塑性成形领域科学技术发展研究报告-.ppt

典型零件有副车架、仪表盘支架、轿车底盘、不锈钢接头、排气管件、铝合金异型管和薄壁三通管等。用于汽车、火箭、“神七”舱外服和飞机，应用的零件数量超过50万件。最大管径达到161mm，最大壁厚4mm，零件最大长度3000mm, 非对称变径管膨胀率达到110％、铝合金膨胀率达到50％。 a) 一汽自主品牌轿车“奔腾”副车架 (b) 运载火箭动力系统三通管 500MN内高压成形机 掌握了内高压成形机核心技术—超高压增压器和闭环控制系统及软件，最高压力达到400MPa，研制了多台200MN以上用于汽车零件实际生产的内高压成形机，其中最大吨位为500MN。目前，在国家NC重大专项的支持下正在为一汽轿车研制国内最大的6000吨内高压成形机。 2）高强钢热冲压与淬火复合成形技术 高强钢热冲压与淬火复合成形技术是把钢加热到奥氏体转变温度以上进行冲压，成形后不出模具通过模具冷却水道直接淬火。这种工艺适合于制造抗拉强度超过1200MP汽车零件，如A柱内加强、B柱内加强、地板中梁和防撞杆等。 高强钢板材热成形可分为直接热成形和间接热成形二种工艺 ； 直接热成形工艺流程：落料→加热→冲压成形和淬火→去氧化皮→激光切边、割孔。 间接热成形工艺流程：落料→冷压预成形→加热→冲压成形和淬火→去氧化皮→激光切边、割孔。间接法是在室温下成形出零件的大体形状，可以节省高温下保压时间，减少能耗。 热成形工艺的核心技术是在保压定型过程中，零件在模具内淬火，这样既可以获得很高的强度，又避免了冷成形的回弹。 冲压成形和淬火 (a) 直接法 (b) 间接法 高强钢板材的热成形 高强度钢热成形轿车地板 3）多点模具成形技术 多点模具成形技术是将整体的模具离散为多个单点模具，然后各单点进行排列成一个新的整体模具。用于飞机大型蒙皮拉伸成形的的可重构模具蒙皮拉形机其成形面积为60英寸×42英寸，包括1120个基本体（40×28排列），从一种形状变换成另外一种不同形状的时间约需15分钟。该装置可以替代75%的现有模具，蒙皮制造周期缩短到原来的1/8，同时还显著减少模具存贮成本。 已建立了系统的板料多点成形理论，开发出分段成形、多道成形、反复成形以及闭环成形等多种实用的多点成形新工艺，开发出具有自主知识产权的多规格的多点成形装备。如采用多点成形技术解决了北京奥运会鸟巢建筑中大型钢板弯扭结构件成形的难题。 飞机蒙皮拉形机 鸟巢建筑中大型钢板弯扭结构件 4）蠕变时效成形技术 蠕变时效成形技术是将成形与时效处理同步进行的一种成形方法。其基本的成形过程是将机加淬火后的铝合金板材坯料通过一定的加载方式使之产生弹性变形并固定在具有一定外形型面的工装上，然后将零件和工装一起放入加热炉（或热压罐）内，在零件材料的人工时效温度内保温一段时间，材料在此过程中受到蠕变（应力松弛）和时效机制的作用，在保温结束并去掉工装的夹持后，所施加到零件上的部分弹性变形将转变为永久塑性变形并保持下来，从而使零件在完成时效强化的同时获得所需外形。主要适用于制造带筋的大型飞机壁整体壁板，图是用蠕变时效成形技术制造的空客A380机翼整体板，材料为铝合金7055，零件长33m，宽2.8m，变厚度3-28mm，成形精度（贴膜率）小于1mm。 蠕变时效成形技术制造的空客A380机翼整体板 (四） 航空航天大型复杂构件局部加载近净成形技术研究新进展 航天、航空和武器装备及产业既是国际竞争的制高点，又是国家安全与国民经济重要组成部分和可持续发展的有力保证。国家16项重大专项中涉及大飞机、探月、载人飞船的项目和涉及到“制天权”的一系列重大工程，正在构建我国新时期的战略竞争力。 1. 钛合金大型复杂整体构件局部加载等温近净成形 钛合金大型整体构件（如隔框）由于可有效的减轻装备的重量、提高结构性能而在航空航天领域有着越来越广泛的应用。然而这类构件投影面积大，形状复杂，薄壁高筋，材料难变形，并且对其尺寸精度和组织性能要求高，从而使得其成形制造非常困难。 局部加载可减少工件与模具的接触面积和所受约束，有效降低成形载荷，通过多道次不断变换加载位置，对坯料不同局部区域施加载荷，再通过不断协调和累积局部变形，并控制不均匀变形与组织性能，最终实现整个构件的整体成形（图1）。 局部加载成形还可有效拓宽成形尺寸的范围；等温成形能够降低材料的变形抗力、提高材料的塑性流动能力、成形件尺寸精度与组织性能均匀性。通过局部加载与等温成形的结合，融合了等温成形和局部加载成形两方面技术的优势，并与优化设计预成形坯料及控制成形温度相结合，可进一步降低模具的接触面积和所受约束、降低钛合金的变形抗力、调整应力状态使材料更容易进入塑性变形，并更有效降低流动应力、充