形象直观地控制安全生产细节——访北京航星机器制造有限公司技安环保部部长张海涛

安全目视化管理是通过安全色、标签、标牌等方式,明确人员的资质和身份、工器具和设备设施的使用状态,以及生产作业区域危险状态的现场安全管理方法,因其具有直观、透明、易懂等特点,可以更好地促进员工理解、执行各项安全管理工作内容,目前已被广泛应用于很多企业的安全生产实践之中。针对企业如何开展好安全目视化管理以提高安全管理水平等相关问题,本刊采访了北京航星机器制造有限公司技安环保部部长张海涛。

北京航星机器制造公司车间制造执行系统应用案例分析

由于近些年国际局势的动荡,国家从安全布局和战略考虑,加大了对我国军工企业的投入,对军工产品的需求越来越大,这给北京航星机器制造公司等航天军工企业带来了新一轮的机遇和挑战,急需进一步扩大生产能力、提高生产效率、加强生产管理.

机器人在航天装备自动化装配中的应用研究

通过阐述航天装备传统人工装配方式的不足,提出了工业机器人装配方式的重要价值。简要介绍了工业机器人在国内外航空领域的应用现状,分析了航天装备在机械机构、系统组成、产品种类细分程度等方面的特点;针对航天装备装配过程中效率较低的工序,提出了工业机器人应用的研究思路与方向,并列举了需要突破的4项关键技术。最后,对机器人在航天装备自动化装配应用中的发展方向和趋势进行了展望。

航天智能制造系统构建探讨

智能制造是制造技术与人工智能融合发展的综合学科,适用于批量小、品种多为鲜明特点的航天产品生产。本文从分析航天行业制造特点入手,解析航天行业智能制造系统架构,分类总结、讨论与航天行业智能制造相关的关键技术,为推动智能制造技术在航天行业的发展提供一定的参考借鉴。

飞航产品制造与物联网的整合——供应链的智慧管理

2009年美国提出了"智慧地球",中国提出了"感知中国"。随后,物联网思想热潮正逐渐转变为企业和政府行为,对全球未来发展将可能产生深远影响。政府和企业都正在尝试用一种更加智慧的方法来促进社会各条供应链的发展,以提高交互的灵活性、明确性、效率和响应速度。三院致力于建设国际一流的飞航技术研究院,二三九厂致力于建设一流的飞航总装厂,一流就要建设起基于总体和总装总调的供应链信息化平台,将飞航产品的技术研究、制造集成装配与物理系统结合,以提高整体过程的柔性和灵敏度,实现飞航产品制造供应链的智慧管理。

TiAl基合金格栅结构预制空位拉制成形研究

为解决TiAl基合金板材制备困难、成形性能差以及难以采用传统方法制造格栅结构的问题,采用预置空位拉制成形方法制造TiAl基合金格栅结构。在烧结温度1150℃、烧结压力30 MPa、保温时间2 h条件下,通过预合金粉末热压烧结工艺制备TiAl基合金。TiAl基合金板料预制空位拉制成形温度为990℃,应变速率为0.001 s^(-1)。结果表明,随着板材变形长度增加,空位形状变化为纵向菱形→正方形→横向菱形,空位沿板材分布比较均匀,与模拟结果相符;板材最大拉应变位置由空位圆角处转移到空位交叉处,最大拉应变值为0.5。当TiAl基合金预置空位板材变形长度最大达到89 mm时,变形区伸长率为112%。

Mg/Al双金属固相复合界面特征与性能

Mg/Al双金属层状复合材料因兼具镁合金低密度和铝合金耐腐蚀的特性,在轻量化与高性能成形制造方面应用需求巨大.而金属材料接触面在固态下直接结合的双金属固相复合工艺,因避免了液–液复合或液–固复合中氧化、夹杂等缺陷对复合材料性能的影响,在双金属复合技术中具有显著的优势.为阐明Mg/Al双金属固相复合过程中热变形条件对复合界面特征和性能的影响规律,开展了变形温度300~430℃、应变率5×10^(-3)~1 s^(-1)和变形量20%~40%条件下的热压缩复合实验,采用扫描电镜、能谱仪和维氏硬度仪获得了复合界面的微观形貌、元素和硬度的分布规律.结果表明:随着应变率降低、变形量增加和变形温度升高,元素扩散时间增长、扩散能力增强,过渡区总厚度增加,形成了Mg_(17)Al_(12)相和Al_(3)Mg_(2)相组成的高硬度金属间化合物层.在此基础上,通过建立金属间化合物层的厚度演化模型,结合双金属冶金结合的临界变形量计算公式,构建了Mg/Al双金属复合界面特征随热变形条件演化图.计算结果说明:较高温度(>400℃)和较高应变率(~1 s^(-1))的变形条件在保证Mg/Al双金属冶金结合同时,可以抑制金属间化合物层的出现和长大,从而有助于良好复合界面的实现.

薄壁舱体构件电子束焊接变形模拟分析与优化

大型、多焊缝的薄壁类航天舱体构件在电子束焊接后,存在焊后变形校正难的问题,模拟计算可以预测变形趋势并优化焊接工艺以获得最小变形量。该文对铝合金航天用舱体结构进行了焊接过程的数值模拟,采用平板结构进行了有限元模型的建立与校核,对舱体结构进行了建模,研究了焊接顺序、焊接工艺参数对焊后最大变形量的影响及构件焊后变形趋势。结果表明,构件整体弯曲变形,优先焊接2条纵缝会导致较大的变形量,热输入越大,构件焊后变形量越大。在达到6 mm熔深时,采用高焊接速度35 mm/s及较小的功率5.4 kW可以获得最小的焊接变形,为0.35 mm。该文为薄壁大型舱体结构焊接工艺参数优化提供了依据。

航天新型高性能材料的研究进展

文摘综合介绍了国外航天新型高性能轻质金属合金、复合材料、特种功能材料、石墨烯材料和超材料的研究与应用现状,重点介绍了我国航天新型高性能材料的研究成果,并提出了航天新型高性能材料的发展趋势。

退火温度对5B06铝合金电弧增材制造组织与力学性能的影响

采用了不同退火温度对5B06电弧增材制造结构件进行了后处理工艺试验,并对退火热处理后材料的组织与力学性能进行了分析与研究。结果表明：5B06铝合金电弧增材组织为铸造组织,平均晶粒尺寸约为40～80μm,晶粒的形态分布不均匀,层间搭接部位为柱状晶,层内部为等轴晶,组织特征具有明显的各向异性。250℃以下退火对5B06电弧增材制造材料强度影响不大,但能使其塑性提高;280℃以上退火使5B06电弧增材制造材料强度与塑性明显降低,原因是晶粒的长大以及第二相质点聚集与球化。

超声冲击电弧增材制造钛合金零件的各向异性研究

电弧增材制造钛合金构件中容易形成粗大柱状晶,导致组织和力学性能的各向异性,为了解决这一问题,拟采用超声冲击与电弧增材制造相结合来改变内部组织以实现性能的优化。研究发现,超声冲击能够使钛合金沉积层内部的粗大柱状晶转变为细小等轴晶。同时,其抗拉强度各向异性百分比由12.5%缩减为1.5%。超声冲击促进了沉积层的位错增殖及迁移,造成晶粒破碎的同时增多了形核质点。这些新增质点改变了形核环境,提高了变形储能,在后续沉积层热作用下通过回复再结晶和相变形成细小的等轴晶。

大型薄壁空心构件精密校形工艺研究

针对航天领域大型薄壁空心构件在连续热挤压过程中产生的不良变形问题,提出了充压镦形精密校形工艺。以具有轴向弯曲缺陷的单腔和多腔铝合金挤压件为研究对象,首先,利用有限元仿真探索了关键工艺参数对校形结果的影响,确定了校形后误差值与校形压缩量之间的变化关系。在此基础上,根据校形产品形状设计充压镦形模具,开展空心构件精密校形试验。结果表明,经充压镦形校正后的空心构件具有高度形状精度,满足生产制造标准。充压镦形技术不仅可用于单腔大型薄壁空心构件的精密校形工作,而且可适用于铝合金大尺寸异形多腔构件,有助于满足未来空心构件制造中多样化型号所带来的高效率和高精度要求。

热处理对激光选区熔化增材制造TA15钛合金组织与性能的影响

采用选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术制备了TA15钛合金试样,研究了不同热处理制度对SLM成形TA15组织及性能的影响,结果发现随着热处理温度从750℃升高到1000℃,组织变化为:细针状α’+弥散颗粒状β相→粗化α’/α相+弥散颗粒状β相→细层片状α相+岛状β相→细层片状α相+连续β板条→显著粗化的(α+β)相→魏氏集束状(α+β)相。退火后试样抗拉强度下降但延伸率上升,且横纵方向试样力学性能的各向异性得到明显改善。

冷却速率对激光增材GH4099合金中显微组织及性能影响研究

目的研究不同冷却速率下增材制造GH4099合金显微组织及相关力学性能的演化规律,通过调控合金在中高温温度区间内的停留时间优化合金弥散分布的第二相组织,进而提升合金硬度。方法分别利用高温热处理炉对合金进行固溶及后续冷却热处理;利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段分析合金打印态和不同冷速热处理态显微组织的演变规律,重点分析冷却过程中形成的弥散分布的碳化物和强化相;利用维氏硬度计分析合金的显微硬度,并与其显微组织信息相对应。结果在打印态合金中,存在基于位错的亚结构,且并未发现弥散分布的强化相,其硬度相对较高。固溶水冷处理后,打印态亚结构消失,无弥散分布的碳化物或强化相,其硬度下降至200HV。固溶空冷合金中存在大量弥散分布的碳化物与强化相,但是由于其冷却速度相对较快,该类弥散分布第二相尺寸较小,其硬度提升幅度有限(300HV)。在固溶炉冷样品中存在大量弥散分布的碳化物和强化相,其硬度达到所有样品的最大值(400HV)。结论通过对比不同冷却速率下合金的组织与性能演变规律,明确了与合金强度相关的显微组织、弥散分布的第二相的调控机制,即延长了合金在中高温区间内的停留时间,经固溶炉冷后的GH4099合金硬度显著提升。

航天产品水平测量技术研究

对导弹、火箭类航天产品的水平测量人工操作方式进行改进,提出了一种基于计算机的多功能自动化测试系统.测试系统以现有硬件平台和工艺为基础,引入一种可实时测量航天产品水平姿态且能对产品姿态进行高精度角度调整的机构和一套高效的数据采集及自动化后处理系统.简要介绍了多功能测试平台的系统组成、工作原理,重点讨论了测量机构和数据采集软件的设计,分析了系统设计特点,并分别给出了实现方法.最后,对水平测量的各种新技术和发展趋势进行了分析研究.

试论航天工艺工作价值体系

论述了航天工艺工作核心价值内涵及体系构成,提出了工艺工作以系统工程理论为指导,建立"两走出、五走入"的思维及工作模式,分析了企业创新能力指数与企业价值创造能力及其增量的关系,指出应以创新为工作发力点,大力提升价值创造力和价值品牌,努力实现工艺工作的良好发展。

高温钛合金TA12激光-MIG复合焊应力场有限元分析

通过采用旋转高斯曲面体热源与双椭球热源线性叠加的方法来模拟激光-MIG复合焊接的有限元模型。并基于建立的热源模型,对厚8 mm的TA12钛合金板材的激光-MIG复合焊接的温度场和应力场进行耦合分析,并对比分析模拟结果与实际焊接结果。结果表明,TA12钛合金激光-MIG复合焊焊接变形和残余应力实验结果与数值计算值吻合较好,证明了该组合热源模型的适用性。

电弧增材与激光增材复合制造GH4099的显微组织与力学性能研究

结合电弧增材制造沉积率高、成本低和激光增材构件质量高的优势,提出了电弧增材与激光增材复合的制造技术,用于高效、高质量GH4099材料零件制造。通过在电弧增材基板上进行激光直接沉积实验,对比了两种增材制造工艺所得涂层的显微组织和力学性能;探究了两种增材构件界面处的显微组织与力学性能。结果表明:电弧增材与激光增材的显微组织均沿沉积方向外延生长,且激光增材GH4099的显微组织要细于电弧增材的。在两种增材构件的交界处,当激光增材沉积方向与电弧增材沉积方向平行时,整体构件显微组织具有同一生长方向;并得到相比于垂直于电弧增材沉积方向时更高的力学性能。

5B06铝合金电弧增材制造工艺参数对成形质量的影响

以5B06变形铝合金为研究对象,重点开展了成形模式、成形电流、成形速度、冷却时间等工艺参数对5B06变形铝合金电弧增材制造成形的影响。结果表明:成形电流、成形速度是多层单道电弧增材制造的重要影响因素。根据多层单道试验效果推荐选用工艺参数为:C+P成形模式,成形电流90~120 A,成形速度6~9 mm/s,每层提升高度1.5 mm,气体保护流量20 L/min。多层单道成形时层间停留可以有效地避免各层之间的热积累效应,适当的层间停留时间可以改善金属表面氧化,避免出现金属流淌,可有效提高成形表面精度。