現代航空制造中材料技術工藝的應用分析

  1.現代航空制造業對材料的應用
  目前航空裝備向著輕量化方向發展，即材料必需具有高強度要求下材料要盡量輕。這與宇航工業和產品的工作環境與產品完成的各種任務要求有關。這樣我們就會大量應用強度高、重量輕的材料，如鈦合金材料，碳纖維。由于飛行器高速飛行產生大量的熱，這就需要各種耐熱材料，如耐熱涂料、金屬陶瓷等。為了延長取得航空器滯空時間，取得更好戰術效果，提高能效比，需對未來超導材料、石墨烯材料、隱身材料進行研究和應用。另外，電子設備上使用納米級大規模積成電路及相關電子產品，以提高處理信息的效率；用機載探測設備探測距離。
  2.現代航空制造業對機器人技術的應用
  目前我國工業機器人主要是滿足國內市場，而且主要應用于汽車行業，包括焊接、檢測、搬運、研磨拋光和裝配等復雜業作業，在其他領域仍有發展的空間和市場前景。我們可以抓住《中國2025規劃》和國家“十三五”規劃中對工業機器人和航空制造業支持。結合各自的特點在航空制造業中對發展機器人技術和數控機床技術，使其在制造、航空器裝配上發揮機器人技術優點，提高航空產品質量和效率。
  3.現代航空制造業對高速加工技術的應用
  高速切削技術具有加工效率高、切削負荷低、傳入工件的切削熱少及加工變形小等顯著優點，20世紀90年代中期已成功應用于航空制造業，并取得了顯著的經濟效益。
  飛機結構件中有很多薄壁件及難加工材料，在加工中極易產生變形。航空零件復雜，其加工余量大，結構件尺寸精度和表面粗糙度質量要求較高，高速切削加工飛機薄壁零件有助于降低切削力，減小切削變形，提高加工精度和加工效率。高速切削時切屑排出速度快，切屑可帶走大部分切削熱，使散熱效率提高，減小工件表面的切削熱。
  4.現代航空產品的3D打印技術的應用
  3D打印技術實屬于增材制造技術，它以低成本和短周期的特性，能滿足制造中超大、超厚和復雜型腔等特殊結構及極其復雜外形的中小型零件的加工需要，已經成為現代航空航天等產品制造工藝先進性的重要標志之一。
  鈦合金、高溫合金和超高強度鋼等大型復雜整體高性能金屬結構件的激光（電子束）快速成型技術，以金屬粉末為原料，通過激光熔化堆積，從零件數模直接完成全致密和整體復雜的高性能金屬零件近凈成型。與傳統鍛造技術相比，具有無需鍛造設備及鍛造模具，材料利用率高、周期短、成本低、柔性高及相應快等特點，該技術在飛機、發動機等的研制中有著重要的應用前景。
  美國RLM工業公司利用3D打印技術制造“愛國者”防空系統齒輪組件，其制造成本由原來傳統工藝的2～4萬元減低到1250美元。通用電氣公司采用3D打印技術制造發動機鈦合金零件，使每臺發動機成本節省了2.5萬美元。
  葉盤是發動機中的重要部件，整體葉盤將發動機轉子葉片和輪盤形成一體，可以簡化結構，減輕質量，并可以提高氣動性能。貴陽黎陽航空動力有限公司采用激光快速成型工藝，成功研制出了符合性能要求的鈦合金整體葉盤。
  3.大長徑比、難加工材料薄壁殼體類零件自動化智能化制造的解決方案
  我公司加工部分難加工零件大長徑比L/D＞10～15，直徑80～120壁厚1～15mm薄壁殼體類。材料為不銹鋼、鋁合金、鈦材料和高強度鋼材質，加工部位為筒狀零件的外圓面和內表面，加工內容是在薄壁殼體外圓上開孔、加工窗口、攻螺紋及孔內壁反拉孔等內容，主要使用設備為數控車、數控銑、線切割等設備。
  該類零件加工的難點主要有三點：①加工材料特殊多為難加工材料刀具切削效率低、刀具壽命差，極易影響產品尺寸的一致性和外觀質量。②大長徑比L/D＞10～15、直徑80～120mm、壁厚1～15mm的薄壁殼體類零件加工中零件容易變形，裝夾測量困難。③零件加工部位幾何尺寸及形狀和加工要素相互之間，位置公差要求較嚴。