国家材料腐蚀与防护科学数据中心
National Materials Corrosion and Protection Data Center
中文 | Eng 数据审核 登录 反馈
机翼更坚固的秘诀,居然是用金属弹丸向它“开炮”?
2019-07-16 10:33:43 作者:本网整理 来源:航空工业

你是否惊叹,《舌尖3》上章丘铁锅的成型过程,成百上千次的敲打,让烧红的铁块变得薄而强韧。你是否知道,我们经常乘坐的大型飞机,组成两个翅膀的机翼壁板,也是用类似的加工工艺制造出来的。

当然,这种被称为“喷丸技术”的高端工艺,比章丘铁锅的制作技艺要复杂的多。二者的共同特点是通过高速击打加强抗疲劳性,增加强度。不同的是,铁锤变成了小小的弹丸,直径不超过一厘米,铁金属变成了性能更加优异的合金原材料。而成品则是韧性、强度要求极高,形状十分复杂的大型机翼壁板。

如此厚的合金原材料,在成百上千个弹丸的高频率高速冲击下,变成坚硬、外形复杂且非常轻薄的蒙皮,最终与骨架组合在一起,最终形成一个完整的机翼,托举飞机在万米高空飞翔。这是不是很神奇?

那么我们为什么要用喷丸技术来加工机翼壁板呢?首先我们需要了解下飞机机翼壁板这一特殊零件。

飞机机翼是典型的薄壁型结构,主要由蒙皮和骨架组成。如果把飞机比作鸟儿,蒙皮就是羽毛,包裹着飞机的骨架,形成流线型的外表面。它必须具有流畅的外形,才能减少阻力;它必须十分轻薄,做到十几毫米甚至几毫米,才能有效载重,托举飞机飞得更高;它还必须十分强韧,才能承受飞机在高空做出的各种腾挪扭转的动作。

传统加工机翼壁板,通常采用数控整体铣切的方式,并适当配合机械压弯方式。整体铣切壁板复杂外形会浪费掉大量的材料,机械压弯则容易影响壁板性能,质量控制难度很大。而今,国内外航空制造企业均采用喷丸成型技术进行机翼壁板加工。

一是成本低,不需要模具,节省原材料,场地占用少。

二是品质高,在不断地“击打”使零件表层更加致密,犹如给零件增加了一层保护膜。

三是应用范围广,多么复杂的外形,在电脑程序下,小小弹丸都能精确定位击打,有效解决金属零件加工变形、焊接零件变形等问题。

56.jpg

经过喷丸加工的零件的疲劳寿命与原来相比可以提高数十倍,抗疲劳强度和耐腐蚀性大大增强。

喷丸的介质我们通常称为丸料,种类很多,包括切割丝钢丸、渗碳钢丸、硬铸钢丸、陶瓷丸等等。在飞机制造领域,喷丸成型一般使用渗碳钢丸和硬铸钢丸,喷丸强化工艺主要使用硬铸钢丸和陶瓷丸。

喷丸的加工过程非常有趣。在一个专门的加工设备中,弹丸从丸料箱通过喷枪喷出,以高速撞击零件表面,然后通过回收系统,经过筛分装置筛除不合格弹丸,再返回到丸料箱进行重复利用。

为了给国产飞机插上更强悍更轻盈的翅膀,中国航空工业的科技人员们仍在努力,预应力喷丸、超声喷丸、高压水喷丸、激光冲击喷丸等更先进技术必然会在不久的将来,发挥更大的作用。

免责声明:本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有,如果涉及侵权,请第一时间联系本网删除。

关于国家科技资源服务平台

国家科技基础条件平台中心是科技部直属事业单位,致力于推动科技资源优化配置,实现开放共享,其主要职责是:承担国家科技基础条件平台建设项目的过程管理和基础性工作;承担国家科技基础条件平台建设发展战略、规范标准、管理方式、运行状况和问题的研究,以及国际合作与宣传、培训等工作;承担科技基础条件门户系统的建设与运行管理工作;参与对在建和已建国家科技基础条件平台项目的考核评估和运行监督工作。

国家科技资源服务平台相关网站


国家材料腐蚀与防护科学数据中心

国家高能物理科学数据中心

国家基因组科学数据中心

国家微生物科学数据中心

国家空间科学数据中心

国家天文科学数据中心

国家对地观测科学数据中心

国家极地科学数据中心

国家青藏高原科学数据中心

国家生态科学数据中心

国家冰川冻土沙漠科学数据中心

国家计量科学数据中心

国家地球系统科学数据中心

国家人口健康科学数据中心

国家基础学科公共科学数据中心

国家农业科学数据中心

国家林业和草原科学数据中心

国家气象科学数据中心

国家地震科学数据中心

国家海洋科学数据中心