中航工业解决大型壁板蠕变时效成形技术难题

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导读:作为飞机壁板的新兴成形方法,蠕变时效成形技术不仅能够保证零件的外形,还能够提高材料的性能,是成形和成性一体化的先进工艺方法。2004年,中航工业制造所开始对该项技术开展研究,并成立了蠕变时效成形技术团队。该团队共6人,平均年龄仅30岁,其中4人具有高级职称,6人均具有硕士学历。自成立以来,这个年轻的团队在没有研究基础的条件下,一步步从无到有、从有到精,从基础研究到工程化应用,逐步提高了技术成熟度。 以敞开的方式不断学习 谈到蠕变时效成形技术团队,负责人黄遐说:“我们团队最大的特色就是保持沟通


作为飞机壁板的新兴成形方法,蠕变时效成形技术不仅能够保证零件的外形,还能够提高材料的性能,是成形和成性一体化的先进工艺方法。2004年,中航工业制造所开始对该项技术开展研究,并成立了蠕变时效成形技术团队。该团队共6人,平均年龄仅30岁,其中4人具有高级职称,6人均具有硕士学历。自成立以来,这个年轻的团队在没有研究基础的条件下,一步步从无到有、从有到精,从基础研究到工程化应用,逐步提高了技术成熟度。

以敞开的方式不断学习

谈到蠕变时效成形技术团队,负责人黄遐说:“我们团队最大的特色就是保持沟通,以敞开的方式不断学习,打造学习型团队。”

团队成员间的技术讨论会是最常规的交流方式。在会上,一方面,团队成员可以介绍近期自己开展的科研工作,另一方面还可以把自己在研究中遇到的困难提出来,大家共同研讨,相互协作,更好的促进问题的解决。除了常规组会外,团队还会针对实验大纲、研究方案进行讨论,讨论中研究者要给出解决思路和解决方法,大家互为评审,讨论方案是否可行、在执行中可能会遇到的问题、以及针对问题应如何解决。

同时,对外交流合作也是蠕变时效成形技术团队不断学习,提高自身竞争力的重要方式。在中航工业制造所的资助下,团队负责人黄遐于2013年10月~2014年4月作为访问学者赴英国帝国理工大学的AVIC中心进行访问研究。访问期间,黄遐以“整体带壁板蠕变时效成形技术研究”项目为背景,在著名金属成形理论及应用技术专家林建国教授的指导下,从事“典型铝合金材料蠕变时效成形热力耦合变形特征及成形机理”方面的研究工作。在半年的时间里,她利用英国帝国理工学院在蠕变时效成形技术研究方面的技术基础与先进分析手段,完成了上述研究工作。研究成果将有助于为铝合金蠕变时效成形技术在航空领域的应用奠定理论基础和应用基础。同时以此为契机,建立长期稳定的技术交流与合作关系,后续会继续有其他团队成员赴英国展开更深入的合作与研究。对于这一合作的意义,黄遐说:“这将有利于我们充分吸收国际先进技术和成功经验,提升中航工业制造所的技术水平,缩小与国外先进技术的差距。”

以创新的精神实现突破

蠕变时效成形技术作为一项新兴技术,技术基础可以说是一片空白,研究难度较大。但这支队伍面对困难,将年轻作为最有利的武器,勇于挑战,保持对新知识的探索欲与敏感性,依靠创新的精神不断实现突破。

据介绍,经过不断的科研攻关,团队首次建立了蠕变时效成形工艺参数对零件外形及材料性能的影响规律,对成形零件损伤容限性能进行了全面的系统分析和评估。基于蠕变时效成形工艺特点,建立了基于实际零件回弹量的模具型面优化方法,并自行开发出一套基于变形传递函数的模具型面优化软件。建立了蠕变时效本构方程-成形过程模拟-成形试验-组织性能和外形精度控制等一整套方法和体系。他们将传统方法与计算机方式相结合,在研发过程中开发了两套软件——基于回弹补偿的模具型面自动优化软件、蠕变时效成形修模系统。同时,该团队还申报了多项专利。

三步走,夯实基础再谈应用

如果说创新是年轻给予的动力,那么,值得庆幸的是,浮躁并没有伴随着年轻成为其另一面。谈到技术团队是如何实现技术从无到有、从有到精的,黄遐说:“我们是一步一个脚印走过来的,因为我们深知,没有基础研究,任何一项技术的根基都是不牢固的。总体来看,我们的研究工作分为三个阶段——以基金的方式(所基金、基础类基金项目)、开展预研项目、进行型号攻关。”

2004年,团队通过所基金项目,率先开展了新品种可时效强化型铝合金蠕变时效成形技术的探索性研究,并以此为基础先后负责申报并完成了多项有关蠕变时效成形的基础科研项目的研究工作,其中包括民机专项科研项目、预研项目、基础科研项目、国家自然科学基金、航空基金以及国家重点型号攻关等项目。通过以上基础科研项目的研究,团队积累了大量的可人工时效强化型等合金材料蠕变时效成形基础工艺数据,提出并完善了铝合金材料蠕变时效成形变形机制,突破了蠕变时效成形宏观-微观跨尺度有限元模拟技术关键,实现了对成形过程的有限元模拟,达到了在蠕变时效成形过程中对材料宏观外形尺寸、显微组织以及力学性能的预测与控制。

在此基础上,团队积极结合实际需求,针对铝合金材料以及铝锂合金材料先后开展了带筋整体壁板蠕变时效成形的工程化应用研究。先后解决了大型壁板蠕变时效成形技术在工程化应用中所面临的,工装模具结构设计和制造以及大型壁板零件蠕变时效成形性能及成形精度等关键技术问题。推动该项技术在工程化实际应用方面的进程,填补我国在该项关键制造技术领域的空白。

谈及国内蠕变时效成形技术未来发展前景,黄遐指出:“与国外相比,我国刚刚进行了攻关的尝试,下一阶段我们的主要任务就是应用推广。与材料供应商一起合作,介入其材料的设计、研发过程,从源头上推进技术的发展,打通整个工程化应用的供应链。”我们有理由相信,这支不断学习、勇于创新的年轻队伍,可以走得更远。

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