電磁脈沖成形技術新進展及其在飛機蒙皮件制造中的應用*

崔曉輝，周向龍，杜志浩，喻海良，陳保國

（1.中南大學輕合金研究院，長沙 410083；2.中南大學機電工程學院，長沙 410083；3.中南大學高性能復雜制造國家重點實驗室，長沙 410083；4.中國商飛上海飛機制造有限公司，上海 201324）

隨著我國高速列車、大型飛機、新一代戰機、大運載火箭對整體式、高精度、輕量化結構件的要求增加，板材零件將進一步向大尺寸、薄壁、深腔、復雜曲面以及難變形材料等方向發展。采用高性能輕質合金的大型整體薄壁構件是航空、航天、交通運輸等減輕質量、提高承載能力極限的主要技術方向。例如，飛機機體減重5kg，可增加飛機有效商載50kg；戰斗機為了提高機動性能和航程，結構質量系數從三代飛機的32%～34%降低到四代機的27%～28%[1]；汽車減重10%，降低油耗8%，減少碳排放13%[2]。因此，輕量化已成為科技領域先進制造技術的重要發展方向。

實現輕量化的兩個主要途徑分別為：結構途徑和材料途徑。結構的發展趨勢為采用薄壁高筋、空心變截面和整體輕量化的結構；而材料更多采用鋁合金、鎂合金、鈦合金等輕質材料。在眾多的輕量化材料中，鋁合金具有良好的耐蝕性、可焊性、低密度和高強度等特點，在航空航天等行業中得到了大量的應用。但是鋁合金的變形性能較差，主要表現在兩個方面：（1）沖壓成形時金屬流動不均，容易產生起皺、破裂等缺陷，這造成傳統沖壓工藝得到的鋁合金成形極限遠低于鋼材；（2）鋁合金的彈性模量只有鋼材的1/3，這導致零件卸載后回彈量遠大于鋼材，并難以控制成形精度。……