航空制造技术中的钣金成型

1板料成形技术的发展现状

在航空领域，由于飞机、导弹和发动机的特殊结构和功能，钣金结构件被广泛应用，如飞机壁板、导弹外壳和发动机叶片。统计显示，塑料件约占整个飞机零部件的40%，也就是飞机重量的10%。近年来，随着我国航空技术的快速发展，对机械加工零件的可靠性和适用性提出了更高的要求。在钣金零件的使用上，一方面整体优势明显，新的结构不断出现；另一方面，新材料的应用越来越多，如铝合金、钛合金、铝锂合金等。在这种背景下，传统的加工工艺已不能满足成形要求，必须改进创新的钣金成形技术。

与铝合金相比，钛合金比重更高，但强度更高，熔点约为1660℃，因此具有良好的耐高温性能。在飞机制造中，钛合金用于喷嘴、发动机、燃烧室、涡轮轴、加强件、加强件、防弹件等。目前，钛合金的用量正在增加。

2先进钣金成形技术在航空制造领域的实际应用

2.1超塑成形技术

超塑成形技术SPF和超塑成形/扩散连接技术SPF/DB具有低成本、高效益的特点，尤其适用于加工多层中空结构。应用这两种技术，可以将多个零件连接或焊接在一起，形成一个大零件，然后加热加压。与传统加工方法相比，该技术可以缩短加工时间，降低制造成本。其次，有利于设计人员进行设计，提高结构的合理性，减轻结构重量；三者整体性强，扩散连接后界面消失，可提高抗疲劳和抗腐蚀能力。由于具有诸多技术优势，SPF技术和SPF/DB技术在航空制造领域应用广泛，具有良好的经济效益。

2.2喷丸技术

喷丸技术是利用高速弹丸撞击板材表面。材料塑性变形后，会向喷涂表面延伸弯曲，最终达到成型要求。该技术的优点是:一是设备简单，不需要成型模具，可以降低制造成本；其次，成型后会在零件厚度方向形成残余压应力，增强材料的抗疲劳能力；三是对零件尺寸适应性强，既能生产单曲率零件，也能生产双曲率零件。

3.3时效成形技术

时效技术是利用金属的蠕变特性，同时进行成型和时效。具体来说，就是先对金属零件进行加工、淬火和加载，然后固定在某种形式的工装上，使其产生弹性变形。然后，将零件和工装放入加热炉中，并在人工时效温度下保温。这时，零件发生蠕变，在应力松弛和时效机制的作用下，直至保温结束。最后拆下工装，零件的弹性变形会变成永久变形而被保留。该技术的优点是:①能释放零件内部残余应力，增强成型后的稳定性，提高耐腐蚀性；②成型后零件表面光滑，各零件形状一致，可提高装配质量；③不仅成形效率高，而且工序可重复，既能保证零件形状的精度，又能避免人工校正带来的误差；④材料成型和时效强化同时完成，可以缩短零件的制造时间，进而降低生产成本。

2.4旋压成形技术

旋压属于局部塑性成形技术，主要适用于薄壁回转体零件，具有精度高、工艺柔性好、节省材料、自动化和机械化程度高等特点。特别是对于长径比大的薄壁回转体零件，其他技术难以加工，采用旋压技术，经济效益显著，可降低生产成本。其次，在壁厚方向，变形会使毛坯中的杂质、气孔、脱层、焊缝等暴露出来，起到质检的作用，避免留下质量隐患。

2.5热蠕变成形技术

顾名思义，热蠕变成形技术利用金属材料在高温下的蠕变特性，此时板材会不断缓慢变形，最终满足制造要求。目前，随着航空装备的发展，轻量化是一个重要趋势，不仅可以降低油耗，还可以提高机动性。为了实现这一目标，目前主要采用两种方法:一是轻量化结构设计，二是采用轻量化材料。对于后一个例子，铝合金、镁合金和钛合金被广泛使用，三种材料相辅相成，可以有效降低材料质量。其中，钛合金具有良好的耐高温和耐腐蚀性能，但由于其室温塑性差、抗变形能力高，常采用冷成形加工。加热后，当钛合金温度达到500℃以上时，一方面塑性明显提高，抗变形能力下降。另一方面，加热可以消除材料的内应力，减少回弹，提高成形精度。