? 河南興迪鍛壓設備制造有限公司與金屬研究所獨家合作,成功開發出了基于這個全新原理,可用于生產的沖擊液壓成形設備,并全程配合開展了針對航空航天典型復雜薄壁零件的工藝模具開發以及驗證實驗,取得了十分優異的效果。
? ? 央視朝聞天下新聞視頻《我國研發新型沖擊液壓成形技術》
航空航天裝備中,鈑金類零件占總零部件數量、制造工作量占全機工作量均在20%以上。針對目前航空領域對鈑金零件的輕量化及整體化發展的迫切需求,具有凸臺、加強筋和小圓角等小特征結構的鋁、鎂、鈦輕質合金復雜異型薄壁鈑金零件的制造已成為推動大型飛機水平提升亟待解決的重要問題。航空用高強鋁、鎂、鈦等輕質合金塑性差,成形過程中容易起皺和開裂。我國一直沿襲前蘇聯的落錘成形技術,落錘成形需通過模具壓制與人工結合,通過錘擊、墊橡膠等方式進行多道次壓制和人工輔助加工成形,以消除起皺并通過人工手動工序控制材料流動以防止破裂發生,要求操作者具有豐富的加工經驗和技術技巧。落錘成形由于是剛性模成形,成形零件會有劃痕等缺陷,成品率不高,零件精度及一致性差,材料利用率低,模具壽命較低,勞動條件和安全性差。
針對上述復雜航空鈑金零件制造過程中的問題及我國大飛機行業的發展需求,中科院金屬研究所技術團隊博士生馬彥、徐勇副研究員及張士宏研究員等人與沈飛、成飛和河南興迪鍛壓設備制造公司合作,通過將充液拉深成形技術與高速沖擊成形技術相結合,提出了一種新型沖擊液壓成形技術。
此次研制開發的新型高能率沖擊液壓成形設備的主要技術創新點在于:
(1)基于固-液-力多場耦合模型計算的設備關鍵參數設計方法:
由于沖擊液壓成形過程涉及沖擊體、液室、零件三者之間的動態載荷傳遞和交互作用,因此需要建立固-液-力多場的耦合模型,從而實現針對關鍵工藝參數如速度和能量的精確預測;
(2)采用高壓能量組合裝置和新型驅動結構實現高速高能量沖擊源的輸出及精確控制:
零件能否發生塑性變形并最終貼模,關鍵取決于沖擊體的最大瞬時速度和能量,通過設備的全新設計可保證最大輸出速度不低于50m/s,能量大于90kJ;并且設備采用精密檢測和控制元件,從而實現在高速動態過程中對于速度、能量、壓力的實時采集和精確調控。
(a)沖擊液壓成形物理模擬實驗裝置
(b)沖擊液壓成形設備原理圖
(3)沖擊體加速過程的動態減阻技術:
通過沖擊行程下腔無油壓的設計實現液壓減阻;通過高速油缸無密封圈的設計實現摩擦減阻:通過驅動桿下方油腔設置排氣孔和大直徑充液閥實現實時氣流減阻。上述三種新型結構設計保證沖擊體加速過程所受阻力最小,從而實現沖擊體最大的速度輸出。
高能率沖擊液壓成形工藝過程的演示視頻