항공우주 연료 이송 단조품 가공

항공우주 연료 이송 단조품 가공은 항공 엔진, 로켓 추진 시스템 또는 위성 연료 공급 시스템의 핵심 부품을 대상으로 단조 공정과 정밀 가공을 결합하여 제조하는 금속 부품을 의미합니다. 이러한 부품은 주로 항공 등유, 액체 수소/액체 산소 등의 연료를 이송하며, 고공, 고속, 극한 온도(-200°C ~ +500°C) 및 고압(>10 MPa) 환경에서의 신뢰성과 안전성을 보장합니다. 단조 공정(예: 금형 단조 또는 정밀 단조)은 우수한 결정립 미세화, 강도 및 결함 없는 구조를 제공하며, 주조 또는 기계 가공에 비해 단조품의 피로 수명을 2~5배 향상시켜 항공우주의 높은 신뢰성 요구 사항(AS9100 표준 준수)에 적합합니다. 일반적인 부품으로는 연료 펌프 케이스, 밸브 본체, 노즐 연결 부품 및 배관 플랜지 등이 있습니다.

1. 재료 특성

항공우주 연료 이송 단조품은 내식성, 내열성 및 경량화를 보장하기 위해 고성능 합금을 주로 사용합니다.

• 티타늄 합금(Ti-6Al-4V): 경량(밀도 4.5 g/cm³), 고강도(>900 MPa), 연료 부식에 대한 내성, 저온 액체 수소 시스템에 적합합니다.
• 니켈 기반 고온 합금(Inconel 718, Hastelloy X): 내고온(>1000°C), 내산화성, 고온 가스 터빈 연료 이송에 적합합니다.
• 스테인리스강(17-4PH, 15-5PH): 석출 경화형, 경도 HRC>40, 내피로성, 중온 항공 등유 시스템에 적합합니다.
• 기타: 알루미늄 합금(7075-T6)은 경하중 부품에 사용되거나, 코발트 기반 합금은 극한 내마모성 응용 분야에 사용됩니다.

2. 가공 방법

단조품 가공은 조단조, 열처리 및 정밀 가공을 결합하여 정밀도(공차 ±0.02mm)와 표면 품질(Ra≤0.8μm)을 보장합니다. 주요 단계는 다음과 같습니다.

• 정밀 금형 단조(Closed-Die Forging): 고온 금형(800-1200°C)을 사용하여 소재를 단조하여 거의 최종 형상의 부품을 형성합니다. 장점: 재료 이용률 >90%, 기계 가공량 감소. 펌프 내부 공동과 같은 복잡한 형상에 적합합니다.
• 등온 단조(Isothermal Forging): 진공 또는 불활성 가스 환경에서 항온 단조, 티타늄/니켈 합금에 적합하며 산화 및 변형을 방지합니다. 정밀도가 높고 결정립이 균일합니다.
• 열처리: 진공 담금질 + 시효 경화, 강도 향상(예: Inconel 718 경도가 HRC 30에서 45로 증가).
• 정밀 가공:
  • 5축 CNC 가공: 여유량을 제거하고 곡면 및 구멍 계통을 가공합니다. 고강성 공작 기계(예: DMG Mori)를 사용하고 CAM 소프트웨어를 결합하여 경로를 최적화하고 진동을 <5μm로 제어합니다.
  • 전해 가공(ECM) 또는 레이저 가공: 비접촉 정밀 가공 내부 공동, 열 응력을 방지하고 표면 거칠기 Ra<0.4μm.
  • 연삭/연마: 최종 표면 처리, 내식성 향상.
• 보조 공정: 비파괴 검사(초음파/X선), 균열이 없는지 확인; 표면 코팅(예: DLC 또는 세라믹 코팅) 내마모성 강화.