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英国公司改进航空航天薄壁件制造工艺
2019-01-17

[据Industry EUROPE网站1月9日报道]    英国罗兹集团开发出一种突破性的新工艺,可确保大型单壳体组件能够在冷却过程中更加准确地保持形状,非常适合应用于薄壁件的超塑成形(SPF)。

    超塑成形是一种精确成形方法,可将单个或多个金属片材精确地成形更复杂、坚固、轻质的结构,从而提高组件的完整性。超塑成形需要将片材加热到特定的精确温度,然后通过控制气压使片材在模具中成形。

    单壳体组件的超塑成形需要在特定位置扩散连接多层片材,然后充入氩气对其进行超塑成形,使片材膨胀形成空心模具的形状。这一过程对温度和压力非常敏感,当外界的氩气被充入高温组件时,会由于气体的膨胀而增加体积,如果控制不充分将导致压力升高。压力循环期间最关键的步骤之一是在充气膨胀成形后,需要在冷却之后将成形的组件从压力机中取出。并且期间要用低压氩气吹扫组件以确保内表面在高温条件下不产生氧化。吹扫的压力过高,组件会过度膨胀变形。吹扫压力过低,大气压力会使组件向内部坍塌。冷却过程中由于充入的气体温度降低、体积缩小,组件内部气体压力减小,因此平衡气压变得十分困难。尽管可以根据经验进行微调补偿,但各种外界因素则更加难以控制。其中一个重要的外界因素是大气压力,外界气压的波动将会对组件的最终形状产生显著影响并导致公差偏离,从而使大尺寸薄壁件的成形更加困难。

    这项重大的工艺改进可为复杂薄壁组件的成形提供独特而高效的解决方案。无论材料多么薄、大气条件多么不稳定,都能够确保大型组件的成形及形状的保持。新的工艺运用了气压计原理:采用垂直、开放的通风管平衡气压,这确保了低压气体的恒定,使其能够自动补偿气压的变化,从而使材料在模具中成型后保持形状恒定。这种新型气压控制方法可以更加精确地成形复杂结构,并更好地控制多层扩散连接。自20世纪70年代中期以来,罗兹集团一直处于超塑成形设备的最前沿,罗兹集团是唯一一家能够开发商用自动超塑成形设备的英国公司,产品广泛应用于航空航天领域。罗兹集团的该项创新为航空航天和汽车行业的应用提供了机会,目前正在申请专利。(北方科技信息研究所  徐可)

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