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航空制造技術中的鈑金成型

發表時間:2021-11-25 13:44

1板料成形技術的發展現狀

在航空領域,由于飛機、導彈和發動機的特殊結構和功能,鈑金結構件被廣泛應用,如飛機壁板、導彈外殼和發動機葉片。統計顯示,塑料件約占整個飛機零部件的40%,也就是飛機重量的10%。近年來,隨著我國航空技術的快速發展,對機械加工零件的可靠性和適用性提出了更高的要求。在鈑金零件的使用上,一方面整體優勢明顯,新的結構不斷出現;另一方面,新材料的應用越來越多,如鋁合金、鈦合金、鋁鋰合金等。在這種背景下,傳統的加工工藝已不能滿足成形要求,必須改進創新的鈑金成形技術。

與鋁合金相比,鈦合金比重更高,但強度更高,熔點約為1660℃,因此具有良好的耐高溫性能。在飛機制造中,鈦合金用于噴嘴、發動機、燃燒室、渦輪軸、加強件、加強件、防彈件等。目前,鈦合金的用量正在增加。

冷柜前后面板自動成型線.JPG

2先進鈑金成形技術在航空制造領域的實際應用

2.1超塑成形技術

超塑成形技術SPF和超塑成形/擴散連接技術SPF/DB具有低成本、高效益的特點,尤其適用于加工多層中空結構。應用這兩種技術,可以將多個零件連接或焊接在一起,形成一個大零件,然后加熱加壓。與傳統加工方法相比,該技術可以縮短加工時間,降低制造成本。其次,有利于設計人員進行設計,提高結構的合理性,減輕結構重量;三者整體性強,擴散連接后界面消失,可提高抗疲勞和抗腐蝕能力。由于具有諸多技術優勢,SPF技術和SPF/DB技術在航空制造領域應用廣泛,具有良好的經濟效益。

2.2噴丸技術

噴丸技術是利用高速彈丸撞擊板材表面。材料塑性變形后,會向噴涂表面延伸彎曲,最終達到成型要求。該技術的優點是:一是設備簡單,不需要成型模具,可以降低制造成本;其次,成型后會在零件厚度方向形成殘余壓應力,增強材料的抗疲勞能力;三是對零件尺寸適應性強,既能生產單曲率零件,也能生產雙曲率零件。

3.3時效成形技術

時效技術是利用金屬的蠕變特性,同時進行成型和時效。具體來說,就是先對金屬零件進行加工、淬火和加載,然后固定在某種形式的工裝上,使其產生彈性變形。然后,將零件和工裝放入加熱爐中,并在人工時效溫度下保溫。這時,零件發生蠕變,在應力松弛和時效機制的作用下,直至保溫結束。最后拆下工裝,零件的彈性變形會變成**變形而被保留。該技術的優點是:①能釋放零件內部殘余應力,增強成型后的穩定性,提高耐腐蝕性;②成型后零件表面光滑,各零件形狀一致,可提高裝配質量;③不僅成形效率高,而且工序可重復,既能保證零件形狀的精度,又能避免人工校正帶來的誤差;④材料成型和時效強化同時完成,可以縮短零件的制造時間,進而降低生產成本。

2.4旋壓成形技術

旋壓屬于局部塑性成形技術,主要適用于薄壁回轉體零件,具有精度高、工藝柔性好、節省材料、自動化和機械化程度高等特點。特別是對于長徑比大的薄壁回轉體零件,其他技術難以加工,采用旋壓技術,經濟效益顯著,可降低生產成本。其次,在壁厚方向,變形會使毛坯中的雜質、氣孔、脫層、焊縫等暴露出來,起到質檢的作用,避免留下質量隱患。

2.5熱蠕變成形技術

顧名思義,熱蠕變成形技術利用金屬材料在高溫下的蠕變特性,此時板材會不斷緩慢變形,最終滿足制造要求。目前,隨著航空裝備的發展,輕量化是一個重要趨勢,不僅可以降低油耗,還可以提高機動性。為了實現這一目標,目前主要采用兩種方法:一是輕量化結構設計,二是采用輕量化材料。對于后一個例子,鋁合金、鎂合金和鈦合金被廣泛使用,三種材料相輔相成,可以有效降低材料質量。其中,鈦合金具有良好的耐高溫和耐腐蝕性能,但由于其室溫塑性差、抗變形能力高,常采用冷成形加工。加熱后,當鈦合金溫度達到500℃以上時,一方面塑性明顯提高,抗變形能力下降。另一方面,加熱可以消除材料的內應力,減少回彈,提高成形精度。


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