强力旋压在航空制造中的应用

时间：2025-01-03

强力旋压是一种能将金属材料变形变薄的旋压成形技术。因其加工出来的产品有着高强度、高硬度、高精度、低重量等特点，早已在我国航空航天制造领域取得了广泛应用。较典型的应用就是飞机的各种零部件了。
       在飞机上，各种机头罩、副油箱、进气道、气瓶、拉杆、滑轨、作动筒都是采用旋压成形的。在发动机上，螺旋桨桨帽、机匣、唇口、进气锥、喷管、喷口等也有大部分是用旋压成形工艺。这类零部件的结构复杂、原材料特殊、产品尺寸偏大，利用旋压成形可提高结构部件的整体性，减少焊缝和零件变形，同时也缩减了手工校形的工作量。更重要的是，由于旋压后材料的强度增加，可以降低零件的设计壁厚，从而降低整机的重量，提高了整机的可靠性。
       以飞机的副油箱为例。副油箱一般长2~3m，传统的制造工艺是先分瓣成形再焊接，分瓣的数量在6瓣以上。因此，整个副油箱的焊缝数量有十几道，焊接变形大，还需要大量的校形工序，工作量大，制造周期长。此时，强力旋压成形的技术优势就体现出来了。将副油箱从中间分成左右对称的两部分，采用强力旋压将厚板经两次成形后再在中间焊接。如此一来，原来的十几道焊缝减少为一道，大大提高了副油箱的精度和整体强度，降低了制造周期和工装制造费用。
       除了副油箱，飞机上还有各种球形或柱形的气瓶。这些气瓶工作压力都很高，有些高达45MPa。为了满足这个压力要求而又要降低气瓶重量，这些气瓶都是采用金属材料内衬外部缠绕复合材料的结构。金属内衬有不锈钢、钛合金和铝合金。球形和柱形气瓶内衬的传统制造方法是锻造机加，即锻造一个壁厚为30mm左右的筒形毛坯，经数控加工，最后零件的壁厚1.5~2.5mm。原材料的利用率约为3%，浪费严重且加工周期长，制造成本高。由于锻造壁厚度大，内部组织经常出现不均匀等情况，机械加工又破坏了金属纤维流向的完整性，降低了产品的疲劳寿命。采用旋压成型后，板材毛坯经1~2次强力旋压即可获得所需要的形状和尺寸，大大减少甚至取消了机械加工，提高了内衬产品寿命。对于柱形气瓶，辅助以普通旋压收口工艺，还可以做到气瓶内衬的整体成形，整个气瓶内衬取消了焊缝，材料利用率也可达90%以上。
       航空航天能力是体现一个国家综合国力的重要标志，强力旋压技术的使用增强了航空材料的性能，为我国航天事业的发展做出了重要贡献。

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