成型容易(航空工业沈飞钛合金薄壁构件精准制造团队：在零件成形中成长)

Posted 2023-05-26

篇首语：书籍是青年人不可分离的生活伴侣和导师。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了成型容易(航空工业沈飞钛合金薄壁构件精准制造团队：在零件成形中成长)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

成型容易(航空工业沈飞钛合金薄壁构件精准制造团队：在零件成形中成长)

钛及钛合金具有许多优异特性，是航空航天工业中具有很大发展潜力和应用前景的新型结构材料，被誉为正在崛起的“第三金属”“智能金属”等，广泛应用于飞机承力隔框、壁板、承载梁等受力较复杂的重要结构件的制造。

航空工业沈飞一直是飞机钛合金构件的主要制造商，承担了很多国内军民机钛合金构件的研制任务。这得益于沈飞公司有支钛合金薄壁构件精准制造团队，一个个结构复杂的钛合金零件在他们手里精准制造，支撑着航空钛合金构件制造技术的发展，为零件顺利交付提供了坚实的保证。

团队成立之初，由几位老专家带领着一帮刚走出校门的年青人，从模具设计、工艺仿真、参数摸索到零件制造与检测，团队成员既是技术人员，也是技术工人，每一个环节都有他们努力的身影。十多年不断地学习与实践，使得他们练就了一身高超的本领，逐渐成长为钣金制造领域能独当一面的技术专家。凭着勇攀高峰、敢为人先的创新精神，他们攻克了一项项技术难题，突破了钛合金等温成形技术、钛合金超塑成形、钛合金超塑成形/扩散连接技术等关键技术，显著提高了产品质量，大大提升了飞机钛合金零件大型化、整体化精准制造能力。

突破某型号大型复杂结构TC4钛合金进气道唇口的研制技术

某型飞机的大型复杂结构TC4钛合金进气道唇口是剖面近U型的椭圆形零件，直径约1200mm，口宽约190mm，开口的深度181mm，要求壁厚均匀。前期的方案分析认为：由于零件尺寸大，形状复杂，钛合金材料成形时回弹大、容易出现裂纹，整体钛合金板材热成形几乎没有可能性；若采用分段热成形—拼焊—稳定校形的工艺方法，焊缝位置要求平行于飞机轴线方向，若热成形工艺分4段成形，在唇口内缘会出现较多死褶，无法排除；若增加分段又会造成焊接过程定位困难，且焊接变形较大，后续的稳定校形仍难以保证零件精度。针对该关键零件的制造难题，制造团队勇挑重担，开展了一系列研究工作，创新性地采用钛合金超塑成形工艺解决此问题。

他们采用有限元模拟仿真分析的方法，验证了采用凹模直接超塑成形会产生零件底部严重减薄的问题；为避免此类问题，提高零件壁厚均匀性，团队成员提出了创新性方案，即将零件的底部朝上，外侧设计供板料流动的工艺型面，使成形过程中板料先接触零件底部，确保底部的料厚，通过材料的流动和减薄来成形开口边缘。他们反复多次的结构设计和仿真计算分析，得到较为优化的外层唇口，整个零件的壁厚均匀，满足了设计要求。根据仿真结果的型面，设计出合理的模具结构，成形试验后的零件质量良好。

通过有限元模拟技术辅助解决了大型进气道唇口的成形工艺问题，减少了新型结构零件研制风险和成本浪费。超塑成形整体结构使工装的数量大大减少，设计制造周期缩短，材料和能源利用率提高，制造精准度提高，焊缝减少，降低质量风险，同时提高了结构承载效率、减轻了结构件重量，有利于提高机体使用寿命和可靠性。

实现3150kN等温热成形设备自主开发和研制

除了在关键零件制造技术上攻坚克难，团队还参与到了钛合金成形设备的开发研制中。国家科技重大专项“飞机钛合金尾段制造关键成套装备研制及示范应用”的子任务“3150kN等温热成形设备”由团队联合天锻共同开发研制并应用验证，从2019年通过国家工信部的综合评估验收至今，已取得显著的应用效果。

设备研发的过程中，团队成员在天津和沈阳两地来回奔波，经常加班到深夜，吃住在现场。项目团队突破了热状态下的重复定位精度技术、精度可调且具有热补偿功能的上平台导向技术、穿梭式移动工作台在高温

工况下的精确定位技术等温热成形条件下高温炉体与滑块之间的间隙自动调整等多项关键创新技术，研发出满足飞机尾段大型钛合金结构件生产急需的装备，提升了国产航空专用装备的自主生产水平。

在研制设备的同时，团队成员还要开展相关工艺的研究，完成了典型零件的生产，并在公司生产线上进行应用验证，实现了钛合金尾段零件的精准制造。除满足基本的制造质量需求以外，在实施过程中还形成了“钛合金等温热成形液压机技术条件”等企业标准和行业规范，获得“大型等温热成形液压机的压力控制系统”等多项国家专利，对于改进和提升制造工艺具有重要意义，本项目研发的技术和系统将为飞机制造工艺水平的提升提供重要支撑，具有广阔的应用前景和发展潜力。

设备的成功研制，满足了我国航空重点领域中飞机钛合金关键零件成形行业对国产化高端制造装备的迫切需求，加速推动新型飞机关键构件的研制进程，也促进了我国高端基础装备的研制和开发能力。

这是一支勇于挑战、敢于创新的技术团队，大家集智攻关、团结协作，取得了无数成绩，突破新型钛合金成形关键技术，实现钛合金整体唇口、大型复杂壁板等薄壁构件的精准制造，获得二十多项国家级、省部级和公司级成果、发明专利20余项、发表论文50余篇，这正是他们工作成绩的最好证明。因为热爱，所以选择，因为选择，所以坚持，他们积极进取、开拓创新，以实际行动谱写着我们这一代航空人的使命与担当。