AERO100連載 | ?PCC集團(tuán)
2019年11年08日
航空產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 2019-07-08
肯聯(lián)鋁業(yè)(Constellium)作為世界鋁材制造業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者,不僅為航空、汽車、包裝、物流以及建筑業(yè)提供新鋁制品解決方案,還在航空、普通工程板材、大型積壓型材市場(chǎng)占有優(yōu)勢(shì)地位。
肯聯(lián)有三個(gè)業(yè)務(wù)部門:航空航天和運(yùn)輸(A&T)、包裝和汽車軋制產(chǎn)品(P&ARP),以及汽車結(jié)構(gòu)和工業(yè)(AS&I)。公司總部位于荷蘭的阿姆斯特丹,肯聯(lián)在歐洲、北美以及中國擁有超過25個(gè)生產(chǎn)基地。公司目前擁有約13000名員工。
圖為遍布全球的生產(chǎn)設(shè)施地點(diǎn)
圖為公司2018年收益,合計(jì)57億歐元,航空航天和運(yùn)輸部門有13.89億歐元,占比24%
其位于法國沃雷普(Voreppe)的C-TEC(Constellium Technology Center)研究中心在先進(jìn)鋁合金領(lǐng)域取得過多項(xiàng)世界技術(shù)突破。它與世界上大約50所最著名的大學(xué)及實(shí)驗(yàn)室保持著長(zhǎng)期的合作伙伴關(guān)系,其中包括:麻省理工、牛津大學(xué)、倫敦布魯內(nèi)爾大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)、克蘭菲爾德航空航天學(xué)院等。
圖為法國Voreppe的C-TEC(Constellium Technology Center),它有著190多個(gè)專利系列和商標(biāo)
肯聯(lián)歷史
圖片由航空產(chǎn)業(yè)網(wǎng)整理
肯聯(lián)鋁業(yè)是由百年鋁業(yè)巨頭佩希內(nèi)(Pechiney)、瑞士鋁公司(Alusuisse)和加拿大鋁業(yè)公司(Alcan)組成的行業(yè)翹楚。由阿波羅全球管理公司(Apollo)、力拓礦業(yè)集團(tuán)(Rio Tinto)和法國戰(zhàn)略投資基金(FSI)三家公司投資成立。
產(chǎn)業(yè)分類
制造商>航空材料制造>鋁合金材料制造
產(chǎn)品
據(jù)《航空監(jiān)控》估計(jì),從2018年到2024年,全球乘客里程將以大約5%的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)增長(zhǎng)。在2017年至2025年期間,北美和歐洲航空航天軋制產(chǎn)品市場(chǎng)的鋁需求預(yù)計(jì)每年增長(zhǎng)2%。
圖為肯聯(lián)的內(nèi)部分析,CAGR:復(fù)合年均增長(zhǎng)率
肯聯(lián)的鋁制品主要有四種類型:
1.可以加工成特定形狀的板材,如艙壁;
2.機(jī)身和機(jī)翼蒙皮用薄板;
3.結(jié)構(gòu)件(如縱梁)的擠壓件;
4.精密鑄件:肯聯(lián)可提供各種定制部件,如門框或發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪箱等;
圖為肯聯(lián)鋁制品具體在飛機(jī)上的應(yīng)用
肯聯(lián)有五類產(chǎn)品方案:Airware?、板材和擠壓件、預(yù)加工服務(wù)、精密鑄造和攪拌摩擦焊、產(chǎn)品回收。
產(chǎn)品方案一:Airware?
肯聯(lián)一直在致力于開發(fā)先進(jìn)的Airware?技術(shù)。Airware?是專為飛機(jī)和航天器結(jié)構(gòu)量身定制的高性能鋁鋰合金,它可有效減重,降低油耗并優(yōu)化廢品回收利用。Airware?合金已被空客、龐巴迪公司、達(dá)索航空公司以及SpaceX8和Space15等航天器制造商采用。美國航空界將這種新材料稱為“超級(jí)合金”,被美刊評(píng)為2013 年航空十三個(gè)重大事件之一。Airware?系列屬于第三代鋁鋰合金,它在添加鋰元素時(shí),更加注重合金強(qiáng)度與疲勞裂紋擴(kuò)展性能之間的平衡。
圖為7050-T745和Airware?2050的75mm鋁板性能對(duì)比
這項(xiàng)技術(shù)是肯聯(lián)鋁業(yè)耗時(shí)10年苦心鉆研的結(jié)果,將為飛機(jī)制造商帶來三大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì):
一是減重,Airware?較低的密度和改進(jìn)的材料性能使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得以優(yōu)化,從而實(shí)現(xiàn)了重量和碳排放的減少。結(jié)合先進(jìn)的焊接和飛機(jī)航空結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì),Airware?可減輕25%的重量;
二是有卓越的抗腐蝕和抗金屬疲勞特性,可將重大維護(hù)間隔時(shí)間延長(zhǎng)至12年;
三是100%可循環(huán)性,不斷被回收利用且保持性能不變,這有助于航空航天業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
圖為Airware?合金在整個(gè)機(jī)身結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
它目前的應(yīng)用包括機(jī)身蒙皮、縱梁、地板結(jié)構(gòu)和座椅軌道、窗框以及大型內(nèi)部機(jī)翼和機(jī)身組件。
Airware?系列屬于第三代鋁鋰合金,圖片來自「戰(zhàn)略前沿技術(shù)」
2010年,肯聯(lián)在A350 XWB上引入了Airware?技術(shù),從而開始了與空客的合作關(guān)系??下?lián)還與參與改善空客的供應(yīng)鏈和回收解決方案,減少價(jià)值鏈上的庫存。這些舉措持續(xù)支持著空客的A320NEO和A350 XWB等關(guān)鍵項(xiàng)目的擴(kuò)大。
產(chǎn)品方案二:板材和擠壓件
隨著航空結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上變得越來越復(fù)雜,需要越來越大的板材??下?lián)可提供所需尺寸的裸板或半成品零件??下?lián)可加工36米長(zhǎng)和3.8米寬的零件并鉆孔,具備在非常大的機(jī)翼蒙皮面板上提供完整的機(jī)器表面處理,確保組件可以安裝在飛機(jī)上。
肯聯(lián)的擠壓件有硬質(zhì)合金和半硬質(zhì)合金,可生產(chǎn)包括直徑達(dá)305 mm和1000多種不同形狀的棒材。
擠壓管和擠壓拉制管類產(chǎn)品尺寸范圍從外徑為2 mm至160 mm,且壁厚不等??下?lián)還可為航空鍛造提供長(zhǎng)達(dá)5米、直徑860毫米的坯料。
產(chǎn)品方案三:預(yù)加工服務(wù)
在一個(gè)典型的制造過程中,無論是大塊還是碎片,從板材到成品大約90%的金屬以廢料的形式被去除。
肯聯(lián)的預(yù)加工業(yè)務(wù)可最大限度地降低客戶成本和優(yōu)化生產(chǎn)方案。
產(chǎn)品方案四:精密鑄造和攪拌摩擦焊
砂型鑄造適合用來生產(chǎn)復(fù)雜的鋁合金零件,肯聯(lián)可為發(fā)動(dòng)機(jī)(如齒輪箱、油箱和潤滑泵)和飛機(jī)的結(jié)構(gòu)零件(如艙門)量身定做零件。
圖為FSW(Friction Stir Welding)
肯聯(lián)還提供先進(jìn)的連接材料解決方案。它是攪拌摩擦焊(FSW)的先驅(qū),攪拌摩擦焊是一種先進(jìn)的焊接技術(shù),它利用摩擦產(chǎn)生熱量,在不熔化材料的情況下連接兩個(gè)鋁合金部件。攪拌摩擦焊不僅提高了接頭的抗疲勞、抗損傷和抗腐蝕能力,而且在優(yōu)化生產(chǎn)工藝的同時(shí)保證了接頭的完美無強(qiáng)度損失。這種在不損失任何材料性能、且可一次性完成較長(zhǎng)焊縫、大截面的特點(diǎn)非常適合航空航天結(jié)構(gòu)件的加工生產(chǎn)。
產(chǎn)品方案五:產(chǎn)品回收
鋁是一種完全可循環(huán)利用的材料,它可以循環(huán)利用而不會(huì)失去任何機(jī)械性能。鋁的回收生命周期始于工廠現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的廢料,結(jié)束于已達(dá)到使用壽命的飛機(jī)廢鋁的重熔。
肯聯(lián)的加工設(shè)備能夠提供預(yù)加工零件,使客戶生產(chǎn)更少的廢料,從本質(zhì)上節(jié)省材料成本。預(yù)加工產(chǎn)生的廢屑會(huì)被自動(dòng)回收從而最大限度地減少了浪費(fèi)、降低產(chǎn)品生命周期內(nèi)的溫室氣體排放。
肯聯(lián)在航空領(lǐng)域的四個(gè)加工平臺(tái)如上圖所示:
1.法國伊索瓦(Issoire)、美國西弗吉尼亞州的拉文斯伍德(Ravenswood)和法國蒙特勒朱伊恩(Montreuil Juigné):綜合工業(yè)平臺(tái)
2.法國烏塞爾(USSEL):砂型鑄造高性能航空航天部件的唯一供應(yīng)商
3.瑞士瓦萊州(Valais):生產(chǎn)高附加值鋁板
4.法國的沃雷普(Voreppe)的技術(shù)中心和伊索瓦(Issoire)工廠:兩個(gè)生產(chǎn)AirWare?的鑄造生產(chǎn)設(shè)施
肯聯(lián)的材料可在最先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)中找到,如F-35聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)。為了使洛克希德馬丁公司的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)更堅(jiān)固、更輕,設(shè)計(jì)者選擇了肯聯(lián)的7050和創(chuàng)新性的7140合金,這種合金具有更強(qiáng)的耐腐蝕性。許多在役飛機(jī),如波音F-18,也使用了肯聯(lián)的合金。
圖片來自互聯(lián)網(wǎng)公開資料
同時(shí),肯聯(lián)的產(chǎn)品也在延長(zhǎng)著現(xiàn)有飛機(jī)的壽命。在洛克希德馬丁公司的F-16上,使用Airware?2297和2098合金替換了艙壁、機(jī)身蒙皮和其他關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件中的傳統(tǒng)材料。波音的運(yùn)輸機(jī)C-17 Globemaster也廣泛使用肯聯(lián)的合金,例艙壁和大型部件等。
肯聯(lián)也是龐巴迪的長(zhǎng)期合作伙伴,有著悠久的合作研究歷史??下?lián)為許多飛機(jī)項(xiàng)目(如C系列、CRJ系列、Q系列、全球和挑戰(zhàn)者)提供多種多樣的軋制產(chǎn)品。
其余大客戶還有波音公司、達(dá)索航空公司、巴西航空工業(yè)公司、洛克希德馬丁公司、NASA, Pilatus, SpaceX, Blue Origin等。
肯聯(lián)與中國
2011年9月9日,肯聯(lián)在上海成立了肯聯(lián)鋁業(yè)貿(mào)易(上海)有限公司,注冊(cè)資本82萬美元,主要從事國際貿(mào)易、轉(zhuǎn)口貿(mào)易、保稅區(qū)企業(yè)間的貿(mào)易及貿(mào)易代理等。
肯聯(lián)鋁業(yè)還與中國商飛展開合作,探討國產(chǎn)大飛機(jī)C919的材料選用問題,它首次以“技術(shù)顧問”的身份出現(xiàn)在中國飛機(jī)制造市場(chǎng)。
現(xiàn)在有獨(dú)立鋁-鋰合金工業(yè)的國家只有美國、俄國、法國和中國。可生產(chǎn)鋁-鋰合金材料的企業(yè)有美國鋁業(yè)公司的達(dá)文波特軋制廠、拉斐特?cái)D壓-鍛造廠、肯聯(lián)鋁業(yè)公司的法國伊索瓦(Issoire)軋制廠、英國的其茨格林軋制廠(Kitts Green Works)、俄羅斯的薩馬拉冶金公司(Samara)、意大利的富西拉(Fusina)軋制廠、俄羅斯聯(lián)合鋁業(yè)公司的卡緬斯克冶金公司和我國的西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司。
圖為肯聯(lián)鋁業(yè)公司的法國伊索瓦(Issoire)軋制廠
我國C919的前機(jī)身與中后機(jī)身62%部件都是用鋁-鋰合金制的,零部件的連接是全鉚的。這兩段機(jī)身的制造用了如此多的鋁-鋰合金,這對(duì)整個(gè)中國民航來說都是一次“零的突破”,在中國民用航空工業(yè)發(fā)展史上有著里程碑意義。這項(xiàng)艱難的機(jī)身鋁-鋰合金零件集成加工關(guān)由中國航空工業(yè)集團(tuán)公司南昌洪都飛機(jī)制造公司成功突破。
雖然中國在小規(guī)模研發(fā)和生產(chǎn)鋁-鋰方面已有近60年的歷程,但都是跟蹤型的,尚未形成自己的體系,與肯聯(lián)鋁業(yè)和Arconic的水平還有巨大差距,希望「大飛機(jī)」能帶動(dòng)國內(nèi)企業(yè)在這一領(lǐng)域的探索與開拓。
肯聯(lián)官網(wǎng):www.constellium.com
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