金屬蜂窩鋁板制造技術(shù) 新型結(jié)構(gòu)

針對金屬蜂窩鋁板結(jié)構(gòu)釬焊制造技術(shù)，北京航空制造工程研究所依托各類基金和預(yù)研及攻關(guān)課題，攻克了金屬蜂窩壁板結(jié)構(gòu)研制過程中的幾大難題：

金屬蜂窩鋁板型面精密加工技術(shù)。由于金屬蜂窩芯體結(jié)構(gòu)壁薄、剛性差，采用傳統(tǒng)的機(jī)械切削加工方法來加工，被切削的蜂窩孔易產(chǎn)生倒伏變形而損壞芯格，無法保證蜂窩芯體外形加工精度和表面質(zhì)量，從而影響后續(xù)零件的整體釬焊。項目組從蜂窩結(jié)構(gòu)本身的特殊性、加工工藝優(yōu)化等方面出發(fā)，經(jīng)大量工藝試驗，成功解決了蜂窩芯型面加工過程中的倒邊問題，提高了蜂窩精度型面加工精度，目前蜂窩芯體型面加工尺寸精度可達(dá)±0.1mm，能夠很好地滿足后續(xù)釬焊裝配要求。

高強、高韌非晶鈦基釬焊料的研制開發(fā)。蜂窩鋁板鈦元素的化學(xué)活度較大，在釬焊過程中鈦原子極易擴(kuò)散，盡管有利于釬焊界面的形成，但界面極易形成鈦元素相關(guān)金屬間化合物，成為釬焊接頭脆化的隱患所在。項目組基于Pauling的價鍵理論和能帶理論提出的固體與電子理論，從原子間成鍵的角度，對鈦合金釬料成分選擇進(jìn)行了理論計算，同時結(jié)合熱力學(xué)手段，研究了釬料合金的熱力學(xué)性質(zhì)，為鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)用釬料最優(yōu)成分范圍的確定以及釬焊工藝的制定提供理論依據(jù)。圖2所示為開發(fā)的釬料，該釬料可制備成非晶狀態(tài)，具有高強度、高韌性等性能優(yōu)勢，極大地提高了鈦合金蜂窩薄壁結(jié)構(gòu)釬焊接頭的塑韌性，目前已將其應(yīng)用于重點型號產(chǎn)品上。

大面積復(fù)雜型面金屬蜂窩壁板結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制。對于金屬蜂窩鋁板結(jié)構(gòu)，焊接質(zhì)量是其最關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，對于目前型號中研制的金屬蜂窩壁板零件，不僅結(jié)構(gòu)尺寸大，而且型面都非常復(fù)雜，由于采用整體釬焊方法制造，蜂窩芯體與內(nèi)蒙皮間連接界面多，釬焊過程要求裝配間隙小于0.1mm，要使整個零件的焊合率、外表面質(zhì)量及蜂窩區(qū)和板板區(qū)性能三方面技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求難度大。項目組從提高蜂窩芯體型面加工尺寸精度、蒙皮成形尺寸精度，反復(fù)優(yōu)化釬焊工裝設(shè)計方案，協(xié)調(diào)蒙皮、蜂窩芯體及釬焊工裝之間裝配關(guān)系等方面反復(fù)開展驗證試驗，使整個結(jié)構(gòu)的焊合率達(dá)到90%以上，成功解決了型號研制中金屬蜂窩壁板結(jié)構(gòu)焊合率低的問題，實現(xiàn)了大面積、大曲率鈦合金蜂窩壁板結(jié)構(gòu)的可靠釬焊。

目前已具備的技術(shù)能力如下：不同材料的金屬蜂窩壁板結(jié)構(gòu)的制造，如不銹鋼、各類鈦合金、Ti-Al金屬間化合物以及各類高溫合金材料等;各類大型、異形蜂窩芯體的制造，蜂窩芯體規(guī)格范圍可達(dá)：芯格尺寸0.8mm～12.8mm，芯格壁厚0.05～0.12m，芯格高度5mm～180mm;各類大型、異形蜂窩壁板結(jié)構(gòu)的制造及檢測，目前可研制金屬蜂窩壁板結(jié)構(gòu)產(chǎn)品最大尺寸規(guī)格可達(dá)2600mm×1200mm×180mm;可用于制造飛機(jī)機(jī)身壁板、口蓋、防火墻、操縱面、金屬熱防護(hù)、消音、吸能、減振及抗沖擊結(jié)構(gòu)等。

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