切飞机的“刀”竟然是水做的

来源:解放军报作者:蒋子骅 方蕾 吴鹏飞责任编辑:伍行健
2019-11-15 03:10

生活中,我们离不开水,水是人类的生命之源。在军工制造领域,水同样很重要,是生产加工的动力之源。

提起水,大家脑海里会浮现出涓涓细流、柔情似水等词语。但在军工制造领域,水的能量异常强大,它能切开质地坚硬的航空材料。本期,我们邀请航空工业集团成都飞机工业公司主管工艺师孟俊坤为大家揭开高压水射流切割技术的秘密。

高压水射流切割技术俗称“水切割”,又称“水刀”。说起“水刀”,我们不得不追溯到上世纪50年代,一位叫弗朗兹的博士把重物放到水柱上,使水从一个很小的喷嘴喷出,从而获得了短暂的高压射流,使其能够切割木头和其他材料,高压水射流切割技术便是从那时候诞生的。

这项技术最早应用于航空航天工业领域,因其不会改变材料的物理化学性质而备受青睐。相对于传统的切割方式,“水切割”更加灵活、用途更广泛。它可以对大多数材料进行任意曲线的一次性切割加工,切割时产生的热量会立即被高速流动的水射流带走,并不产生有害物质;材料无热效应,切割后不需要二次加工,加工效率很高。

按压力区分,“水切割”分为高压型和低压型两种,以100MPa为界限。100MPa以上为高压型,100MPa以下为低压型。1MPa的压力,相当于10千克的重量作用在1平方厘米的物体上。目前,航空设备高压型切割压力达到430MPa,相当4.3吨的重量作用在1平方厘米的物体上。

按切割方式区分,“水切割”又分为无砂切割和加砂切割两种。在航空工业制造中,多以加石榴砂方式进行切割。石榴砂硬度大、尖角锋利,在切割时有很好的切削力,可以切割任何材质。如果没有石榴砂,那么无论是切割的精度还是深度都会大打折扣。实验表明,如果不加石榴砂只能切割3毫米的钛板,切出来是锯齿状。加注石榴砂后,可以切割30毫米的钛板,且精度大幅提高。

众所周知,飞机用的大多是高强度、轻型化的复合材料,对切割精度、切割温度等方面都有着很高的要求。使用“水切割”,不仅能提高切割精度,还能有效控制材料不易热变形。同时,“水切割”的切割厚度很大、适用材料很广,对复合碳纤维材料、涡轮叶片及金属零件都可以实现完美切割。

过去,在制造加工过程中,工人们常常会受到有害气体及粉尘的影响,对身体造成极大的危害。有了“水切割”,不仅可以做到加工安全、环保,还能节能减排,减少生产成本。

没想到吧,涓涓细流能有如此大的“能耐”。目前,“水切割”逐渐成为航空制造业的主流切割技术。相信未来,随着这种先进技术的改进与完善,在更多领域我们都能看到“水切割”的身影。

上图:航空工业集团成都飞机工业公司车间工人正在操纵“水刀”切割飞机零件。徐??博摄

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