旋壓成形技術(shù)制造的薄壁回轉體殼體構件解決了在車(chē)削加工時(shí)存在的剛度低、顫動(dòng)大、加工精度低等技術(shù)問(wèn)題或根本無(wú)法加工的技術(shù)難題，應用于航天領(lǐng)域具有諸多優(yōu)勢。
美國強力旋壓生產(chǎn)的φ3900mm大型導彈殼體，徑向尺寸精度達到0.05mm，表面粗糙度R a 為1.6~3.2μm，壁厚差≤0.03mm。美國鈦制造公司采用1.5m 立式旋壓機旋壓φ 1524mm 的Ti-6Al-4V鈦合金導彈壓力容器封頭，每個(gè)封頭的旋壓時(shí)間為5min。民兵洲際導彈第二級固體發(fā)動(dòng)機殼體采用了Ti-6Al-4V 鈦合金，并用強力旋壓成形，成形后的鈦合金殼體重量減輕30%。圍繞航天型號對輕質(zhì)、高強、大型化航天需求，德國MT 宇航公司采用旋壓工藝制備出φ 1905 mm 的高強Ti-15V-3Cr合金推進(jìn)系統貯箱，并應用于歐洲阿爾法通信衛星巨型平臺，實(shí)現了衛星平臺的大幅度減重、增加有效載荷。
我國的旋壓工藝與設備的研究源于60 年代初期，鈦合金的旋壓研究始于上世紀70 年代，經(jīng)過(guò)40 多年來(lái)的發(fā)展，基本形成了從設備的研制到工藝開(kāi)發(fā)一套成熟的體系。國內航天所用鈦合金及旋壓制品，如火箭發(fā)動(dòng)機外殼、葉片罩、陀螺儀導向罩、內蒙皮等，Ti8Al1Mo1V 高鈦合金用于發(fā)動(dòng)機葉片熱處理強化鈦合金旋壓成形;TB2 鈦合金用于小型噴管旋壓等。
西安航天動(dòng)力機械廠(chǎng)研制出國內最大直徑的鈦合金筒形件;通過(guò)正反2 道次普旋翻邊成功旋壓出φ 500mm 的薄壁半圓鈦圈，零件用于空間飛行器微動(dòng)力姿態(tài)調整。
中國航天科技集團公司第703 研究所采用普旋與強旋相結合的技術(shù)，以TC3、TC4 2 種鈦合金板材為坯料，熱旋壓制備出了2 種鈦合金半球形(φ 內522mm×2.0mm)、圓柱形儲箱殼體(φ 163mm×2.0mm×200mm 的杯形件，φ 163mm×2.0mm×360mm 及φ 112mm×6.0mm×1000mm 的筒形件)。
近幾年來(lái)，隨著(zhù)計算機模擬技術(shù)的發(fā)展，數值模擬已廣泛應用于金屬部件旋壓成形過(guò)程的分析。航天材料及工藝研究所對TC4筒形件進(jìn)行了計算機模擬，分析了旋輪攻角、旋輪運動(dòng)軌跡、普旋道次等工藝參數對旋壓成形的影響規律，成功旋制了高深徑比的TC4 鈦合金筒形件。盡管鈦合金精密旋壓技術(shù)為航天領(lǐng)域提供了各類(lèi)合金普旋成形高深徑比旋壓件，但從零件的工程化應用和旋壓成形的復雜性分析，還需進(jìn)一步加強?？偟膩?lái)說(shuō)，旋壓技術(shù)在國內航天工業(yè)獲得廣泛應用，但大直徑、薄壁整體鈦合金熱旋壓成形工藝尚無(wú)應用實(shí)例，直徑2.25 m 貯箱箱底整體旋壓技術(shù)、直徑5 m 低溫貯箱箱底瓜瓣成形、鈦合金及高溫合金復雜結構件成形等技術(shù)還處在工藝摸索階段。
鈦合金激光直接快速成形技術(shù)
自20世紀90年代開(kāi)始，隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，激光直接制造技術(shù)逐漸成為制造領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。激光直接快速成形技術(shù)中有2 種方法可以用于直接制造金屬零件，即區域選擇激光熔化(SelectiveLaserMelting, SLM)技術(shù)和近凈成形(Laser Engineered Net Shaping,LENS)技術(shù)。國外有關(guān)大型鈦合金結構件激光直接快速成形技術(shù)的研究主要集中在美國。美國AeroMet公司在2002~2005 年間實(shí)現了激光直接快速成形鈦合金結構件在飛機上的應用。2001 年Aero- Met 公司開(kāi)始為波音公司F/A-18E/F 艦載聯(lián)合殲擊/ 攻擊機小批量試制發(fā)動(dòng)機艙推力拉梁、機翼轉動(dòng)折疊接頭、翼梁、帶筋壁板等機翼鈦合金次承力結構件。2002 年制定出了“Ti6Al4V鈦合金激光快速成形產(chǎn)品”宇航材料標準(ASM 4999)并于同年在世界上率先實(shí)現激光快速成形鈦合金次承力結構件在F/A-18 等戰機上的驗證考核和裝機應用。在航天領(lǐng)域，NASA 馬歇爾航天飛行中心(NASA’s Marshall Space FlightCenter in Huntsville,Ala.)于2012 年將選區激光熔化成形技術(shù)應用于多個(gè)型號航天發(fā)動(dòng)機復雜金屬零件樣件的制造。激光直接快速成形技術(shù)還常常被用于鈦合金零件或者模具的修復。
我國鈦合金結構件激光直接快速成形技術(shù)的研究，從2001 年開(kāi)始一直受到政府主要科技管理部門(mén)的高度重視，在飛機、發(fā)動(dòng)機等鈦合金結構件激光快速成形制造工藝研究、成套裝備研發(fā)及工程應用關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)等方面取得了較大進(jìn)展。
北京航空航天大學(xué)激光材料加工制造技術(shù)實(shí)驗室以飛機次承力鈦合金復雜結構件為對象，開(kāi)展激光快速成形工程化應用技術(shù)研究，先后制造出TA15 鈦合金角盒近200 件，完成了“激光快速成形TA15 鈦合金結構件在某型飛機上的裝機評審”，首件激光快速成形TA15 鈦合金結構件順利通過(guò)在某型飛機上的全部應用試驗考核，使我國成為繼美國之后世界上第二個(gè)掌握飛機鈦合金復雜結構件激光快速成形工程化技術(shù)并實(shí)現激光快速成形鈦合金結構件在飛機上應用的國家。
北京航空航天大學(xué)王華明主持的“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成形技術(shù)”項目研制生產(chǎn)出我國飛機裝備中迄今尺寸最大、結構最復雜的鈦合金等高性能難加工金屬關(guān)鍵整體構件，并在我國大型飛機等多型飛機研制和生產(chǎn)中得到實(shí)際應用，從而使我國成為目前世界上唯一突破飛機鈦合金大型主承力結構件激光快速成形技術(shù)并實(shí)現裝機應用的國家。
相對于國內的航空領(lǐng)域的研究應用，目前激光直接快速成形技術(shù)在我國航天領(lǐng)域的應用研究基本上還是處于起步階段。實(shí)際上，航天液體和固體火箭發(fā)動(dòng)機難加工材料、復雜型面的結構件及武器型號難加工材料輕質(zhì)防熱結構件可以很好地采用選區激光熔化技術(shù)實(shí)現高精度加工。
采用激光直接快速成形技術(shù)制造航空航天用的整體鈦合金結構件具有材料利用率高、加工余量小、周期短和柔性高等優(yōu)點(diǎn)。但激光快速成形過(guò)程中零件變形開(kāi)裂預防，內部質(zhì)量(內部缺陷、晶粒及顯微組織等)及力學(xué)性能控制依舊是制約大型整體鈦合金關(guān)鍵結構件激光直接快速成形技術(shù)發(fā)展和應用的技術(shù)瓶頸。
總結
綜合所述，鈦合金精密熱成形技術(shù)在獲得不斷進(jìn)步的同時(shí)，也遇到了一些技術(shù)難題，大型整體鈦合金構件的工程化應用范圍還比較小，但隨著(zhù)航空航天產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，鈦合金精密熱成形技術(shù)必定步入一個(gè)新的發(fā)展期，鑒于鈦合金和精密熱成形技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)，二者的結合在未來(lái)航空航天工業(yè)中的貢獻作用將更為顯著(zhù)，今后其主要發(fā)展方向是：(1)大型或者超大型復雜(薄壁)結構件的整體精密成形、低成本、工程化應用;(2)計算機模擬(仿真)技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、數控技術(shù)等與精密成形技術(shù)的結合，為航空航天新構件的成形提供技術(shù)途徑。
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