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國內航空緊固件現狀及發(fā)展趨勢

2020-09-11

航空發(fā)動(dòng)機因其工業(yè)技術(shù)要求之高而被譽(yù)為“皇冠上的明珠”。其中，航空發(fā)動(dòng)機緊固件作為“明珠”體內的紐帶，也因其高壓、高溫、高強度的使用環(huán)境要求，使得其性能及技術(shù)要求相對其他緊固件而言有更多的特殊性，更高的安全性和可靠性。因此，美、英等科技大國紛紛將航空發(fā)動(dòng)機緊固件作為一種基礎科學(xué)，投入大量資金進(jìn)行研發(fā)。國內航空領(lǐng)域，隨著(zhù)兩機重大專(zhuān)項的落地實(shí)施，正式開(kāi)啟了航空發(fā)動(dòng)機專(zhuān)業(yè)化發(fā)展的道路，為后續各項專(zhuān)業(yè)技術(shù)發(fā)展及基礎學(xué)科研究開(kāi)創(chuàng )了更好的發(fā)展條件。

航空發(fā)動(dòng)機上主要緊固件產(chǎn)品有各種類(lèi)型的螺栓、帶鍵螺樁、自鎖螺母、螺套、銷(xiāo)釘、管路件連接件等。相對于緊固件大家族來(lái)說(shuō)，航空發(fā)動(dòng)機上使用的緊固件種類(lèi)比較集中，但由于其工作環(huán)境的限制，此類(lèi)緊固件特別是熱端緊固件的使用性能要求較高。

國內的航空發(fā)動(dòng)機緊固件制造廠(chǎng)商眾多，主要分散在航空、航天領(lǐng)域及部分民營(yíng)企業(yè)，各廠(chǎng)商之間相互獨立，產(chǎn)品覆蓋重疊，主要以生產(chǎn)制造為主，沒(méi)有研究與制造相結合型基地。國內航空發(fā)動(dòng)機零部件公司大多屬于由航空發(fā)動(dòng)機主機廠(chǎng)分立出來(lái)的從事緊固件和中小零件生產(chǎn)的分子公司，各廠(chǎng)家之間的工藝制造水平、技術(shù)狀態(tài)管理水平、檢測試驗能力參差不齊，沒(méi)有形成一個(gè)集研究與制造相結合的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)基地，不利于開(kāi)展航空緊固件的技術(shù)研究和發(fā)展。

1.高溫高強度螺栓、螺釘
GH4169等材料的螺栓、螺釘是目前航空發(fā)動(dòng)機上應用最為廣泛的高溫高強度緊固件，該類(lèi)零件經(jīng)熱處理后抗拉強度達到σb≥1250Mpa，而這類(lèi)高強度緊固件其螺紋溫滾加工技術(shù)是研究和發(fā)展的方向。

2.拉緊螺栓
發(fā)動(dòng)機渦輪螺栓、高精度細長(cháng)拉緊螺栓，該類(lèi)緊固件是航空發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵、重要承力件。該類(lèi)緊固件一般采用鍛件毛坯加工而成，材料以高溫合金、鈦合金為主。此類(lèi)零件除了有高溫、高強度、高精度使用性能要求外，還具有細長(cháng)軸類(lèi)零件的結構形式及要求。該類(lèi)零件的加工難點(diǎn)主要在高強度螺紋滾壓、細長(cháng)軸加工變形控制等方面。

3.帶鍵鎖緊螺樁、螺套
帶鍵鎖緊螺樁、螺套，該類(lèi)緊固件是近幾年新發(fā)展起來(lái)的航空緊固件連接技術(shù)，此項連接技術(shù)主要是從傳統的過(guò)盈螺紋加鎖片的組合連接方式轉變?yōu)殇N(xiāo)鍵鎖緊方式，使其裝配鎖緊結構更緊湊、更合理、防松更可靠。

4．高溫合金自鎖螺母
自鎖螺母，以前該類(lèi)緊固件形式比較單一，以合金鋼和不銹鋼材料為主，隨著(zhù)航空發(fā)動(dòng)機技術(shù)的不斷進(jìn)步，現在的發(fā)動(dòng)機緊固件自鎖螺母多以高溫合金材料為主，自鎖變形形式有兩點(diǎn)、三點(diǎn)、四點(diǎn)、開(kāi)直槽、開(kāi)斜槽等收口形式，執行的標準有HB、GJB以及各研制型號的專(zhuān)用技術(shù)標準。

5．特種自鎖螺母
隨著(zhù)國內外先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機技術(shù)水平的逐步提升，需要更可靠、更簡(jiǎn)潔、更輕的主軸轉子緊固件，用來(lái)緊固高速旋轉主軸上的零件。這種高速旋轉主軸上的特種自鎖螺母，直徑、厚度比一般為4：1、6：1、10：1，該類(lèi)特種自鎖螺母的自鎖變形區短，工藝成型難，對材料的熱處理控制、冶金質(zhì)量、自鎖穩定性等要求很高。因此，該類(lèi)緊固件的技術(shù)難點(diǎn)在于制造加工工藝、試驗技術(shù)、檢驗技術(shù)等方面，并需裝配專(zhuān)用設備、試驗工裝、檢驗工裝等。

隨著(zhù)航空發(fā)動(dòng)機技術(shù)的迅速發(fā)展，航空緊固件類(lèi)零件已經(jīng)發(fā)展成為了一個(gè)龐大的產(chǎn)品體系，為了滿(mǎn)足航空發(fā)動(dòng)機的更高性能的要求，未來(lái)的航空緊固件存在以下趨勢：

1. 研制周期越來(lái)越短
從目前的發(fā)展趨勢來(lái)看，航空發(fā)動(dòng)機的研制周期越來(lái)越短，遂與之配套的相關(guān)零部件產(chǎn)業(yè)的研制周期被壓縮得越來(lái)越短，這需要更大的研發(fā)投入、技改設備等資源投入。

2. 產(chǎn)品性能要求越來(lái)越高
航空發(fā)動(dòng)機的使用性能要求越來(lái)越高，同理，對航空緊固件的性能要求也在逐步提高，來(lái)滿(mǎn)足越來(lái)越復雜的使用環(huán)境，新型緊固件的技術(shù)研發(fā)也逐步發(fā)展起來(lái)。

3. 進(jìn)一步的輕量化，新材料、新技術(shù)的應用
從經(jīng)濟使用性角度來(lái)講，現代化的航空發(fā)動(dòng)機及飛機的重量要求越小越好，如鈦合金、復合材料等新材料的研發(fā)使用將整體的提高航空緊固件的技術(shù)水平，降低發(fā)動(dòng)機的重量。

4. 智能制造等關(guān)鍵制造技術(shù)的應用
智能制造技術(shù)的發(fā)展，將有效推進(jìn)航空緊固件制造技術(shù)的提升，在未來(lái)的生產(chǎn)廠(chǎng)房?jì)?，柔性生產(chǎn)線(xiàn)、機械臂、智能化制造中心等將會(huì )成為標配，整體的提高航空緊固件的制造水平。

航空緊固件是一個(gè)市場(chǎng)前景廣闊、具備發(fā)展潛力的產(chǎn)業(yè)，由于航空發(fā)動(dòng)機的配套生產(chǎn)周期越來(lái)越短，在航空發(fā)動(dòng)機行業(yè)內建設緊固件專(zhuān)業(yè)化研發(fā)生產(chǎn)基地也變得尤為必要。在國內航空緊固件復雜的分布大環(huán)境下，集中優(yōu)勢資源，快速適應智能化制造、制造服務(wù)化、綠色制造等發(fā)展趨勢，開(kāi)展智能制造技術(shù)研究，打造一個(gè)航空緊固件專(zhuān)業(yè)化“智能制造研發(fā)基地”，將會(huì )為航空發(fā)動(dòng)機技術(shù)的整體發(fā)展起到積極助推作用。

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