航空铝合金特种成形方法

航空铝合金常规成形方法包含铸造，锻造，焊接，挤压，轧制等方法。然而，随着航空铝合金应用范围的不断扩大，航空结构件日渐复杂，各种特种成形方法不断出现。今天，材料+小编带你来盘点航空铝合金特种成形方法的各种方法。

爆炸成形

炸药可以释放巨大的能量，虽然大多数炸药的爆炸都带有毁灭性，但如果合理的利用炸药的能量就可以制造我们需要的产品零件。

常用爆炸成形法方法是模具和工件都浸没在水中，金属板材由一环形夹固定在模具内，将模具形腔内的空气抽去使其成为真空状态，炸药放置在工件和形腔之间。同时炸药与工件保持一定的距离，炸药放置在深水里面，爆炸时产生的冲击波通过水传到工件，并使工件在模具形腔内成形，这种高能率成形方法还能用于厚度比较大的板材。

如北美航空公司用爆炸加工法生产了“土星”宇宙火箭助推器用的直径10m(33ft)的2014铝合金球形封头瓜瓣零件，航空通用动力公司也用此法生产了厚度为3.175mm(0.125in)直径1371mm(54in)的AMS6434高强度钢封头。中国研制了最大厚度40～50mm、直径3m的大形封头。

金属爆炸加工引人注目之处在于：能源不受限制，设备投资少，应用非常广泛。

譬如，可以把炸药做成各种形状，以适应待成形零件轮廓所需要的爆炸压力分布。可以方便

地改变炸药的放置位置或选用不同品种的炸药将压强从几千兆帕降低到一般压力加工的数值。如果要求增大能量，只须增加炸药量即可。爆炸成形示意图如下所示：

爆炸成形周期长，适合尺寸较大且不尽相同的小批量零部件的生产。爆炸成形的模具可以选

用便宜或易成形材料，但也可以制成可长久使用的模具，模具材料包括：铝、木材、混泥土、塑料铁和钢。如果用弹性模量低的材料（如塑料）制作的模具，在成形过程中将大大降低金

属板的回弹量，从而保证成形工件更高的精度。

炸药的用量取决于系统类型和成形部件所需的压力大小，爆炸时所产生的冲击波向各方向传播，而大部分冲击波的能量没有被工件吸收。

另外有一种罐装弹药或桶装弹药的密闭系统，这种系统通常用于制造比喷射系统更小的零件，所有的能量都作用在模腔的内壁上，罐装弹药所释放的能量迫使金属板材按照模腔内壁形状

成形。

使用爆炸成形时，安全很重要，特别是在密闭系统中，所以模具失效是一个需高度关注的问题。

电液成形

电液成形也称放电成形，是航空铝合金钣金成形中一种比较独特的高能成形工艺，该成形过程的能量由细金属线的燃烧来提供，该成形工艺适用于相对较小的成形零件。

制造过程中用环形夹将金属板材毛坯固定在模具顶部，将板材下部的模腔抽成真空状态，金属丝熔化后，存储在电容内的电能就通过电极和导线放电，通过水产生的冲击波将工件压至模腔内成形。

电液成形产生的冲击波能量相对较小，产生的冲击力也较小，所以适合用于薄板的成形，每放电一次，连接两电极的电线就需更换一次，这种成形方法的生产效率都比较低。

电磁成形

电磁成形是通过磁力激增来成形板材，是一种常用的高能成形工艺，电磁成形也被称作磁脉冲成形。

其成形原理是：将通电线圈放置在靠近板材的地方，连接两电极的通电线圈中电流发生骤变，于是在线圈周围就会产生磁场，当导体处于变化的磁场中时，该导体内部将会产生电流。

由于导电工件与通电线圈距离很近，而通电线圈所产生的磁场发生变化，于是工件内部就产

生了涡电流，工件内部的涡电流又产生与线圈磁场相排斥的磁场（可参考楞次定律），该排

斥力作用在工件上并使其成形。

通电线圈可以根据所期望的效果放置在工件内表面，也可放置在工件上表面。许多电磁成形

用来扩大管道管径或扩大管道某个部位的管径，该成形方法一般用于成形较薄的钣金零件，

如航空结构中常用的管形件。

液压成形

液压成形也被称为“内高压成形”，它的基本原理是以管材作为坯料，在管材内部施加超高压

液体同时，对管坯的两端施加轴向推力，进行补料。在两种外力的共同作用下，管坯材料发

生塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件。

板材液压成形是采用液体作为传力介质，代替刚性凸模或者凹模，使金属板材在压力作用下

贴模，加工所需形状曲面零件的成形工艺。由于液体的运用，使得成形压力均匀，零件回弹小，表面质量和尺寸精度高，模具成本低。因此，液压成形得到广泛的适用。

1、管材液压成形技术

管材液压成形技术，也叫内高压成形技术，它是将管材置于模具中，利用管材内部充入的混合液体产生的压力，使材料膨胀最后流入模具内。

2、橡皮囊液压成形

橡皮囊液压成形原理是橡皮隔膜将高压液体和板料分隔开，省略了另外一个半模，充入的高压液体将橡皮隔膜胀形，其胀形压力使板坯贴模成形。瑞典 Avure 公司根据此技术研制了Quintus 橡皮囊液压机，它采用钢带缠绕增强技术，减轻了成形机框架的重量，增强了液室的强度，其成形压力为 80~140MPa。

3、液压拉深成形

液压拉深成形是采用高压液体介质代替刚性模具，使板材在液体介质压力作用下贴模成形为所需零件。欧美、日本等国家开展此技术较早，并应用于航空发动机、运载火箭整流罩等复杂零件成形中。如日本的 AMINO 公司采用此技术生产了飞机唇口和铝合金车身零件。

与传统的冲压工艺相比，液压成型工艺在减轻重量、减少零件数量和模具数量、提高刚度与强度、降低生产成本等方面具有明显的技术和经济优势，在航空、航天等领域，减轻结构质量以节约能量是人们长期追求的目标。液压成形是实现结构轻量化的一种先进制造技术。

对于空心变截面结构件，传统的制造工艺是先冲压成形两个半片，然后再焊接成整体，而液压成形则可以一次整体成形沿构件截面有变化的空心结构件。

与冲压焊接工艺相比，液压成形技术和工艺有以下主要优点：

减轻质量，节约材料。对于汽车发动机托架、散热器支架等典型零件，液压成形件比冲压件减轻20%～40%；对于空心阶梯轴类零件，可以减轻40%～50%的重量。