超大尺度整体构件精密成形技术的发展与展望

doi:10.1088/2631-7990/ab22a9

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2019年第1卷第2期

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Yuan S J, Fan X B. Developments and perspectives on the precision forming processes for ultra-large size integrated components. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 022002 (2019).

引用:

Yuan S J, Fan X B. Developments and perspectives on the precision forming processes for ultra-large size integrated components. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 022002 (2019).

超大尺度整体构件精密成形技术的发展与展望

doi: 10.1088/2631-7990/ab22a9

苑世剑^{1,2
,
,},
凡晓波^1
,

详细信息

1 School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, People’s Republic of China
2 School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, People’s Republic of China

刊出日期: 2019-12-05

摘要

为了满足新一代航天、航空、高铁和能源装备对高可靠性、长寿命和轻量化要求的大幅提升，迫切需求采用整体构件代替传统多块焊接结构。整体构件的应用带来大尺度、复杂形状和材料难变形等极端制造难题，对精密成形技术是巨大的挑战。本文综述了几种超大尺度极端成形技术的发展过程和未来展望，包括超大曲面薄壁板类构件液压成形、椭球壳体无模液压成形、超大环件径-轴复合轧制和钛合金复杂构件局部加载成形。分别介绍这四种技术的成形原理、关键工艺和变形控制机理，并给出了典型超大尺度整体构件的成形工艺和工业应用，如在国际上首次采用与构件等厚的薄板直接成形的3米级运载火箭整体箱底构件，以及由简单坯料轧制的直径16米整体环形件。讨论整体构件极端成形的发展趋势，给出未来发展极大尺度整体构件精密成形新技术的思路和发展方向。
关键词
作者简介
苑世剑教授是长江学者特聘教授、国家杰青、教育部创新团队/国防科技创新团队带头人。长期从事复杂薄壁结构流体压力成形的研究工作，提出基于高压流体介质加载控制应力状态的三维变形精确调控理论和方法，发明了复杂曲面薄壁结构复合加载流体高压成形技术，研制出具有完全自主知识产权的系列化数控装备，创立流体压力成形理论/工艺/装备一体化技术体系。研究成果在新一代运载火箭、载人飞船、飞机等高端装备中获得广泛应用，并成功应用于汽车关键构件的大批量生产。获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项；发表SCI论文200余篇，有关流体高压成形的SCI论文数在Web of Sciences数据库中世界排名第一；获授权发明专利60余项。主要学术兼职：国际塑性加工学会常务理事、中国塑性工程学会理事长、国家973计划制造和工程领域咨询专家、中国机械工程学会常务理事、中国汽车学会理事、《材料科学与工艺》主编、《塑性工程学报》副主编等。
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

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超大尺度整体构件精密成形技术的发展与展望

doi: 10.1088/2631-7990/ab22a9

苑世剑^{1,2,
,},
凡晓波^{1
,}

1 School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, People’s Republic of China

2 School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, People’s Republic of China

作者简介:

苑世剑教授是长江学者特聘教授、国家杰青、教育部创新团队/国防科技创新团队带头人。长期从事复杂薄壁结构流体压力成形的研究工作，提出基于高压流体介质加载控制应力状态的三维变形精确调控理论和方法，发明了复杂曲面薄壁结构复合加载流体高压成形技术，研制出具有完全自主知识产权的系列化数控装备，创立流体压力成形理论/工艺/装备一体化技术体系。研究成果在新一代运载火箭、载人飞船、飞机等高端装备中获得广泛应用，并成功应用于汽车关键构件的大批量生产。获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项；发表SCI论文200余篇，有关流体高压成形的SCI论文数在Web of Sciences数据库中世界排名第一；获授权发明专利60余项。主要学术兼职：国际塑性加工学会常务理事、中国塑性工程学会理事长、国家973计划制造和工程领域咨询专家、中国机械工程学会常务理事、中国汽车学会理事、《材料科学与工艺》主编、《塑性工程学报》副主编等。

刊出日期: 2019-12-05

关键词:

ultra-large size integrated components /

extreme forming /

hydroforming /

radial-axial ring rolling /

isothermal forging

摘要:

为了满足新一代航天、航空、高铁和能源装备对高可靠性、长寿命和轻量化要求的大幅提升，迫切需求采用整体构件代替传统多块焊接结构。整体构件的应用带来大尺度、复杂形状和材料难变形等极端制造难题，对精密成形技术是巨大的挑战。本文综述了几种超大尺度极端成形技术的发展过程和未来展望，包括超大曲面薄壁板类构件液压成形、椭球壳体无模液压成形、超大环件径-轴复合轧制和钛合金复杂构件局部加载成形。分别介绍这四种技术的成形原理、关键工艺和变形控制机理，并给出了典型超大尺度整体构件的成形工艺和工业应用，如在国际上首次采用与构件等厚的薄板直接成形的3米级运载火箭整体箱底构件，以及由简单坯料轧制的直径16米整体环形件。讨论整体构件极端成形的发展趋势，给出未来发展极大尺度整体构件精密成形新技术的思路和发展方向。

English Abstract

Yuan S J, Fan X B. Developments and perspectives on the precision forming processes for ultra-large size integrated components. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 022002 (2019).

引用本文:

Yuan S J, Fan X B. Developments and perspectives on the precision forming processes for ultra-large size integrated components. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 022002 (2019).

Yuan S J, Fan X B. Developments and perspectives on the precision forming processes for ultra-large size integrated components. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 022002 (2019).

Citation:

Yuan S J, Fan X B. Developments and perspectives on the precision forming processes for ultra-large size integrated components. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 022002 (2019).