機翼更堅固的秘訣,居然是用金屬彈丸向它「開炮」?
法律顧問:趙建英律師
你是否驚嘆,《舌尖3》上章丘鐵鍋的成型過程,成百上千次的敲打,讓燒紅的鐵塊變得薄而強韌。你是否知道,我們經常乘坐的大型飛機,組成兩個翅膀的機翼壁板,也是用類似的加工工藝製造出來的。
當然,這種被稱為「噴丸技術」的高端工藝,比章丘鐵鍋的製作技藝要複雜的多。二者的共同特點是通過高速擊打加強抗疲勞性,增加強度。不同的是,鐵鎚變成了小小的彈丸,直徑不超過一厘米,鐵金屬變成了性能更加優異的合金原材料。而成品則是韌性、強度要求極高,形狀十分複雜的大型機翼壁板。
如此厚的合金原材料,在成百上千個彈丸的高頻率高速衝擊下,變成堅硬、外形複雜且非常輕薄的蒙皮,最終與骨架組合在一起,最終形成一個完整的機翼,托舉飛機在萬米高空飛翔。這是不是很神奇?
那麼我們為什麼要用噴丸技術來加工機翼壁板呢?首先我們需要了解下飛機機翼壁板這一特殊零件。
飛機機翼是典型的薄壁型結構,主要由蒙皮和骨架組成。如果把飛機比作鳥兒,蒙皮就是羽毛,包裹著飛機的骨架,形成流線型的外表面。它必須具有流暢的外形,才能減少阻力;它必須十分輕薄,做到十幾毫米甚至幾毫米,才能有效載重,托舉飛機飛得更高;它還必須十分強韌,才能承受飛機在高空做出的各種騰挪扭轉的動作。
傳統加工機翼壁板,通常採用數控整體銑切的方式,並適當配合機械壓彎方式。整體銑切壁板複雜外形會浪費掉大量的材料,機械壓彎則容易影響壁板性能,質量控制難度很大。而今,國內外航空製造企業均採用噴丸成型技術進行機翼壁板加工。
一是成本低,不需要模具,節省原材料,場地佔用少。
二是品質高,在不斷地「擊打」使零件表層更加緻密,猶如給零件增加了一層保護膜。
三是應用範圍廣,多麼複雜的外形,在電腦程序下,小小彈丸都能精確定位擊打,有效解決金屬零件加工變形、焊接零件變形等問題。
經過噴丸加工的零件的疲勞壽命與原來相比可以提高數十倍,抗疲勞強度和耐腐蝕性大大增強。
噴丸的介質我們通常稱為丸料,種類很多,包括切割絲鋼丸、滲碳鋼丸、硬鑄鋼丸、陶瓷丸等等。在飛機製造領域,噴丸成型一般使用滲碳鋼丸和硬鑄鋼丸,噴丸強化工藝主要使用硬鑄鋼丸和陶瓷丸。
噴丸的加工過程非常有趣。在一個專門的加工設備中,彈丸從丸料箱通過噴槍噴出,以高速撞擊零件表面,然後通過回收系統,經過篩分裝置篩除不合格彈丸,再返回到丸料箱進行重複利用。
為了給國產飛機插上更強悍更輕盈的翅膀,中國航空工業的科技人員們仍在努力,預應力噴丸、超聲噴丸、高壓水噴丸、激光衝擊噴丸等更先進技術必然會在不久的將來,發揮更大的作用。
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來源:航空工業
資料源:航空工業西飛、航空工業影像中心
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