工艺动态

喷射成形大型航宇合金零件 　　喷射成形技术正在很快成为制造飞机发动机镍铝超级合金零件的一种最具成本-效益的可靠方法。这种技术采用很细的金属合金雾滴制造零件，在许多情况下用这种方法制造的零件比传统方法制造的零件更坚固，更有韧性。 　　在加工时采用氩气或氮气使金属呈雾状，形成液滴(10～500?μm)，然后通过锥形喷流沉积在预成形件的表面。添加陶瓷颗粒(5～15?μm碳化硅)转换合金涂层以形成金属基复合材料。该工艺特别适于制造发动机环和外壳等零件，在某些情况下比传统制造方法降低生产成本30%。 　　随着飞机发动机体积增大，通过传统方法制造令人满意的、有严格安全标准的部件显得日益困难。喷射成形技术制造的零件与传统方法制造的零件的强度和疲劳特性相同，因此，可以充分利用以前不适用于航宇零件的合金。由于这种工艺可以制造出大型零件，因此可用于制造更大的发动机和飞机。 　　采用高速加工单元 减少循环时间和装配时间 　　最近波音民机集团的Wichita公司开始采用高速加工单元更快更有效地制造飞机窗户连接隔框。铝钛锻件加工的窗户连接隔框包裹在飞机座舱的周围，制造起来很复杂。每个窗户连接隔框由带有100多个孔的复合角材组成。每个孔都必须很精确，公差为千分之几英寸，用传统方法很难加工，需要多次设定。这种情况不但影响循环时间，而且多次加工产生的热量可能使零件翘曲，损坏零件的整体性和精度。Wichita公司选择了3台高速加工单元，提高了零件的质量和产量，减少了循环时间。 　　新的加工单元包括9台Makino MC1816-5X高速加工中心，不但省去了专用机械设备，而且还合并了零件的精加工和钻孔工序。比以前的设备速度快30%，能制造更多高质量零件。高科技支撑系统可缩短每次循环时间，增加主轴的利用率，减少操作者出现误差的机会。MC1816-5X高速加工中心由A2单元控制器支撑并且是标准化工装，能为新一代737以及767和777飞机制造24种不同的窗户连接隔框。 　　高速钻削是新系统的主要应用。由于在MC1816-5X上进行钻孔工序，孔的精度从几百分之一英寸变为几千分之一英寸。嵌入式钻削刀具和端面铣用10?000?r/min的速度铣孔。切屑带走因切削产生的热量，减少了在工件上切割时的热影响。 　　零件的质量也影响窗户连接隔框组件的加工循环时间和成本。用于装配时消除由于零件不精确引起飞机铝蒙皮和窗户框之间的小间隙的衬垫已经减到最少。 　　传统装配这些零件需要几百个定做的垫片，制造和安装垫片负面影响了装配时间、成本和窗户组件的质量。现在只需一块垫片，而且已经特别设计到组件中。MC1816-5X加工中心的探测仪在加工过程中跟踪检测零件精度，保证没有人为误差。 激光成形技术——用粉末制造飞机零件 　　航空航天工业中采用一种激光成形技术，用粉末状钛制造高科技钛件。这是一种新的工艺，可以降低样机零件的生产成本。美国明尼苏达州的研究人员研究了这种激光成形工艺，可把钛合金粉末沉积到基材上，形成可加工到低表面粗糙度值的“预成形”形状。这种工艺可比传统的铸造法或其他加工方法减少生产废品80%，并把生产周期从几个月减少到几周。 　　激光成形工艺是在惰性气体(通常是氩气)室中采用高功率二氧化碳激光熔化基材和正在沉积的钛粉。采用这种工艺制造零件，激光保持不变，而零件本身通过计算机数控(CNC)装置移动。CNC机床随刀具轨迹移动。设计者采用标准的计算机辅助设计软件设计的实体模型直接形成刀具轨迹。该技术对于制造样机零件和小规模生产运行是理想的，还有可能广泛应用于钛合金加工。 降低飞机噪声的新工艺 　　通过采用Sulzer Metco公司的新型等离子喷涂内径技术，可制造更安静、效率更高的飞机发动机。 　　在2～4座的小型飞机中，发动机占了飞机总重量的很大比例。因此，如果采用较轻的材料制造发动机，飞机会更轻，污染会更小。这种既轻又有强度的材料是铝硅合金。但是在汽缸内径和活塞环之间还有摩擦问题。传统的解决方法是在铝块和活塞环之间插入铸铁环，这样就增加了重量和成本。另外还试验了其他方法，不是成本较高，就是产生了环境问题。 　　Sulzer Metco公司提供的解决方法是用耐磨损和摩擦的等离子涂层喷涂铝孔的内径。在喷枪头的旋转速度达到200次/min的Rota-Plasma-500设备上进行。35?mm内径可获得稳定的表面，可自动重复连续生产。 　　目前瑞士Langenthal的MDB Flugtechnik公司已成功应用这项技术制造了四缸铝发动机，采用液体冷却，使用无铝燃料，降低了常用的汽缸内衬的重量，发动机更轻了。 CNC改进了航空航天工厂的多轴向加工 　　制造数据系统公司(MDSI)的Open CNC软件是一种全软件化的CNC软件包，不但能满足航空航天用复杂的五坐标机床的需要，而且能帮助减少循环时间，增加可利用时间。采用MDSI的软件，机床总体性能大大提高。在双主轴Rigid五坐标铣床和Sundstrand五坐标Omnimil机床上安装了MDSI的Open CNC软件以后，明显提高了生产率，并能把网络上的一串机床连接起来，进行遥控诊断、直接数字控制和数据收集。此外，还可按照所需要的方式进行管理。 复合材料设计软件减少了 欧洲战斗机零件的加工时间 　　复合材料设计软件正在帮助英国航宇公司的工程师们大大减少欧洲战斗机2000中的复合材料的加工时间。美国马萨诸塞州复合材料设计技术公司(CDT)的制造工程师们在计算机上确定复合材料铺层，取消了过去在复杂表面上进行复合材料铺层的试车，消灭了误差。新技术保证制造能反映设计意图。通过取消不必要的补片可减轻重量，英国航宇公司也希望通过采用这个软件节省生产时间。 (盛蔼伦　供稿) 摩擦搅拌焊接技术用于航空航天领域 　　Eclipse航空公司打算把摩擦搅拌焊接技术应用于航空产品上。首先在薄的材料上应用。这是公司为制造强大、安全和经济性飞机计划的一部分，将在价格和性能上有新的突破。 　　摩擦搅拌焊接被用于波音火箭Delta家族的主要结构生产，并被批准用于航天飞机的外部燃料箱。此外，它还用于造船和海运业。摩擦搅拌焊接技术的优点很多，它取消了几千个铆钉，从而节省了装配成本，并且使连接件强度更高、重量更轻、结构效率更高。 　　摩擦搅拌焊接使用一种特殊的工具，该工具上带有突出的销棒，把销棒插入两片要焊接的材料之间，并且沿焊接区域移动，同时高速转动。这样在工具与铝合金之间产生摩擦热，使铝合金软化，但不熔化，材料变为塑性状态与基体成为一体。 　　Eclipse航空公司致力于设计和生产一种现代、经济的喷气飞机，以此改变运输机市场。公司正在应用产生巨大变革的推进装置、制造及电子系统来生产比今天更安全、成本更低、操作更容易的小型喷气飞机。 在B-2飞机上应用的新材料 　　美国空军正在试验一种新型磁性雷达吸波材料，目的是极大地减少对B-2轰炸机隐身表面进行维护的时间和精力。如果该材料满足预期的要求，将在今后7年计划要维修的20架飞机上应用。喷涂在雷达上的新型吸波材料试验是在加利福尼亚的爱德华空军基地进行的，这项试验将使维修时间从以小时计算缩减到以分钟计算。 　　新型材料名称为交变高频材料(Alternate High_Frequency Material，AHFM)，是一种永久涂层。这种涂层被喷涂在轰炸机外围有口盖的壁板处，大约90%可移动蒙皮壁板使用这种材料，从而减小缝隙尺寸，避免反射雷达信号。使用这种材料的大部分壁板是在B-2机身的下侧及靠近前缘及后缘部分。此外，用紧固件固定的壁板也要喷涂这种材料。使用该技术主要是提高飞机的低可探性，并且可使非隐身的军用飞机具有一定的隐身性。 (任晓华　供稿) 高速高精密龙门式加工中心 　　目前正在英国Marwin Production Systems公司的Wolver hampton工厂制造的高速高精密三轴联动CNC龙门式加工中心的床身有45?m长，7?m宽，比目前世界上航空航天工业领域中所使用的其他机床要大得多。该机床已由英国宇航系统的空中客车公司订购，用于加工空中客车A340-600的铝合金机翼蒙皮板。 　　该机床是Marwin Production Systems公司的Alumax系列产品，它有两个平行的41?m×3.6?m×0.55?m的加工区，可同时进行加工。龙门移动，立式双主轴，每一主轴具有85?kW功率，最高转速20?000?r/min,工进20?m/min，±1?m/s2加减速度。为了确保X轴定位的高精度，Marwin Production Systems公司采用了激光位移检测装置来代替常用的磁尺或光棚位移检测装置。该机床还装置了非接触式自动测量加工板材厚度的超声波检测系统、两个独立的ATC及刀具识别和使用寿命监测装置等，特别适用于航空航天工业铝合金板材和左右对称件的高效高质加工。Alumax系列的一台单龙门、五轴联动、30?m长床身的CNC高速高精密加工中心已在韩国航空工厂的新车间中运行，A、B轴的使用范围为±30°，该机床主要用于加工欧洲和美国的飞机零件，使用效果令人满意。 　　Marwin Production Systems公司已生产的Alumax系列产品中最大的机床是床身长87?m、三龙门、五轴联动的高速高精密CNC龙门式加工中心。该机床可容纳6个21?m长的机翼板材同时加工，是目前世界上最大的龙门式加工中心。 (是有钧) (栏目责编　宇　迪)     

降低飞机噪声的新工艺

通过采用ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ公司的新型等离子喷涂内径技术 ,可制造更安静、效率更高的飞机发动机。在 2～ 4座的小型飞机中 ,发动机占了飞机总重量的很大比例。因此 ,如果采用较轻的材料制造发动机 ,飞机会更轻 ,污染会更小。这种既轻又有强度的材料是铝硅合金。但是在汽缸内径和活塞环之间还有摩擦问题。传统的解决方法是在铝块和活塞环之间插入铸铁环 ,这样就增加了重量和成本。另外还试验了其他方法 ,不是成本较高 ,就是产生了环境问题。ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ公司提供的解决方法是用耐磨损和摩擦的等离子涂层喷涂铝孔的内径。在喷…     

工艺技术

利用激光成形技术可用粉末制造飞机零件 航空航天工业采用一种激光成形技术，用粉末状钛制造高科技钛件。这是一种新的工艺，可以降低样机零件的生产成本。美国明尼苏达州的研究人员研究了这种激光成形工艺，可把钛合金粉末沉积到基材上，形成可加工到低表面粗糙度值的“预成形”形状。这种工艺可比传统的铸造法或其他加工方法减少生产废品８０％，并把生产周期从几个月减少到几周。 激光成形工艺是在惰性气体（通常是氩气）室中采用高功率二氧化碳激光熔化基材和正在沉积的钛粉。采用这种工艺制造零件，激光保持不变，而零件本身通过计算机…     

邰清安 发动机模锻技术专家

<正>航空发动机是飞机的核心部件,也是飞机唯一的动力来源。在先进航空发动机的研制中,锻造技术发挥着怎样的作用?邰清安:锻造技术作为一种传统的制造技术在航空工业领域发挥着重要的作用,至今仍是一种不可替代的加工方法。锻造成形技术不但可以节材、节能,缩短产品制造周期,降低生产成本,而且可以使金属流线沿零件轮廓合理分布,获得更好的材料组织结构与性能,从而可以减轻制     

航空复杂构件精确成形技术基础研究

航空复杂构件是指飞机和航空发动机结构中形状结构复杂和(或)组织结构复杂的结构件.精确成形则是采用各种成形方法获得成形完整、尺寸精确、组织结构精确控制以及性能优越、可靠性高零件的工艺方法.凝固成形和塑性成形技术是两种主要的、传统的成形技术,各种大型,薄壁、整体、复杂、精密、优质的铸锻件是飞机和航空发动机的主要承力构件和关键构件,在航空制造业中具有十分的重要地位.     

激光成形技术——用粉末制造飞机零件

航空航天工业中采用一种激光成形技术 ,用粉末状钛制造高科技钛件。这是一种新的工艺 ,可以降低样机零件的生产成本。美国明尼苏达州的研究人员研究了这种激光成形工艺 ,可把钛合金粉末沉积到基材上 ,形成可加工到低表面粗糙度值的“预成形”形状。这种工艺可比传统的铸造法或其他加工方法减少生产废品 80 % ,并把生产周期从几个月减少到几周。激光成形工艺是在惰性气体 (通常是氩气 )室中采用高功率二氧化碳激光熔化基材和正在沉积的钛粉。采用这种工艺制造零件 ,激光保持不变 ,而零件本身通过计算机数控 (ＣＮＣ)装置移动。ＣＮＣ机床随刀…     

二十一世纪的航空技术(9)——材料与结构(上)

在气动力、推进控制或结构等诸基础学科中制造飞机所用的材料与结构是首要基础航空技术,而机体与发动机结构的研究是决定飞机在经济上获得成功的关键因素,是决定飞机采购费用与使用,以及飞机性能的主要因素。 复合材料因其较高的比强度与比刚度、优异的耐疲劳与抗腐蚀性,以及通过减少零件与工装费用降低生产成本的潜力而显示出优越性。 结构综合、分析与试验能力的扩大,以及设计方案选择范围的加宽,正在使机体与发动机材料的选择,与结构方案、零件设计和制造方法的选择真正交织在一起。     

LC9型材机翼前梁制造工艺

农5飞机机翼前梁主缘条，采用LC9合金型制造，零件细长，外形复杂，成形和协调难度大。本文简要介绍了该零件的制造工艺。     

铝合金铸件与大飞机制造

铝合金铸造不但制造成本低,周期短,而且成形工艺性好,适合制成各种复杂形状,为结构件设计提供了极大的灵活性.国外现代铸造成形工艺、先进生产过程控制和检测技术保证了铝合金铸造零件的可靠性,使飞机用铸造铝合金零件设计的铸件系数CF采用了"1",充分发挥了铝合金铸件在飞机减重和降低制造成本方面的优势.     

基于回弹补偿的零件成形模具设计技术:过程、现状与实例

<正>面向精确成形的零件成形模具设计的关键在于型面回弹补偿,而型面回弹补偿技术的难点源于零件外形面为不连续的双曲面,变形方向不唯一,结构要素之间相互影响以及铝锂合金等新型轻质材料逐渐应用。零件制造的本质是使设计的几何尺寸通过机床设备和工艺装备准确地传递到实物工件上。钣金零件是飞机的主要结构件,构成飞机的气动外形和骨架,其制造的尺寸传递经     

F-22的树脂转移成形翼梁

Ｆ-２２的树脂转移成形翼梁美国Ｄｏｗ-ＵＴ公司最近向波音飞机公司交付了首批树脂转移成形的Ｆ-２２机翼翼梁。这种梁是正弦波形“工”字梁，比传统“工”字翼梁刚度大，而且没有加强件，重量轻５０ｋｇ，制造成本降低２０％，零件数量减少５０％。树脂转移成形（ＲＴＭ?..     

高温合金复杂薄壁零件多道次充液拉深技术

充液拉深(HDD)技术是薄壁零件成形的一种有效方法.针对难成形,复杂薄壁结构的某型发动机高温合金板材零件,通过分析锥面自由悬空区的起皱失稳现象,设计了多道次充液拉深结合刚模成形的技术方案,并建立了有限元分析模型.基于有限元模拟和工艺验证试验,研究了预成形高度和终成形液室压力等关键工艺参数对零件最终成形质量的影响,探讨了...     

大型钛合金超塑成形/扩散连接整体壁板制造技术

钛合金超塑成形/扩散焊接技术,从替代分离式的铆接零件,发展到组合的整体部件,完全体现了钛合金超塑成形/扩散焊接技术于传统制造工艺相比的优点,结构质量轻、整体性好、成形质量高、制造周期短等。超塑成形/扩散连接技术应用于研制飞机、发动机构件,可获得减重10%～50%,降低成本30%～60%的显著技术、经济效益,同时提高设计自由度及构件的整体性能,可替代现有钛合金壁板焊接、铆接、螺接生产工艺。但对大型钛合金超塑成形/扩散焊接整体零件研制,在国内还是首次,如果采用超塑成形/扩散焊接工艺,一次整体成形大型超塑成形壁板,效果将更为显著。采用超塑性好的双相钛合金材料,可使成形的壁板使用性能有较大提高,主要是因为双相合金刚强度比值更高,各种工艺因素对其性能影响较小,氢脆倾向低、耐疲劳、可取消真空稳定热处理工艺,是制造工艺环节中,工艺路线最短的工艺方案。     

基于滚弯预变形的新型Al-Li-Cu-Mg合金蠕变时效成形试验研究

开展新型A1-Li-Cu-Mg合金薄壁板蠕变时效成形试验研究.通过对固溶态和T8态板料的蠕变拉伸性能和单曲率弯曲回弹率进行对比,掌握了新型铝锂合金蠕变时效成形特征,发现新型铝锂合金蠕变时效成形能力较差,单纯靠蠕变时效成形,无法成形出最终零件型面.本文提出基于滚弯预变形的蠕变时效复合成形工艺方法,满足了目标零件型面要求,对新一代飞机机身结构件的制造提供理论及数据参考.     

快速成形技术在航空发动机传动机匣上的应用

快速成形技术(Rapid Prototyping,RP)已经成为先进制造技术领域的一个重要里程碑,它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等。与传统的去材料成形技术相比,快速成形从零件的CAD三维几何模型出发,通过软件分层和数控成形系统,用激光束或者其他方法将材料堆积形成实体零件。快速成形技术能快速响应市场需求,满足个性化、多样化产品需求,已广泛应用于机械、电子、航空航天等各个领域。     

因康镍718合金的超塑成形和扩散连接

介绍了用于制造火箭发动机零件的因康镍７１８合金的超塑成形和扩散连接工艺。经特殊加工的细晶粒因康镍７１８合金具有促进的超塑性，历而能用于超塑成形相当复的零件。     

飞机复合材料VARI整体扰流板设计与验证

为了降低飞机的制造成本,以飞机扰流板设计为例,采用复合材料VARI整体成形方案,通过优化分析设计出扰流板的铺层,并通过试验验证了所设计的扰流板的承载能力。与传统的复合材料热压罐方案相比,重量相当的情况下,一次整体成形的成本显著降低,证明复合材料低成本技术可以应用于扰流板等飞机次承力结构中。     

喷涂成形工艺

最近由福特科学研究实验室开发了一种高速成形工艺 ,称为喷涂成形 ,它可以在陶瓷模具上喷涂溶化的金属 ,形成冲压模。这种工艺不仅可以节省时间 ,而且还能节约成本 2 5%。使用传统方法制造的工具和模具不仅昂贵而且耗时。喷涂成形快速成形模具减少了许多加工步骤 ,从12道工序减为 5道工序。使用喷涂成形工艺制造飞机模具将节省资金上百万美元 ,制造时间减少几个月喷涂成形工艺     

某型机化铣零件成形工艺

化铣是一种能使表面形状复杂、加工精度要求高的零件达到加工要求的表面处理方法。铝合金的化学铣切已经成为航空工业零件成形的可靠加工方法,尤其是在加工飞机蒙皮时要比用传统的机械加工方法优越得多。本文对某型机零件表面出现锤痕现象进行了技术分析,发现其锤痕原因是由于成形零件用榔头校形而造成。同时,提出了采用钣金"一步成形法"即在淬火时效期内进行零件成形后再化铣的工艺方法。     

多点模蒙皮拉形的技术关键

阐述了多点成形技术在飞机蒙皮制造领域的发展和研究现状,指出了多点成形技术研究中的成形设备设计、零件缺陷消除及零件成形精度控制等关键技术。