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我国的大飞机梦:专为大型钛合金构件而成立的激光制造工程中心

2013-08-17 09:51
华静一
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  于是,学校迅速启动了有效的工程化研究和产业化转化的机制,提供了一块2500平方米的场地建立了西工大激光制造工程技术中心,以技术入股,引入民间资本建立了铂力特激光技术有限公司,为工程化研究的效率和质量提供了机制上的保证。过去,凝固技术国家重点实验室的激光成形设备可成形的最大零件是1.2米,而中国商飞要求制造的最大钛合金结构件接近3米,设备的尺寸和激光器功率都必须大大扩展。凝固技术国家重点实验室激光成形研发团队,以只争朝夕的精神,在一片废墟似的场地建设现代化的工程研究中心,同步进行新的大型设备的安装调试,只用了3个月的时间。

  凝固技术国家重点实验室自1995年以来的潜心研究,已奠定了坚实的科学理论基础,用大量发明专利和详实的实验数据证实了其技术上的可用性,用已经达到世界先进水平和中国唯一商用化的装备技术保证了其实施的可行性,用在航空、航天、机械、医学等领域的大量应用案例激发了科技界和工业界的强烈兴趣。然而,相对大飞机的应用需求,这些都还只是促使中国商飞下决心应用激光立体成形技术的“基础”。要在大飞机上真正应用一项新技术,还要跨过很多关口。无论过去有多少数据和案例支持,都不构成一项新技术在飞机制造上应用的直接依据。

  中国商飞的第一个考试,是“五项性能测试”。这是采用飞机将来实际应用的真实材料,在非常接近服役状态条件下的材料和结构的进行一些代表性的力学性能测试。“考试”的结果令中国商飞非常满意,周良道副总设计师的评价是“略好于锻件”。这是一个令黄卫东团队激动不已的高度评价。黄卫东过去一直谨慎地评价激光立体成形金属件的性能是“相当于锻件”。须知锻件一般代表了金属结构件的最高力学性能,但是其他一些单位的“五项性能”,在十分关键的疲劳强度上的数据分散性明显大于锻件,这曾经是中国商飞对应用激光立体成形技术有所担心的问题。现在,实验室样品优异的性能数据完全打消了中国商飞对激光成形件性能可靠性曾经的担心。

  中国商飞还有第二件担心的事情。在时间极度紧张的情况下,西工大能按C919飞机研制的节点按时成形出满足质量要求的大型钛合金结构件吗?零件的变形问题是否能够可靠解决?因为中国商飞要求生产的激光成形钛合金结构件,都是大型薄壁零件,而激光成形过程零件不可避免地要经历极高的温度梯度,这是导致成形件变形的最难以控制的因素。在这样一个考验面前,实验室交出了一份令中国商飞十分满意的答卷。2012年除夕早晨,经过数月24小时三班倒夜以继日的设备调试和工艺攻关,第一个近3米高的C919飞机中央翼缘条非常漂亮地成形出来。消息传到中国商飞,吴光辉总设计师给西工大翁志黔副校长打电话表示衷心的祝贺。在黄卫东团队年三十的中午的团年饭局上,已经85岁高龄的金属加工界泰斗周尧和院士也特别赶来参加这顿特殊的团年饭,以此向攻关团队表示衷心的祝贺。后来,这个成品在放置了一个月之后,最大变形量小于0.8毫米,表明成形精度和变形控制都达到了极高的技术水平。

  经历过这样两次近于满分的“考试”之后,中国商飞彻底放心了,在C919飞机制造中应用激光立体成形新技术,也就没有了技术上的障碍。2012年5月20日,吴光辉总设计师专程来到西工大激光制造工程中心,对实验室在这次技术攻关中建立起来的工程化研究和产业化转化机制给予高度的肯定,对于激光成形在提高中国大飞机制造的材料国产化率方面的贡献寄予深切的期望。

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