航空緊固件行業現狀及發展趨勢

5月5日，伴隨著發動機轟鳴聲，國產大飛機C919在上海浦東機場第四跑道沖向藍天。遠在千里之外的山東煙臺，鈦業人為C919的騰飛歡欣鼓舞，振奮昂揚。這輝煌的瞬間，飽含著五代航空人的艱辛努力，亦承載著無數人的心血與汗水。航空領域離不開螺紋工量具，尤其對螺紋工具有其特殊的使用要求，比如被加工材料為難加工材料、工件精度要求較高、加工中要求高的刀具切削速度，同時數控機床的大量使用需要相配套的刀具。這些使用特點要求工具企業開發獨具特色的解決難加工材料的專用螺紋刀具。鈦合金已成為航空產業最重要的工程材料之一，獲得了越來越廣泛的應用。但是，鈦合金又是一種典型的難加工材料，切削性能比較差，而在鈦合金材料上，用絲錐攻制內螺紋尤其困難，需要進行優化設計。

鈦合金的切削加工性能特點
1.鈦合金材料特點
鈦及其合金同其他金屬材料比較，具有3 個明顯的優點：比強度高、中溫性能好、耐腐蝕。在室溫下，鈦合金的比拉伸強度為高強度結構鋼的1.26倍、高強度鋁合金的1.38倍。在400~550℃溫度范圍內，鈦合金的比持久強度、比蠕變強度和比疲憊強度都優于耐熱不銹鋼。鈦合金從金屬組織上可分為α相鈦合金、β相鈦合金和（α+β）相鈦合金。硬度及強度按α相、（α+β）相、β相的次序增加，而切削加工性按這個次序下降。
2.鈦合金切削加工特點
鈦合金的硬度大于350HBS或300HBS都難進行切削加工，但困難的原因不在于硬度方面，而在于鈦合金本身的力學、化學、物理性能間的綜合，切削加工特點表現為：變形系數小；切削溫度高；主切削力小而背向力大；切屑呈擠裂狀，加工表面易天生硬脆變質層；粘刀現象嚴重。
3.鈦合金內螺紋攻絲特點
由于鈦合金的諸多特性，在鈦合金材料上進行內螺紋攻絲，是鈦合金切削加工中最困難的工序，尤其對于小孔螺紋的加工更加困難，而且離不開絲錐攻制。主要表現為攻螺紋總扭矩大，約為45 鋼攻螺紋扭矩的2倍；絲錐刀齒過快磨損、崩刃，甚至被“咬死”而折斷。其主要原因是鈦合金彈性模量太小，已加工的螺紋表面會產生很大回彈，給絲錐刀齒的側后面及齒頂后面很大的法向力，從而造成很大的摩擦扭矩；加之切削溫度高、切屑有粘刀現象不易排除、切削液不易到達切削區等；加工表面輕易產生應力集中，并形成硬脆層，被加工螺紋表面質量較差。

鈦合金緊固件雖小，但其意義重大。中航工業301所專家講解了航空緊固件行業現狀及發展趨勢，表示未來航空領域對鈦合金、高溫合金等高端緊固件產品需求廣闊。近年來，隨著航空航天事業的發展，對以鈦合金緊固件為代表的基礎零部件的性能、質量及配套服務等提出了更高的要求。同時也為鈦行業帶來了廣泛的市場機遇。中國航天科技集團公司宇航部領導也表示，近年來航天事業飛速發展，型號對基礎零部件產品性能的要求也隨之提高，從最初的解決型號配套有無到配套產品長壽命、高可靠、輕量化、標準化，希望未來在新品研發、產品交付、質量保障等方面再上臺階。