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振动时效在航空制造业中的应用

更新时间:2020/9/10  点击数:127


我国航空制造业使用振动时效来消除应力的领域越来越广泛。根据市场调查,很多飞机零件在机械加工过程中变形非常严重。之前基本采用手工方法来校正变形,导致零件校形工作量很大,且零件质量很难保证,甚至造成报废,严重影响零件按期交付。另外,焊接件和钣金件也存在同样问题,使生产成本提高,交付节点难以保证。为了满足生产现场的需求,开展了振动时效设备在飞机零件制造中的应用研究。

典型试验件振动时效试验

1. LD10数控加工件振动时效试验

某型机的一种零件采用数控加工,毛料为LD10自由锻件,CS状态。该零件在数控加工过程中,经常因加强筋断裂而造成报废。经分析认为,造成断裂的原因是锻件中存在的内应力和数控加工产
生的应力在加强筋处叠加后超过了抗拉强度。课题组在数控加工前就该零件的1件毛料进行了振动时效工艺试验。在随后的数控加工过程中,没有出现断裂现象。

2.前缘蒙皮振动时效试验

一批转包生产的前缘蒙皮在进行最后的切割工序后发生严重的扭曲变形,面临报废的结果。一旦报废,将面临重大经济损失。经分析认为,该批前缘蒙皮在生产过程中内应力很大,导致在最后的切割工序后因应力释放而产生严重的扭曲变形。


课题组采用振动时效工艺进行了试验。在第1次振动时效工艺试验后,蒙皮前缘母线直线度为8MM,回弹力较大,效果不太理想。经过5次改进后,蒙皮前缘母线直线度达到2MM,回弹力明显减小,但扭曲变形依然存在。根据第1次振动时效工艺试验的结果,课题组决定调整前缘蒙皮制造流程,振动时效工艺试验在化铣后切割前进行,因为此时零件尚未产生扭曲变形。前缘蒙皮第2次振动时效工艺试验后全部顺利交付。

采用振动时效工艺可消除及均化内应力,其作用不亚于人工时效,是解决铝合金机械加工变形难题的有效技术手段。进行振动时效及人工时效处理后,LD10铝合金的强度略有提高,塑性略有下降,冲击韧性略有提高,电导率基本不变,尺寸精度稳定性提高。

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