本。


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