增材技术在飞机结构研制中的应用

<正>增材技术是一项"变革性"的设计、制造一体化技术,具有诸多技术优势和潜力,但存在个异化强、工艺窗口过窄等问题,变形、开裂、力学性能等控制仍是关键技术。尽管在某些型号上已开始试用,但仍需要充分的工程化验证,并持续开展应用技术研究。现代飞机结构快速试制特点以战斗机为代表的现代飞机具有技术先进、系统复杂、小批量、多品种、成本高等特点,要求快速响应试制。一代飞机,一代技术。现代飞机的研制需要从技术验证机开始。在确保较好性能的前提下,以较短的周期、较低的成本快速试制出技术验证机,实现所需先进技术的快速工程化验证,以便为型号的后续工程化发     

军用飞机金属零件激光增材修复技术的研究进展

激光增材修复技术适用于军用飞机金属零件的快速高效修复，是延长飞行服役年限和提升自主航空维修能力的重要推力。本文介绍了选区激光熔化成形、激光直接沉积成形、激光熔覆以及激光-电弧复合增材制造等激光增材修复技术特点，阐述了激光增材修复过程中常见的塌边、表面球化、气孔以及裂纹等不同尺度缺陷类型并提出了相应的调控方法，总结了激光能量密度、搭接率、填充材料供给速度、保护气体流量、时间参数和扫描路径等激光增材修复技术工艺优化特点以及施加外加能场和优化设计专用填充材料改善修复性能。最后，列举了激光增材修复技术在飞机机翼梁、涡轮叶盘、单晶叶片以及起落架等金属部件维修中的应用，并对激光增材修复技术在辅助系统设计、多能场融合、评价标准制定以及可移动激光增减材修复设备研发等未来的研究重点和趋势进行了探讨。     

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…     

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。     

激光熔化沉积技术在制备梯度功能材料中的应用

激光熔化沉积(LMD)是一种典型的增材制造技术,与传统的成形工艺相比,具有加工周期短、设计灵活、成形件尺寸精度高、绿色环保等一系列特点。梯度功能材料(FGM)是一种先进的功能性材料,其内部没有明显的界面,材料的成分、组织性能呈梯度变化。在梯度功能材料的制造方法中,激光熔化沉积既可以缓和不同材料间的应力,保证材料优良的成形性,又可以通过灵活的设计来控制成形件组织和性能的变化和分布规律,为梯度功能材料的制造提供了一种新途径。介绍了激光熔化沉积的技术特点、梯度功能材料的特点与应用、国内外激光熔化沉积技术制造梯度功能材料方面的研究进展,以及团队目前在此领域的研究状况,同时分析了利用激光熔化沉积技术制造梯度功能材料的发展前景。     

激光熔化沉积快速成形TA15钛合金的力学性能

激光熔化沉积(LMD)快速成形技术,利用快速原型制造(RPM)技术在无需任何模具和工装条件下快速制造任意复杂形状零件的全数字化快速制造基本原理,以新材料快速凝固激光冶金制备技术为手段,通过金属材料的激光逐层熔化沉积,直接由零件CAD模型一步完成高性能"近终形"复杂金属零件的快速成形制造。     

先进工艺在飞机起落架制造中的应用

介绍了我国飞机起落架制造技术的发展概况及先进工艺在起落架制造过程中的应用。     

飞机大型蒙皮制造技术现状分析

大型蒙皮是大型飞机的外表主要大型薄壁零件,飞机大型蒙皮制造是大型飞机制造的关键技术之一。重点介绍了喷丸成形和蠕变时效成形两种大型蒙皮制造技术的特点、国内外发展现状以及其中的关键技术。为了提高我国大型蒙皮技术制造水平,必须加大设备和关键技术方面的投入,同时也要对激光钣金技术予以必要的关注。     

难加工材料激光快速成形的研究现状与展望

激光快速成形技术突破了传统的材料变形成形和去除成形工艺方法的许多限制,基于增材制造的原理,迅速制造出形状复杂的三维实体模型,可直接对难加工材料进行成形。     

超高强度300M钢起落架主支柱激光增材修理应用研究

某型民用飞机起落架开展疲劳试验,进行到105857起落时其主支柱组件主传力部位出现长度34mm裂纹,该支柱材料为300M钢(模锻件)。手工打磨裂纹部位,清除裂纹后在零件上形成长约40mm、宽约8mm、深度30～44mm的长条形直通孔,应用A100材料,利用机器人手臂激光熔化沉积增材制造技术开展激光增材修复工艺研究,完成了裂纹的修补,最终成功完成后续135000起落疲劳试验。验证了超高强度钢起落架主承力部件增材修补工艺的技术可行性,表明激光增材修复技术应用于超高强度钢飞机构件的修理具有较广阔的前景。     

基于增材制造的异种金属一体化成形关键问题

随着航空航天技术的发展关键部件性能需求逐渐提高,单一材料部件已经无法满足严苛服役条件下的性能需求,而异种金属材料的直接近净成形制备是航空航天、国防及军工等关键领域研究的重点方向。目前传统异种金属材料制备面临加工工艺与材料物性匹配问题、界面缺陷控制以及一体化成形困难等诸多瓶颈,利用增材制造技术制备异种金属部件成为材料成形及增材制造领域的重要发展方向。本文介绍了定向能量沉积、激光选区熔化和电子束熔化在异种金属增材制造中的研究现状,对粉末铺放工艺、高能束与粉层适配性、全互溶合金析出相控制、非互溶材料高能束连接问题及界面成分分布控制进行了梳理与总结,并提出了解决方法。最后,对异种金属增材制造在航空航天领域的未来发展方向进行了展望。     

大型客机机翼壁板喷丸成形延展问题研究与分析

本文通过对数控加工、温度变化以及喷丸成形等壁板制造的各个阶段对壁板延展量的主要影响因素、计算方法及测量方法的论述,提出了壁板喷丸成形延展量计算的关键技术及解决途径,对提高大飞机壁板成形精度、缩短研制周期、降低研制成本具有重要意义。喷丸成形是大型飞机机翼壁板的主要成形工艺之一,其工艺过程复杂、影响因素多,需反复试喷及人     

王华明中国著名材料加工专家

M:您与您带领的团队仅用4年时间就突破了飞机钛合金等高性能金属结构件的激光熔化沉积快速成形技术并实现在飞机上的应用,请您谈谈这一成果在航空领域的重大意义.     

大飞机关键制造技术

未来大飞机真正的竞争在于"制造",突破大型金属结构件的高效数控加工和先进成形技术、复合材料结构件的制造技术、飞机的柔性自动化装配技术、飞机制造数字化技术等关键制造技术,将有力推动我国大飞机项目的顺利开展。     

数字化技术在航空钣金成形模具制造中的应用

钣金零件是构成飞机外形、结构和内装的主要部件,钣金成形是航空制造的关键技术之一。钣金成形质量的好坏主要取决于钣金成形模具的制造质量。钣金成形模具数字化制造是在考虑零件材料塑性变形特点、成形质量要求等因素基础上,依靠模具数字化设计、数字化制造模形、优化的加工工艺参数实现过程成形的精确控制,使零件成形后不需要加工或少量加工就可满足质量要求。     

飞机全三维快速响应试制应用技术

提出了在飞机研制中采用全三维快速响应试制技术,以全三维数字化设计数模为核心,三维设计、三维制造、三维检验的技术体系。这种技术体系设计/工艺高度并行,单一数据源时时共享,并作为唯一依据贯穿飞机研制全生命周期,"边设计、边制造",制造技术前移。在新型研发平台上建立了以设计与制造一体化为核心的快速试制技术体系,在新技术应用上上了一个台阶,重量控制精准、试制流程简捷、技术体系先进、技术手段实用,实现了"好、快、廉"的设计目标。     

热处理对激光直接沉积成形A-100钢基体组织及性能的影响

研究了激光直接沉积成形A-100钢沉积态及热处理态组织,通过调整热处理工艺获得激光直接沉积成形A-100钢回火马氏体+回火贝氏体混合基体组织。不同热处理工艺下性能对比结果表明,相比淬火马氏体组织,回火贝氏体+回火马氏体混合组织具有更高的强度,但塑性有所下降。     

复杂凸凹曲率飞机蒙皮充液成形技术研究与应用

随着飞机气动、隐身等性能要求的提高,飞机外形曲率更加异形化,大量应用复杂凸凹曲率蒙皮,传统的拉伸成形方法已经不能完全满足新一代飞机蒙皮加工的要求。基于生产某型号飞机复杂凸凹曲率蒙皮这一背景,介绍了充液成形基本原理及关键技术,利用有限元数值模拟方法,分析板材充液成形过程中液室压力、厚度减薄率、板材失稳及贴胎度的变化规律,优化工艺参数,并且根据数值模拟结果指导工业生产。理论分析和现场实践证明:充液成形技术为复杂凸凹曲率蒙皮零件的制造提供了新的工艺方法,满足新一代飞机的凸凹曲率外形蒙皮的制造要求。     

飞机起落架制造及其工艺探讨

概括地介绍了我国飞机起落架制造的发展简况，并通过与国外对比分析，较系统地阐述了ＬＡＭＣ飞机起落架制造及其工艺，反映了我国飞机起落架的最新成果及工艺水平。     

激光金属沉积技术研究现状与应用进展

增材制造是融合材料科学、机械自动化及信息技术的先进制造技术,在近30年的发展中,发挥着越来越重要的作用。激光金属沉积(Laser metal deposition,LMD)是基于定向能量沉积(Directed energy deposition,DED)的一种增材制造技术,在近年来受到广泛关注和研究。阐述了LMD技术的基本工作原理及系统组成,重点介绍LMD技术国内外研究进展及应用现状,列举了一些基于LMD的工艺技术开发及装备研发制造,指出了LMD技术在成形效率和成形精度、工艺稳定性及性能一致性等方面的不足。最后,总结了LMD技术未来的5个发展趋势:材料体系集约化、工艺参数系统化、成形过程高效化、设备集成智能化和应用领域广泛化。