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国家重大专项课题:飞机钛合金尾段激光制造关键成套装备

2013-08-14 09:39
水墨黯月
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  ——近日,由沈阳飞机工业(集团)有限公司牵头,中国科学院沈阳自动化研究所主要参研的2013年“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项课题“飞机钛合金尾段制造关键成套装备研制及示范应用”正式启动。

  “飞机钛合金尾段制造关键成套装备研制及示范应用”课题是针对飞机钛合金尾段装备制造能力瓶颈,研发大型钛合金薄壁构件塑性成形,高效激光焊接及修复的成套装备与技术,共研发4台套装备及实现2台套装备的示范应用。沈阳自动化所装备制造研究室承担其中两台套激光焊接与激光修复装备的研制,并承担课题支撑平台“工艺与装备融合集成控制与监测技术”的技术攻关。该课题的研究将实现飞机钛合金尾段的精准制造,提升我国飞机关键制造装备的自主保障能力。

  随着航空航天技术的发展,钛合金得到了更加广泛的应用。如何能够实现钛合金结构件的大幅面、高精度成为传统加工的难题,激光技术成为一种更好的选择。激光快速成形、激光修复等技术在钛合金构件制造中起到了重要作用。

  激光快速成形在航空航天、汽车、船舶制造领域优势巨大

  快速成形技术是一种数字化的添加材料成型技术,对于产品的几何形状并没有约束,可以说“只要你想得到,我就可以做出来”。因此,设计零部件时可以采用最优的结构设计,而无需顾虑加工问题。而这正是快速制造技术最大优势所在——拓展设计人员的设计空间,尤其是在航空航天、武器装备、汽车等动力装备结构复杂的高端领域。

  激光制造技术在航空领域的应用直接体现在航空用钛合金结构件的直接制造以及航空发动机零件的快速修复方面。

  欧美已将快速制造技术视为提升航空航天、汽车及武器装备等核心领域水平的关键支撑技术之一。例如,美国能源部大额资助Sandia及LosAlomos国家实验室,开展高性能金属零部件快速制造技术。在美国空军、陆军及国防部联合资助下,该技术在波音、军火巨头洛克西德?马丁公司、国防供应商诺斯洛普格鲁曼等飞机制造企业获得实际应用。

  2001年在美国国防部的支持下激光快速成形技术由研究转化为F/A-18E/F、F-22、JSF等先进歼击机上的装机应用。2002年以来激光制造技术成为美国航空航天国防武器装备大型钛合金结构件的核心制造新技术之一。

  飞机上大型机构件的传统生产主要采用“锻造+机加工”的方法,该方法工序繁多、工艺复杂、材料利用率低、机械加工量大、数控加工效率低、制造成本高、生产周期长,采用激光制造技术直接制造大型钛合金结构件显示了巨大的优势。

  同时,该工艺可直接制造高性能金属零部件,还可制造出薄壁、微孔、中空等特殊结构零部件,在航空航天、汽车等重要领域具有广泛的应用前景。

  值得一提的是,目前整个激光材料加工行业按产值从大到小排主要分激光切割激光打标、激光钻孔、激光焊接、激光表面热处理、激光熔覆、激光合金化等子行业。其中激光切割、钻孔、焊接对激光器和机床精度和控制工艺要求较高,以美、德、日为首的传统制造业强国掌握了尖端技术。但是在激光表面热处理、激光合金化及激光熔覆领域,则是我国的强项,而且我国本身占了全球激光材料加工的15%市场份额,在激光熔覆领域则占到了半壁江山。

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