Dự án Rèn Hàng không cho Nhà cung cấp Cấp 1 tại Hoa Kỳ

Tổng quan dự án

Vụ việc này nêu bật một hợp tác chiến lược về rèn hàng không vũ trụ với một nhà cung cấp hàng không vũ trụ cấp 1 hàng đầu có trụ sở tại Hoa Kỳ, chuyên về các hệ thống đẩy cho máy bay thương mại và máy bay quốc phòng. Dự án bao gồm thiết kế, đánh giá tính phù hợp của vật liệu và sản xuất loạt đĩa tuabin hợp kim titan có độ tin cậy cao — những bộ phận quay then chốt hoạt động trong điều kiện tải nhiệt và cơ học cực kỳ khắc nghiệt. Kéo dài trong 18 tháng, sáng kiến này bao trùm toàn bộ quá trình hợp tác kỹ thuật, phát triển quy trình tuân thủ tiêu chuẩn ASTM/AMS và sản xuất đạt chứng nhận AS9100 trên ba lô sản xuất, tổng cộng 472 đơn vị đã được rèn chính xác. Phạm vi công việc bao gồm khả năng truy xuất đầy đủ (lô luyện, mã khuôn, hồ sơ kiểm tra không phá hủy), xác minh kích thước theo tiêu chuẩn NAS970, cũng như giao hàng tới các cơ sở chịu kiểm soát bởi quy định ITAR tại Ohio và California.

Phân tích thách thức

Khách hàng đối mặt với áp lực ngày càng gia tăng nhằm nội địa hóa năng lực rèn dập then chốt trong bối cảnh chuỗi cung ứng biến động và các yêu cầu về nguồn cung từ Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ ngày càng siết chặt. Nhà cung cấp ngoài lãnh thổ hiện tại của họ gặp khó khăn trong việc đảm bảo độ đồng đều của hướng chảy hạt, thỉnh thoảng phát hiện các khuyết tật nằm dưới bề mặt trong quá trình kiểm tra siêu âm (theo tiêu chuẩn AMS 2631), đồng thời không đáp ứng được dung sai thành phần hóa học yêu cầu đối với hợp kim titan Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitial – Độ tạp chất cực thấp), đặc biệt là hàm lượng oxy và sắt. Ngoài ra, thời gian giao hàng vượt quá 24 tuần, đe dọa tiến độ lắp ráp động cơ cho một chương trình tuốc-bin phản lực thế hệ mới. Nhà cung cấp cấp 1 cần khẩn trương tìm kiếm một đối tác có khả năng sản xuất trong nước, có kinh nghiệm chứng minh được trong lĩnh vực rèn dập hợp kim titan đạt tiêu chuẩn hàng không vũ trụ, kiểm soát quy trình nghiêm ngặt và phản ứng nhanh chóng trước các lệnh thay đổi kỹ thuật mà không làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của chứng nhận.

Giải pháp đã cung cấp

Chúng tôi đã triển khai một ô gia công rèn chuyên dụng cho ngành hàng không vũ trụ, được trang bị máy ép thủy lực 5.000 tấn, lò nung nhiệt độ cao trong môi trường chân không và hệ thống giám sát nhiệt độ theo thời gian thực được hiệu chuẩn ở độ chính xác ±1°C. Thông qua hợp tác chặt chẽ với đội ngũ chuyên gia luyện kim của khách hàng, chúng tôi đã tối ưu hóa quy trình rèn khuôn kín nhiều công đoạn — bao gồm thiết kế phôi sơ bộ, biến dạng kiểm soát tốc độ biến dạng và chế độ làm nguội bằng không khí sau khi rèn — nhằm đạt được cấu trúc vi mô đồng đều dạng hạt cầu (theo tiêu chuẩn ASTM E112 cấp 5–6) và loại bỏ các gián đoạn trên đường chảy. Toàn bộ phôi được nhập từ nguồn thép cán tại Mỹ có chứng nhận đạt yêu cầu AMS 4911, kèm đầy đủ báo cáo thử nghiệm nhà máy và xác minh thành phần vật liệu bằng phương pháp PMI. Mỗi sản phẩm rèn đều được kiểm tra siêu âm tự động 100% (theo tiêu chuẩn AMS 2631, lớp A), kiểm tra thấm màu (AMS 2644) và kiểm tra kích thước bằng máy đo tọa độ ba chiều (CMM) so sánh với mô hình CAD được kiểm soát bởi các đặc tính hình học và dung sai (GD&T). Chúng tôi đã triển khai hệ thống số hóa hồ sơ lô sản xuất, tích hợp liền mạch với nền tảng MRP của khách hàng, cho phép cập nhật trạng thái theo thời gian thực và truy cập ngay lập tức các tài liệu PPAP, bao gồm báo cáo kiểm tra lần đầu (FAI) và các nghiên cứu năng lực quy trình (chỉ số Cpk ≥ 1,67 đối với các kích thước then chốt).

Kết quả dự án

Dự án đạt tỷ lệ sản phẩm đạt yêu cầu ngay lần kiểm tra đầu tiên (first-pass yield) ở mức 99,4% trên tổng số 472 chi tiết rèn, không phát sinh bất kỳ sai lệch nào liên quan đến độ nguyên vẹn về kim loại học hoặc sự tuân thủ về kích thước. Thời gian thực hiện trung bình được rút ngắn xuống còn 11,2 tuần — cải thiện 53% so với hiệu suất trước đây — giúp nhà cung cấp cấp một (Tier-1) đẩy nhanh tiến độ lắp ráp động cơ mẫu lên hai quý lịch. Kết quả kiểm tra bằng siêu âm cho thấy tỷ lệ phát hiện khuyết tật vượt ngưỡng độ nhạy chuẩn tham chiếu dưới 0,1%, thấp hơn nhiều so với ngưỡng hợp đồng là 1,5%. Đặc biệt, toàn bộ đĩa tua-bin đã giao đều vượt qua thành công các công đoạn xử lý nhiệt, gia công cơ khí và thử nghiệm quay cuối cùng do khách hàng thực hiện mà không bị từ chối. Thành công này dẫn đến việc ký kết thỏa thuận khung ba năm bao trùm năm chi tiết bổ sung làm từ titan và hợp kim siêu bền dựa trên niken, mở rộng phạm vi hoạt động của chúng tôi tại thị trường hàng không vũ trụ Hoa Kỳ.

Phản hồi từ khách hàng & Tác động chiến lược

‘Sự hiểu biết sâu sắc của họ về vật lý rèn titan — không chỉ là vận hành thiết bị — chính là yếu tố tạo nên sự khác biệt,’ Giám đốc Sản xuất Tiên tiến của nhà cung cấp phát biểu. ‘Họ coi các ràng buộc kỹ thuật của chúng tôi như những yêu cầu thiết kế bắt buộc, chứ không phải những trở ngại sản xuất. Mối quan hệ đối tác này đã gia tăng khả năng phục hồi của chúng tôi ở vị trí Nhà cung cấp cấp 1 và hỗ trợ cam kết của chúng tôi trong việc đạt được danh hiệu Nhà cung cấp Đáng tin cậy của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ (DoD).’ Dự án rèn hàng không vũ trụ này minh chứng cho năng lực của chúng tôi trong việc phục vụ các nhà cung cấp hàng không vũ trụ cấp 1 với những thành phần then chốt cho nhiệm vụ — kết hợp giữa tính nghiêm ngặt về kim loại học, kỷ luật tuân thủ quy định và khả năng thực thi linh hoạt trong thị trường hàng không vũ trụ Hoa Kỳ vốn chịu sự điều chỉnh rất chặt chẽ.