源于陶艺的金属赋形

飞速转动的拉坯机上,一团黏土在陶艺工人反复打磨下,逐渐形成一件精美的陶瓷品。在工业制造领域,工匠可以用旋压机将一块普通的金属板压制成重要部件。

这种类似于陶艺的金属加工方法,行业内称为旋压成形技术,是一种集“百家之长”的加工工艺。不同于焊接的“拼接”、铸造的“凝固”,旋压成形技术主要利用旋压机使坯料发生形变。

在科普旋压成形技术前,我们先来讲讲旋压机。旋压机由两部分构成,如同人的双手。加工时,“左手”使坯料发生旋转,“右手”对坯料进行施压,在“双手”的默契配合下,才能得到想要的部件。

旋压成形技术诞生之初,工人们利用棍棒等工具对坯料进行施压,之后又借助水力、蒸汽动力驱动旋压机设备。很长一段时间,这种技术并未命名。直到18世纪60年代末,德国一名科学家申请了世界上第一个金属旋压技术专利,该技术才有了专属名称。

如今,不断更新的旋压成形技术已成为高精尖领域不可或缺的加工工艺。汽车制造领域,该技术在轮毂制造方面得到广泛应用;航空制造领域,战机副油箱、进气道、滑轨等部件均由该技术制造而成;航天领域,火箭壳体、航空发动机喷口加工也与该技术息息相关。

旋压成形技术如此重要,必然有其独特优势,我们归纳为以下三点:

一是强度大。旋压成形属于整体成形技术,加工出的零部件没有母线焊缝,保持了坯料的完整性。有关数据显示,旋压成形后材料的强度和硬度比母材提高30%以上。

二是成本低。旋压成形技术无需对坯料进行切削加工,材料利用率高;对成形模具与加工设备要求简单,可大幅降低生产成本。

三是空间利用率高。与同等强度的零部件对比,旋压成形后的零部件体积小、重量轻,可以节省更多空间。此外,该技术还能检验出坯料冶炼过程中存在的一些缺陷。

近年来,旋压成形技术发展呈现出“百花齐放”的局面,有的国家将传感技术、高精度数控技术等引入旋压成形领域;有的国家则试图打造具有自动识别图纸、设计方案、优化工艺参数能力的“AI旋压”。放眼未来,旋压成形技术在军工领域应用前景广阔,其发展应用关系到武器装备制造的质量。

上图:金属旋压成形。

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