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轻质合金板材冲击液压成形技术问世

来源:中化新网 2018-06-07 15:21 52人浏览

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——有望提升我国航空钣金制造业发展水平

近日,中国科学院金属研究所研制成功一种钣金冲击液压成形技术,该技术将传统铝合金板材成形过程中8道次以上的人工辅助制造过程改变为2道次的自动化生产过程,无需中间工艺热处理,提高了400%的生产效率,有望推动和提升我国航空钣金制造业发展水平。


航空航天装备中,钣金类零件占总零部件数量、制造工作量占全机工作量均在20%以上。针对目前航空领域对钣金零件的轻量化及整体化发展的迫切需求,具有凸台、加强筋和小圆角等小特征结构的铝、镁、钛轻质合金复杂异型薄壁钣金零件的制造已成为推动大型飞机水平提升亟待解决的重要问题。航空用高强铝、镁、钛等轻质合金塑性差,成形过程中容易起皱和开裂。我国一直沿袭前苏联的落锤成形技术,落锤成形需通过模具压制与人工结合,通过锤击、垫橡胶等方式进行多道次压制和人工辅助加工成形,以消除起皱并通过人工手动工序控制材料流动以防止破裂发生,要求操作者具有丰富的加工经验和技术技巧。落锤成形由于是刚性模成形,成形零件会有划痕等缺陷,成品率不高,零件精度及一致性差,材料利用率低,模具寿命较低,劳动条件和安全性差。

针对上述复杂航空钣金零件制造过程中的问题及我国大飞机行业的发展需求,中国科学院金属研究所塑性加工先进技术团队博士生马彦、徐勇副研究员及张士宏研究员等人基于沈飞、成飞和航天一院的生产需求开展研究,并与白俄罗斯科学院和罗马尼亚克卢日-纳波利技术大学开展交流与合作,通过将充液拉深成形技术与高速冲击成形技术相结合,提出了一种冲击液压成形技术。

利用该技术制备的5A06铝合金单向拉伸试件在高应变速率条件下(2.7×103s-1)的延伸率相比于准静态条件增加了40%??翁庾樽孕猩杓屏艘惶ò宀某寤饕貉钩尚渭奘匝樽爸?,发现5A06铝合金板件的冲击液压成形极限相比于准静态液压成形极限得到了大幅提高。通过自行设计的冲击液压成形物理模拟实验装置,对冲击液压成形的冲击传载特性及设备关键工艺参数进行了理论和实验研究。研究发现,该工艺同样适用于铝合金、铝锂合金、镁合金、钛合金等。

课题组还与白俄罗斯科学院和罗马尼亚克卢日-纳波利技术大学进行合作,研制成功一台全新原理的、世界上第一台可以用于生产的冲击液压成形设备。

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