倪江濤 張文學(xué)
鍛造技術(shù)在航天運(yùn)載器中的應(yīng)用及展望
倪江濤 張文學(xué)
(首都航天機(jī)械有限公司,北京 100076)
介紹了鍛造技術(shù)在航天運(yùn)載器中的應(yīng)用現(xiàn)狀,分析了目前存在的問(wèn)題。結(jié)合型號(hào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新發(fā)展新需求,系統(tǒng)闡述了鍛造技術(shù)精密化、一體化及數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì),提出發(fā)展精密鍛造技術(shù)解決構(gòu)件生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高等問(wèn)題;開(kāi)發(fā)構(gòu)件的形-性協(xié)同多工藝復(fù)合成形技術(shù)解決大型復(fù)雜產(chǎn)品輕質(zhì)化、一體化制造難題;通過(guò)深度應(yīng)用建模仿真和數(shù)字化制造技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)數(shù)字化及制造過(guò)程智能化控制,顯著提升產(chǎn)品制造效率及工藝可靠性。
鍛造技術(shù);航天運(yùn)載器;精密鍛造;環(huán)件軋制
鍛件制造是航天裝備制造業(yè)的基礎(chǔ),隨著我國(guó)航天工業(yè)的高速發(fā)展,對(duì)高品質(zhì)鍛件的需求越來(lái)越迫切。鍛造加工的工藝靈活,可緊密圍繞產(chǎn)品的使用性能及設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。在滿足零件形狀的同時(shí),一方面可以通過(guò)變形的均勻性控制,改善材料的各向異性,使鍛件三個(gè)方向性能趨于一致;另一方面也可以通過(guò)模具約束和變形控制,使鍛件形成一定的金屬流線,顯著提高某一方向的機(jī)械性能。鍛造制品顯微組織細(xì)小、機(jī)械性能良好、質(zhì)量檢測(cè)可靠,一直以來(lái)鍛造都是追求結(jié)構(gòu)可靠、服役條件惡劣的重要及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的首選成形工藝[1~3]。介紹了鍛造技術(shù)在航天運(yùn)載器型號(hào)中的應(yīng)用現(xiàn)狀,結(jié)合目前存在的問(wèn)題及型號(hào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新發(fā)展新需求,分析了鍛造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),并展望了該技術(shù)未來(lái)的研究方向。
航天運(yùn)載器常用鍛造工藝及其鍛件產(chǎn)品見(jiàn)表1。主要的鍛造成形工藝:自由鍛、模鍛、等溫鍛及環(huán)軋。其中自由鍛產(chǎn)品占各型號(hào)鍛件總數(shù)的80%以上,規(guī)格品種多,單類數(shù)量少,主要為合金鋼和鋁合金構(gòu)件,以中小型鍛件為主;模鍛件一般適用于對(duì)非機(jī)加工表面質(zhì)量要求不高的產(chǎn)品,如吊環(huán)、接頭等鋁或鋼鍛件,由于切削加工的數(shù)控化程度越來(lái)越高,該工藝的應(yīng)用受到很大限制;等溫鍛造是在模鍛的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種接近成形工藝,其制品的尺寸精度可達(dá)±0.2mm、表面粗糙度可達(dá)a3.2mm以下,非機(jī)加工表面可達(dá)90%以上,在航空工業(yè)上有著廣泛應(yīng)用,但在航天工業(yè)中起步較晚,目前僅在部分運(yùn)載火箭及武器型號(hào)上有所應(yīng)用,具有很大的發(fā)展空間;環(huán)軋工藝主要用來(lái)制備運(yùn)載火箭及武器型號(hào)用端框、過(guò)渡環(huán)類產(chǎn)品,在我國(guó)新一代運(yùn)載火箭中應(yīng)用廣泛,實(shí)現(xiàn)了5m級(jí)及以下環(huán)件的整體制造,9.5m級(jí)2219鋁合金環(huán)件正在研制中,已經(jīng)突破了成形的關(guān)鍵技術(shù)[4]。
表1 航天型號(hào)常用鍛件產(chǎn)品及其鍛造工藝
當(dāng)前我國(guó)航天工業(yè)鍛造裝備與技術(shù)的發(fā)展和航天制造整體技術(shù)的進(jìn)步不相匹配,與高效率、低成本、高可靠的航天構(gòu)件制造目標(biāo)差距較大,制約航天型號(hào)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展節(jié)奏,存在的問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn):
a. 鍛件生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制造成本高。目前,除極少數(shù)精密鍛件以外,航天型號(hào)大部分鍛件完全依靠切削加工成形,材料利用率僅為5%~20%,生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制造成本高,已經(jīng)成為制約型號(hào)批產(chǎn)與研制進(jìn)度的短板。
b. 鍛造裝備與工藝設(shè)計(jì)能力落后,快速反應(yīng)能力差。航天企業(yè)現(xiàn)有的鍛造裝備自動(dòng)化、數(shù)控化程度較低,與國(guó)內(nèi)鍛造裝備的發(fā)展水平相差甚大,大型、復(fù)雜形狀鍛件生產(chǎn)能力欠缺。此外,由于行業(yè)技術(shù)封閉,前期與其它行業(yè)聯(lián)系溝通較少,在鍛造工藝設(shè)計(jì)、模擬仿真、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的技術(shù)水平較為落后,不利于新材料、新結(jié)構(gòu)鍛件產(chǎn)品的工藝研發(fā)及快速制造。
c. 大型復(fù)雜鍛件形性協(xié)同一體化制造技術(shù)落后。我國(guó)航天運(yùn)載器結(jié)構(gòu)件基本上一次性使用,長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)材料的疲勞及斷裂韌性等性能要求不高,致使行業(yè)對(duì)鍛件內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)管控不嚴(yán),對(duì)鍛造的變形機(jī)理與規(guī)律缺乏深入研究。隨著新型號(hào)的發(fā)展,提高結(jié)構(gòu)效率,輕質(zhì)化、一體化、大型化、高可靠構(gòu)件需求迫切,導(dǎo)致產(chǎn)品復(fù)雜大型化帶來(lái)的鍛造過(guò)程優(yōu)化設(shè)計(jì)及穩(wěn)定控制極其困難。
航天運(yùn)載器作為開(kāi)發(fā)利用太空資源的重大戰(zhàn)略裝備,其整體制造水平代表了一個(gè)國(guó)家進(jìn)入太空的能力。伴隨我國(guó)空間站、載人航天、探月、北斗導(dǎo)航等航天重大工程的快速推進(jìn),對(duì)航天運(yùn)載器制造技術(shù)的更新?lián)Q代提出了迫切需求。箭/彈體結(jié)構(gòu)的大型化、輕質(zhì)化、一體化、可靠化對(duì)材料性能和制造技術(shù)提出了更高要求,而整體精確成形和組織性能精準(zhǔn)調(diào)控制造技術(shù)是提高產(chǎn)品幾何精度、提升結(jié)構(gòu)效率、實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)化、提高可靠性的必要途徑。同時(shí),我國(guó)航天產(chǎn)品系統(tǒng)復(fù)雜程度越來(lái)越高,新一代航天運(yùn)載器的研制及批產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品的高效制造提出了更高的要求。鍛件產(chǎn)品是運(yùn)載器結(jié)構(gòu)的重要組成部分,且通常為重要承力結(jié)構(gòu)件。因此實(shí)現(xiàn)其高效、精確、整體化、高品質(zhì)制造是新一代航天運(yùn)載器發(fā)展對(duì)其提出的重要需求,也是其成形制造面臨的主要挑戰(zhàn)。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)鍛造裝備的機(jī)械化、數(shù)控化、大型化及精密化水平不斷提高,萬(wàn)噸以上自由鍛液壓機(jī)10臺(tái)左右,分布在一重、二重、上重、中信重工及航空企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)。2010年以前,擁有4萬(wàn)噸以上模鍛液壓機(jī)的國(guó)家僅有美國(guó)、俄羅斯和法國(guó);近幾年,國(guó)內(nèi)的中航工業(yè)及二重集團(tuán)相繼建設(shè)了4萬(wàn)噸、8萬(wàn)噸模鍛液壓機(jī)[5]??梢哉f(shuō),國(guó)內(nèi)的大型壓力機(jī)制造水平基本與發(fā)達(dá)國(guó)家持平,但先進(jìn)的鍛造裝備在航天企業(yè)中應(yīng)用極少,特別是在輕合金鍛造方面,國(guó)內(nèi)的研究相對(duì)較少。
結(jié)合我國(guó)航天企業(yè)裝備現(xiàn)狀和航天產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn),從縮短鍛件研制及生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本、提高批產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的角度出發(fā),提出航天鍛造技術(shù)要向精密化、一體化、柔性化及數(shù)字化方向發(fā)展,匹配航天制造技術(shù)發(fā)展需求。
精密鍛造工藝的主要目的是實(shí)現(xiàn)鍛件由“肥頭大耳”向“近無(wú)余量”轉(zhuǎn)變,依靠模具來(lái)保證零件結(jié)構(gòu)的成形,大大減少切削加工量,提高材料利用率,降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。通過(guò)固化工藝流程及成形工藝參數(shù),可以有效保障產(chǎn)品批產(chǎn)的質(zhì)量一致性和穩(wěn)定性。從航天型號(hào)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看,適宜于發(fā)展等溫精密鍛造技術(shù)及精密軋制成形技術(shù)。
4.1.1 等溫精密鍛造成形工藝
低殘余應(yīng)力成形、微觀組織及力學(xué)性能均勻是等溫精密成形鍛件的顯著特點(diǎn),通過(guò)控制變形溫度和變形速率,可以降低金屬的變形抗力,提高產(chǎn)品成形的尺寸精度。對(duì)于采用常規(guī)鍛造工藝很難成形的金屬材料,如鈦合金、鎂合金、高溫合金、鋁合金等材料,特別適合于采用等溫精密鍛造工藝成形。
我國(guó)等溫精密鍛造技術(shù)的研究起步于20世紀(jì)60年代,北京航空材料研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、航空148廠等單位[2,6~10]對(duì)該工藝的研究較為深入,實(shí)現(xiàn)了多種材料的等溫精密鍛造成形,在航空工業(yè)應(yīng)用較為廣泛。圖1所示為不同材料典型結(jié)構(gòu)的等溫精密鍛造產(chǎn)品。目前航天工業(yè)僅實(shí)現(xiàn)部分鋁合金材料構(gòu)件的等溫精密鍛造成形,并在型號(hào)上成功應(yīng)用,但對(duì)于鎂合金、鈦合金、高溫合金等材料的等溫精密鍛造成形工藝研究甚少。
a 鋁合金接頭 b 鎂合金機(jī)匣 c 鈦合金葉柵環(huán)
4.1.2 異形截面環(huán)件成形工藝
航天型號(hào)箭體結(jié)構(gòu)中回轉(zhuǎn)體產(chǎn)品較多,材料以鋁合金為主,高溫合金和鈦合金環(huán)形產(chǎn)品在發(fā)動(dòng)機(jī)中有少量應(yīng)用。隨著新一代運(yùn)載火箭對(duì)環(huán)件的需求量越來(lái)越大,航天企業(yè)在鋁合金環(huán)件軋制領(lǐng)域取得了顯著效果,逐步突破了環(huán)坯設(shè)計(jì)、軋制成形及組織性能控制等關(guān)鍵技術(shù),形成了多種材料、多種規(guī)格鋁合金環(huán)件的批產(chǎn)能力[4,11,12]。但目前的研究?jī)H限于矩形截面環(huán)件軋制成形,在異形截面環(huán)件精密軋制成形工藝方面的研究剛剛起步[13]。
圖2 異形截面
圖3 典型異形截面軋制環(huán)件
異形截面環(huán)件軋制成形是根據(jù)產(chǎn)品的輪廓設(shè)計(jì)出相應(yīng)的軋制孔型,使軋制產(chǎn)品盡量接近零件的輪廓外形,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的近無(wú)余量成形,如圖2所示。國(guó)內(nèi)西北工業(yè)大學(xué)、武漢理工大學(xué)等單位[14~18]在高溫合金、鈦合金等材料上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了環(huán)件的精密軋制成形,在航空工業(yè)中取得了顯著應(yīng)用效果。典型環(huán)件異形軋制的截面示意圖如圖3所示,通過(guò)合理的軋制孔型設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)多種形狀異形環(huán)的整體軋制成形,大幅提高材料利用率、降低生產(chǎn)成本,縮短生產(chǎn)周期,提高產(chǎn)品質(zhì)量,應(yīng)用前景廣闊。
4.1.3 精密擠壓成形工藝
擠壓成形是精密鍛造工藝的一種,通過(guò)設(shè)計(jì)合理的模具,利用材料的高溫塑性,在大壓力下使金屬沿模具型腔流動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的成形,特別適用于難變形金屬的薄壁復(fù)雜構(gòu)件。擠壓成形中材料變形劇烈,金屬容易發(fā)生充分的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,晶粒尺寸細(xì)小,纖維方向沿金屬流動(dòng)方向分布,因此擠壓制品的機(jī)械性能及整體結(jié)構(gòu)的可靠性要比其它成形工藝高出很多。導(dǎo)彈彈頭為典型的回轉(zhuǎn)體構(gòu)件,國(guó)內(nèi)中北大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)[19,20]突破了高強(qiáng)耐熱鎂合金彈頭用殼體的整體擠壓成形技術(shù),進(jìn)一步降低了彈頭重量。
為了提高結(jié)構(gòu)可靠性、降低重量,航天型號(hào)結(jié)構(gòu)件朝著一體化、輕量化方向發(fā)展,對(duì)部分產(chǎn)品的成形工藝提出了新的要求。由于國(guó)內(nèi)鍛造裝備的大型化、數(shù)控化已經(jīng)發(fā)展到較高水平,以前不敢想或者很難實(shí)現(xiàn)的工藝可以開(kāi)展相關(guān)工藝研究。但構(gòu)件的大型化、輕質(zhì)化對(duì)整體精確成形和組織性能精準(zhǔn)調(diào)控帶來(lái)巨大挑戰(zhàn),制造難點(diǎn)主要集中在精準(zhǔn)調(diào)控合金的內(nèi)部微觀組織、全面提升宏觀力學(xué)性能及精確控制尺寸精度方面。
4.2.1 整體環(huán)軋成形工藝
徑-軸向數(shù)控環(huán)軋成形工藝是通過(guò)材料的局部連續(xù)塑性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)件的成形,可以在較低噸位的軋機(jī)上實(shí)現(xiàn)超大規(guī)格構(gòu)件的整體成形[21~24]。戰(zhàn)略導(dǎo)彈艙段殼體作為外壓沖擊載荷和彎矩載荷主要受力部位,其力學(xué)性能及總體可靠性要求很高,對(duì)制造工藝提出更高要求。通過(guò)整體環(huán)軋成形工藝,結(jié)合合理的坯料變形設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)薄壁高筒鋁合金殼段的“形-性”協(xié)同控制[12]。
貯箱用過(guò)渡環(huán)起到連接箱底與筒段的關(guān)鍵作用,相比型材拼焊結(jié)構(gòu),整體軋制成形環(huán)件微觀組織、力學(xué)性能及應(yīng)力狀態(tài)均勻,有利于提高貯箱整體可靠性。國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)直徑5m級(jí)鋁合金環(huán)件的整體制造與應(yīng)用。近年來(lái),首都航天機(jī)械有限公司與中南大學(xué)、西南鋁業(yè)集團(tuán)有限公司共同開(kāi)展了9.5m級(jí)2219鋁合金超大型環(huán)件預(yù)先研究,推動(dòng)了國(guó)內(nèi)大型鋁合金構(gòu)件制造技術(shù)水平的提升,為我國(guó)未來(lái)重型運(yùn)載火箭超大直徑貯箱的研制奠定了基礎(chǔ)。
4.2.2 軋旋復(fù)合成形工藝
我國(guó)運(yùn)載火箭貯箱用筒段均為板材滾彎后拼焊成形,如圖4所示,受板材規(guī)格限制,貯箱筒段的長(zhǎng)度同樣受到限制,增加了大型貯箱焊縫數(shù)量。美國(guó)通過(guò)旋壓及圓筒滾壓復(fù)合成形工藝已經(jīng)制成運(yùn)載火箭用直徑4.2m的大型無(wú)縫圓筒,有效降低了生產(chǎn)成本,縮短了生產(chǎn)周期,并取得了專利。國(guó)內(nèi)的核電、船舶等行業(yè)已經(jīng)制備出10m、高度4m以上的無(wú)縫鋼質(zhì)筒形構(gòu)件,但在鋁合金材料上鮮有研究。
圖4 運(yùn)載火箭貯箱筒段
隨著環(huán)軋及旋壓技術(shù)的進(jìn)步,可以先通過(guò)環(huán)軋成形出筒段的直徑,然后通過(guò)旋壓減薄壁厚、延長(zhǎng)高度,再結(jié)合圓筒滾壓等工藝實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)筋的成形,最終實(shí)現(xiàn)大型薄壁筒段的整體制造成形,從而降低對(duì)單一工藝的要求,大幅提高材料利用率,提高產(chǎn)品可靠性。
數(shù)字化制造是先進(jìn)制造技術(shù)的核心,發(fā)展先進(jìn)的鍛造技術(shù),實(shí)現(xiàn)精密化、一體化、柔性化發(fā)展,必須以數(shù)字化制造為基礎(chǔ)。數(shù)字化制造將推動(dòng)制造技術(shù)由經(jīng)驗(yàn)制造向科學(xué)制造和可預(yù)測(cè)制造轉(zhuǎn)變[26~28],通過(guò)產(chǎn)品、工藝過(guò)程和生產(chǎn)資源的建模仿真及集成優(yōu)化,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與工藝設(shè)計(jì)結(jié)合的早期驗(yàn)證,不但可以虛擬構(gòu)現(xiàn)產(chǎn)品的成形過(guò)程,還可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的微觀組織及力學(xué)性能定制,因此可以提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并修正,避免返工和工期的延誤。
數(shù)字化制造的核心技術(shù)是建模和仿真。近年來(lái)通過(guò)與高校的合作,航天企業(yè)在模擬仿真技術(shù)方面有了一定發(fā)展,在等溫精密鍛造方向有了一定應(yīng)用。鋁合金盒形件數(shù)字化制造流程如圖5所示,很好地指導(dǎo)了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)設(shè)計(jì),產(chǎn)品研制效率及質(zhì)量一致性大幅提高。
圖5 鋁合金盒形件數(shù)字化制造流程
圖6 鋁合金環(huán)件的數(shù)字化制造
在鋁合金環(huán)件軋制方面,首都航天機(jī)械公司在環(huán)件數(shù)字化制造方面做了初步研究,如圖6所示。根據(jù)型號(hào)需求,在充分考慮工藝特性及成形質(zhì)量要求等因素基礎(chǔ)上,通過(guò)合理的工藝設(shè)計(jì)、仿真分析,優(yōu)化的加工工藝參數(shù)及成形過(guò)程精確控制,最終生產(chǎn)出合格的環(huán)件產(chǎn)品。在整個(gè)流程過(guò)程通過(guò)不斷調(diào)入和存檔,使每一件環(huán)件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息有效留存下來(lái)。通過(guò)不斷積累,從而形成了豐富的環(huán)件數(shù)字化制造數(shù)據(jù)庫(kù)。這對(duì)于環(huán)件批量小、規(guī)格多的大型鋁合金環(huán)件生產(chǎn)是非常有意義的,不但實(shí)現(xiàn)了新型環(huán)件研制的快速響應(yīng),而且保證了環(huán)件產(chǎn)品質(zhì)量一致性和可靠性。
為滿足航天型號(hào)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展需求,縮短鍛件產(chǎn)品的生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)鍛造技術(shù)在航天工業(yè)中的快速發(fā)展,未來(lái)研究方向主要有以下幾點(diǎn):
a. 發(fā)展精密鍛造及精密軋制成形工藝,研究工裝、模具的柔性設(shè)計(jì)技術(shù),實(shí)現(xiàn)鍛件產(chǎn)品的近無(wú)余量成形,縮短鍛件產(chǎn)品生產(chǎn)周期,降低生產(chǎn)成本;
b.開(kāi)展大型結(jié)構(gòu)件的形性協(xié)同一體化鍛造技術(shù)研究,探索整體擠壓成形、環(huán)軋成形及軋旋復(fù)合成形等工藝在型號(hào)上的應(yīng)用,提高結(jié)構(gòu)可靠性,簡(jiǎn)化工藝流程;
c.開(kāi)發(fā)、應(yīng)用鍛造工藝的建模仿真和數(shù)字化制造技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)數(shù)字化、制造系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、過(guò)程控制智能化,顯著提升產(chǎn)品制造的工藝可靠性和過(guò)程穩(wěn)定性;
d.集成、整合航天常用金屬材料鍛造成形工藝數(shù)據(jù),加強(qiáng)基礎(chǔ)工藝研究,建立產(chǎn)品鍛造成形工藝數(shù)據(jù)庫(kù),完善鍛件質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)體系,提高產(chǎn)品批產(chǎn)質(zhì)量一致性,提升新材料、新工藝研發(fā)的快速反應(yīng)能力。
1 王仲仁. 揚(yáng)帆再起航——祝賀《鍛壓技術(shù)》雜質(zhì)創(chuàng)刊60周年[J]. 鍛壓技術(shù),2018,43(7):1~11
2 趙震,白雪嬌,胡成亮. 精密鍛造技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 鍛壓技術(shù),2018,43(7):90~95
3 苑世劍. 新世紀(jì)中國(guó)塑性加工行業(yè)的發(fā)展與展望[J]. 鍛壓技術(shù),2018,43(7):12~16
4 徐坤和,張文學(xué),陽(yáng)代軍. 9m級(jí)超大直徑2219鋁合金整體環(huán)件的研制[J]. 鍛壓技術(shù),2016,41(10):92~97
5 趙升噸,張鵬,范淑琴. 智能鍛壓設(shè)備及其實(shí)施途徑的探討[J]. 鍛壓技術(shù),2018,43(7):32~48
6 鐘杰,胡楚江,郭成. 葉片精密鍛造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其展望[J]. 鍛壓技術(shù),2008,31(1):1~5
7 司長(zhǎng)號(hào),單德彬,呂炎. 鋁合金口蓋近凈成形關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 材料科學(xué)與工藝,2006,14(3):236~239
8 徐文臣,單德彬,郭斌. 稀土鎂合金薄腹高筋支架的等溫鍛造技術(shù)[J]. 塑性工程學(xué)報(bào),2014,21(2):7~12
9 Huang Shuhui, Zong Yingying, Shan Debing. Application of thermohydrogen processing to Ti6Al4V alloy blade isothermal forging[J]. Materials Science and Engineering A, 2013, 561(3):17~25
10 張慧芳,張治民. 鈦合金薄壁復(fù)雜構(gòu)件精密成形技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 航空制造技術(shù),2010(24):47~49
11 劉浩,張文學(xué),王恒強(qiáng). 大中型鋁合金高筒薄壁環(huán)件整體軋制成形技術(shù)[J]. 航天制造技術(shù),2017,2(1):26~29
12 張曼曼,張文學(xué),孟令博,等. 7055鋁合金大型筒環(huán)軋成形工藝研究[J]. 熱加工工藝,2017,46(19):111~114
13 王兵,周世杰,王恒強(qiáng). 2A14鋁合金異形件軋制成形工藝研究[J]. 航天制造技術(shù),2017(4):35~37
14 馬義偉,王志宏,劉東. GH4169合金異形環(huán)件軋制過(guò)程的最優(yōu)主輥轉(zhuǎn)速[J]. 航空學(xué)報(bào),2011,32(8):1555~1561
15 Hu Yang, Liu Dong, Zhu Xinlin, et al. Effect of rolling passes on thermal parameters and microstructure evolution via ring-rolling process of GH4738 superalloy[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2018, 96(1):1~10
16 Qian Dongsheng, Deng Jiadong, He Song. Precision rolling methods for groove-section ring based on different contact and feed mode[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2018, 95(2):1~16
17 華林,黃興高,朱春東. 環(huán)件軋制理論和技術(shù)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001,1~5
18 華林,錢東升,鄧加?xùn)|. 超大型環(huán)件軋制理論與技術(shù)[J]. 鍛壓技術(shù),2018,43(7):17~31
19 王明哲,王麟平,張寶紅,等. 鋁合金錐殼體成形工藝分析[J]. 熱加工工藝,2013,42(5):24~27
20 陸國(guó)楨,王強(qiáng),張治民,等. 鎂合金擠壓成形技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 熱加工工藝,2012,41(15):86~90
21 Guo Liangguang, He Yang. Towards a steady forming condition for radial -axial ring rolling[J]. International Journal of Mechanical Science, 2011(53):286~299
22 Zhou Pingzhen, Zhang Liwei, Gu Sendong, et al. Mathematic modeling and FE simulation of radial-axial ring rolling large L-section ring by shape axial roll[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2014, (72):729~738
23 Qian Dongsheng, Pan Yan. 3D coupled macro-microscopic finite element modelling and simulation for combined blank-forging and rolling process of alloy steel large ring[J]. Computational Materials Science, 2013, 70:24~36
24 王夢(mèng)寒,徐志敏,周杰. 大型鋁合金環(huán)件局部加載連續(xù)成形工藝的協(xié)調(diào)變形研究[J]. 熱加工工藝,2010,39(17):74~77
25 李連成,李淵婷,李明哲. 板料柔性拉邊成形與壓邊成形方式的比較[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào),2013,49(2):67~72
26 Moon H K, Lee M C, Joun M S, et al. Predicting polygonal-shaped defects during hot ring rolling using a rigid-viscoplastic finite element method[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2008, 50(2):306~314
27 石豎鯤,馬艷玲,張森棠. 數(shù)字化制造技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品中的應(yīng)用研究[J]. 航空制造技術(shù),2012(2):44~47
28 Zhou Guanghua, Hua Lin, Qian Dongsheng. 3D coupled thermo-mechanical FE analysis of roll size effects on the radial–axial ring rolling process[J]. Computational Materials Science, 2011, 50(3):911~924
Application and Development Prospects of Forging Technology in Aerospace Vehicle
Ni Jiangtao Zhang Wenxue
(Capital Aerospace Machinery Co., Ltd., Beijing 100076)
Forging technology and its application status in aerospace vehicle were introduced and the existing problems in the current research were analyzed. Development trends of precision, integrated, digital forging technology were systematically discussed based on the new development and requirement of structural design in aerospace. It is proposed to develop precision forging technology to solve the problems of long production cycle and high cost of components, to develop the shape-property coordination and multi-process composite forming technology of components to achieve lightweight and integrated large-scale products. The technology of simulation and digital manufacturing is applied to realize the digitalization of product process design and intelligent control of manufacturing process, which significantly improve product manufacturing efficiency and process reliability.
forging technology;aerospace vehicle;precision forging;ring rolling
倪江濤(1981),高級(jí)工程師,機(jī)械制造專業(yè);研究方向:航天結(jié)構(gòu)件制造工藝。
2018-12-07