科技成果

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成果名称: 新型TB5薄壁复杂异形管组件精密成形技术

成果登记号: 9612019Y0639

第一完成单位: 西安飞机工业(集团)有限责任公司

联 系 人: 田野

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 航空航天

应用行业: 制造业

成果简介:

    本项目属航空技术领域,涉及到钣金制造领域钛合金等高强度合金板料增量可控冷压成形和焊接过程焊域可靠保护等高新技术。

    TB5钛合金板材堪称理想的新型飞机结构材料,可以进行室温成形,但钛合金较高的屈强比限制了它的冷成形工艺,复杂型面零件冷成形工艺研究对降低钛合金结构件的制造成本、对我国自主研制大飞机意义重大。大型飞机中段缝翼首次选用TB5钛合金板材,零件结构复杂,数量多,包括大曲率大细长比直管类零件、不同口径大锥度偏心锥管类零件、不同深度半球形冲压件,这些外形各异的钣金件最终通过焊接形成多组长达六米的防冰导管组件。新型TB5材料首次应用于国产大飞机既是该结构组件设计重量的严格控制(环控系统防冰管组件总体设计重量同比不锈钢材料减轻了38.46%),也是抗腐蚀、耐高低温循环交替工作环境的设计需求。

    项目针对TB5大曲率薄壁细长偏心锥管冷压成形难、焊接挠曲变形大及焊缝质量不易保证等问题,充分利用现有资源攻关,从TB5材料研究入手,以仿真模拟技术作指导,开展冷成形工艺、成形模具结构、零件对缝切割工艺、焊接工艺、焊接工装、焊缝保护装置等方面的系统研究和试验,突破了坯料精确展开计算,渐进冷压成形工艺精确控制,焊接过程焊域可靠保护等关键技术,掌握了拥有自主知识产权的TB5薄壁大细长比直管和大锥度锥管的压弯成形及焊接工艺,形成完整的冷成形和焊接技术规范体系,实现了航空多组6米TB5钛合金异形管组件的精确制造,为我国大型飞机的顺利研制提供了有力保障。应用该项技术生产的导管外径尺寸及对缝精度均可控制在0.2mm以内,单管焊接轮廓精度可控制在0.4mm之内,极大地提升了飞机防冰系统整体结构性能。     

    国外先进飞机的引气管路、燃油管路等都广泛采用了钛合金制造,利用温轧技术成形中、高强度钛合金无缝管,该成形方法加工工序多、周期长、效率低、成本高。我国在中、高强度钛合金管材温轧生产技术方面尚不成熟,国内在钛焊管增量压弯成形工艺技术研究时间也较短,没有可参考的技术文献。该项目研究成果柔性支撑增量可控冷压技术实现了异径管件内外径壁厚均匀,挑战了利用温轧技术成形钛合金无缝管壁厚不易保证、重量不易控制的缺陷。 

    项目已在我国大型飞机环控系统上获得批量应用,完成了1800余项零件、500余项组件的精密制造,申报专利技术10项,其中5项发明授权、3项新型授权,发表技术论文5篇,总体技术水平达到国际先进。该项目形成的冷压可控技术可借鉴应用于国内外航空航天多品种管件及多曲率高强度合金钣弯件的成形,机械化程度高、成本低,且已在其他飞机管路优化系统推广应用,具有显著的效益,同时带动相似技术产业的发展,具有巨大的推广应用价值。