飞机超薄铝合金钣金零件成形技术探析

飞机超薄铝合金钣金零件成形技术探析

李杰，金妍，吴华东，邹程

沈阳飞机工业(集团)有限公司,辽宁沈阳，110034

摘要：为保证飞机超薄铝合金钣金零件成形技术可以正常运转，本文首先详细分析飞机超薄铝合金钣金概论，并且结合飞机超薄铝合金钣金成型技术问题，最终总结出飞机超薄铝合金钣金成型技术应对策略。

关键词：超薄铝合金；成型技术；金属毛料；残余应力

近几年，我国飞机制造技术不断创新和优化，为飞机内部结构上安装许多先进设备以及金属零部件，提高飞机运转性能与飞行安全性，但是越来越多的零部件导致飞机基础重量不断增加，针对此种现状必须选择更适合的生产与制造材料降低飞机重量，并且在内部结构设计上使用大量超薄铝合金零部件。

一、飞机超薄铝合金钣金概论

飞机超薄铝合金钣金零件成型技术实施过程中，钣金零部件成型则是对飞机设备所需要的薄板、薄型内壁材料以及管道材料等金属毛料增加相应的制造外力，致使金属毛料在设备制造和模具的共同作用下产生内部形变应力，等待达到一定形变内力参数之后，金属毛料则会产生相应的结构塑形形变，最终获得飞机设备所需要的薄铝合金钣金零件。

飞机设备超薄铝合金钣金生产工艺有别于传统机械制造的钣金生产工艺，此种生产现状主要由于飞机自身结构特点与生产方式所决定，其中超薄铝合金钣金零件能够构成飞机外部框架和形态结构，加上零部件尺寸大小、外部形态、生产材料等方面具有明显的差异性，所以外部条件十分复杂的零部件在生产与制造环节上，对于零部件重量控制和使用寿命具有极高的水平要求，一旦加工模式选择不当则会导致零部件加工难度增加。

二、飞机超薄铝合金钣金成型技术问题

（一）材料加工成型工艺

飞机超薄铝合金钣金成型主要通过材料外部结构的塑形进一步完成，因此铝合金材料的基础塑形越高，进行冷处理形变加工的性能则越高，材料最终呈现的成形性能则越好。由于飞机超薄铝合金钣金材料的结构塑形形变，主要通过金属结构体内部晶体排列结构进一步实现材料滑动，因此以上成型工艺则是金属材料形变的主要加工模式。其中飞机超薄铝合金钣金属内部晶格之间滑动结构面数量越多，所加工的材料形变总量则越大，因此如果材料加工成型工艺性越高，则越可以适用于外部结构比较复杂的零部件成形[1]。

飞机超薄铝合金钣金成型生产过程中，在相同成型状态下，如果所需要的加工材料厚度越小，金属材料内部晶体物质之间滑动结构面则越少，金属材料形变总量则越小，其材料成形的工艺技术则越差，因此此种金属材料成型技术一般适用于材料内部结构简单的零部件。但是如果生产材料过薄，材料一旦过度形变，则会在生产与制造环节上，金属材料受到巨大压缩部位失去材料稳定性产生明显褶皱问题，所以，飞机超薄铝合金钣金零件成型工艺以及厚度较高的金属材料成型工艺相比较具有极高的差异性问题。

（二）热处理影响

通常来说，如果材料内部结构较厚，金属材料的基础抗形变能力则越强，此种材料现状导致残留的处理应力不会导致材料在制造上产生形变问题，即使产生形变问题也比较微弱，但是飞机设备如果使用超薄铝合金钣金零件则会产生明显制造区别，由于材料自身太薄，其材料刚性则大幅度降低，金属材质的基础抗变形能力大幅度降低。所以此种材料对于残余应力参数的变化十分敏感，只要在生产环节上产生应力变化，则会对超薄铝合金钣金的形变问题十分明显。除此之外，由于超薄材料的结构刚性较差，在运输过程中一旦被忽视，材料则会产生明显的折痕。

三、飞机超薄铝合金钣金成型技术应对策略

对于企业某型号系列的飞机设备超薄材料结构零部件生产现状进行详细分析，在飞机超薄铝合金钣金成型方面存在着许多问题与不足，所以根据企业现有的加工条件和专业技术手段，只有在现有传统加工工艺方式的选择上，通过大量专业技术试验进行详细探索，寻找出适合的加工工艺以及参数，确保在钣金成型研究阶段以及飞机结构件生产可以满足标准方案设计状态[2]。

（一）更新钣金成型设备

1.钣金成型设备

在飞机超薄铝合金钣金生产与制造环节上，钣金成型设备是钣金材料加工与成型生产环节上十分重要的辅助加工仪器，因此钣金成型设备的主要功能则是对金属材料技术加工和原材料储存，并且该设备在实际操作环节上还具有一定形成技术功能。该设备在运转过程中设备具有优势则是携带无齿的收放模型设备，因此该设备不仅可以对成型工具零部件的边缘材料进行收放，还可以对生产零部件具体位置材料投入也能够进行储存和释放，以此保证金属材料成型之后，对于双曲线零部件的曲线位置材料进行合理收放操作。

但是现有的钣金成型设备只能够对零部件边缘材料进行原材料收缩，并没有放料基础功能，更不能在零部件内部结构进行合理收缩。所以钣金内部结构件进行形成操作过程中，钣金成型设备能够对已经成形的零部件进行结构辅助和参数调整，以此不断提高零部件成形效果。因此针对此种现状需要积极更新钣金成型设备，充分结合超薄材料成型参数和数据，解决飞机超薄铝合金钣金零件成形技术可能产生的问题和不足。

2.数控折弯设备

数控折弯设备是钣金零部件弯折的专业设备仪器，因此该设备实际运转过程中需要将钣金零部件所生产的几何参数输入计算机系统，并且通过专业技术操作实现零部件的结构弯折、成形操作。除此之外，飞机超薄铝合金钣金弯折零部件的结合尺寸数据虽然有设备保证，但是实际运转过程中仍然需要收集不同材料、生产批次、生产数据等情况进行压力控制，以此作为基础条件积极调整数控弯折工艺参数。但是现有的数控折弯设备老化严重，设备所产生的故障率极高，所以使用该设备进行零部件加工时，其零部件尺寸精度和质量水平无法有效保证，并且零部件加工需要消耗大量的时间和精力[3]。

（二）减少热处理形变问题

飞机超薄铝合金钣金进行热处理时，由于材料内部组织的转变会导致材料产生明显的形变问题，所以实际开展飞机超薄铝合金钣金材料热处理时，需要选择正确的技术操作方式，致使零部件热处理形变量达到最小，以便于有效消除热处理形变问题。

第一，飞机超薄铝合金钣金实际生产零部件安装框架时，应根据零部件外部形状，科学、合理安装生产卡片、捆绑，为保证金属材料捆绑力度始终，需要将生产零部件进行安装，但是生产工件在高温环境下安装在硝盐凹槽中，材料会软化，如果安装力度过大，则会在材料捆绑位置上产生明显的变形问题，无法消除。

第二，为减少热处理形变问题，需要降低金属零部件放置硝盐凹槽时，生产液体对于金属零部件的阻力参数，由于零部件安装凹槽时，硝盐熔液的基础密度较大，所产生的液体阻力也会降低，所以零部件安装位置方向有利于凹槽液体的流动，减少零部件进入凹槽液体的阻力，避免零部件产生形变。

结束语：

由此可见，飞机制造和生产过程中，超薄铝合金钣金零件想要正常制造，应通过钣金制造设备的更新、热变形生产控制、材料结构拉伸处理等技术处理，结合技术人员正常操作，才能保证飞机超薄铝合金钣金零件成形技术正常操作，有效完成飞机零部件型号生产任务，为飞机的正常生产打下了坚实的生产基础和技术支持。

参考文献：

[1]武磊,蒙义都,罗蒙足,古斌,李倩韵,杨丹.3105铝合金超薄带材表面“黑带”分析[J].轻合金加工技术,2022,50(05):44-47.

[2]张群威,陈桂华.超薄铝合金胶粘接及激光焊接工艺研究[J].精密成形工程,2022,14(02):138-142.

[3]王春桂,赵运强,邓军,董春林,尤佳庆.2024-T4超薄铝合金机器人搅拌摩擦焊接头组织及力学性能[J].焊接学报,2021,42(10):49-54+100-101.