水至柔而至刚——航空工业中的充液成形

      飞机零件的形状越复杂，对钣金技术的要求就越高。相对于“硬碰硬”的传统冲压成形，充液成形使用液体（水或油）作为传力介质。液体的传力和润滑作用能够极大地提高成形能力，获得精度高、表面质量好的复杂零件。

      在纪录片《军工巡礼 非凡十年》第四集《强根铸魂》中，展示了中航工业西安飞机工业（集团）有限责任公司（简称“西飞”）钣金构件厂内的飞机零件充液成形过程。

      西飞所用的充液成形装备来自中国通用技术集团旗下的天津市天锻压力机有限公司 （简称“天锻”）。天锻始建于1956年，是中国重型数控液压机行业的冠军企业，市场占有率位居世界前三。

      充液成形仍然需要模具，但只需要“一半”的模具。根据充液方式的不同，可以分为被动和主动两种。

      被动式（上图a和b）是在凸模下行的过程中，液体从背面把板料紧紧地压在凸模上（液体压力可达上百个大气压），避免板料悬空，使板料的应力分布更加均匀，从而提高变形能力。

      主动式（上图c和d）是用液体压力向板料主动施压，把它压到凹模上成形。

       除了加工板类零件（上图），充液成形技术还可用于精密管件的加工（下图）。

       在上下模具的包围中，向管件内充入高压液体（压力高达数千个大气压），管件两端的冲头同时向内推进，使管壁向外膨胀，紧贴模具内壁，实现成形。

       相比于分两片加工再焊接成管件的传统工艺，管式充液成形（内高压成形）能够提高零件的力学性能，减轻重量，提高生产效率。

      充液成形是一类军民融合的技术，除了用于航空铝合金件的成形，在汽车轻量化方兴未艾的今天，充液成形在以铝代钢的汽车铝合金件加工上亦有重要应用。

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参考资料和素材来源

中央电视台. 《军工巡礼 非凡十年》第四集《强根铸魂》. （5:58开始）

https://tv.cctv.com/2022/10/17/VIDEJLcHWk7hT10YFG2oG1j9221017.shtml

中央电视台. 云上中国自主品牌博览会视频 天津市 天锻.

https://gongyi.cctv.com/2020/05/08/VIDEdLfjEZ1OJ5ZG1v01gxi6200508.shtml

王玲,崔丽,刘韬,张建民.复杂凸凹曲率飞机蒙皮充液成形技术研究与应用.航空制造技术,2017(21):80-84.

阿蒙.天锻在创新中腾飞.中国军转民,2019(11):22-27.