航空航天用關鍵零部件抗疲勞制造技術

一、成果基本信息

二、成果簡介

長期以來，我國在航空航天用齒輪、螺栓、軸承等關鍵零部件制造技術上一直以加工成形精度為主要判據，并未意識到影響構件疲勞性能的重要因素及其復雜性。“成形制造”加工過程中，加工工藝對表面的損傷，以及對表面結構完整性的破壞，對表層組織應力狀態的改變等因素，加劇了關鍵件加工成形后在服役過程中的疲勞強度應力集中敏感現象，使得關鍵件的失效往往從成形加工過程中所造成的表面缺陷、損傷處開始，導致了關鍵件早期的疲勞破壞。高可靠、長壽命關鍵零部件成為航空航天裝備制造“卡脖子”技術之一，嚴重影響到我國國家安全和重點型號產品自主可控。該技術成果以“抗疲勞制造”為判據，創新性提出齒輪鋼、彈簧鋼等基體組織調控新理論、新技術，提高材料強塑性，降低疲勞裂紋擴展速率，提高構件疲勞壽命；開發齒輪、螺栓、彈簧等構件表面強化和改性新技術，闡明了表面復合滲的調控機制和表面高能改性強化機制，獲得高殘余壓應力、高硬度、高改性層深度、高光潔度的表面，大幅提高構件的耐磨性和疲勞壽命；建立了多場耦合條件下構件疲勞壽命評估模型，開發了構件壽命評價預測新技術。已在中國載人航天工程對接機構齒輪系、探月工程嫦娥系列傳動系統齒輪系、火星探測器精密減速器、航空飛機操作桿傳動系統、載重汽車正時齒輪、航空發動機緊固螺栓、高鐵轉向架彈簧等構件制造中得到應用。

三、成果轉化預期：通過該技術成果的實施，大幅提高航空、航天用關鍵零部件服役壽命，預計發動機鍛造葉片、渦輪盤壽命在現有1500小時基礎上提高到3000小時，燃油泵傳動軸、高強度緊固件服役壽命在現有2000小時基礎上提高到6000小時，實現我省關鍵零部件制造水平跨越式發展。

四、前期已轉化取得的社會經濟效益:該成果應用在貴州群建精密機械有限公司的重載汽車發動機齒輪及精密減速器上，生產的齒輪及精密減速器已成功在菲亞特、五十鈴、江鈴、東風等重卡發動機上批量配套，并進入菲亞特、五十鈴全球采購體系。貴州群建精密機械有限公司在9年中銷售收入達到近11億元，近5年(2015.01.01-2019.12.31)在重載汽車發動機齒輪及精密減速器實現新增銷售收入超過7.56億元，新增利潤6875.36萬元，新增稅收679.9。該項目的實施，解決了零件復雜結構機械加工難題，減少了機械加工，節省了本項目實施后，形成了高端齒輪核心標準體系，實現了高端齒輪的國產化，替代進口，促進我國航空航天、發電、高速機車、重型卡車、大型工程機械、大型船舶及鉆井平臺等高端制造業發展，解決了國家戰略重點工程配套零部件缺乏問題，縮小與美國、日本、歐洲等國家的技術差距。促進我國重大工程及高新技術產業的發展，實現我國高端齒輪制造技術和產品升級，打破國外高端齒輪及材料生產技術的封鎖，使我國成為真正的裝備制造工業強國。抗疲勞制造齒輪關鍵技術及應用成果技術難度大，復雜程度高，豐富了長壽命高精度齒輪領域的相關基礎理論，促進了新技術和新設備的研發與原材料。公司組建了機器人自動化柔性單元，改進了齒輪生產流程，降低了產品的生產周期與成本，生產效率提升30%，年新增齒輪約50萬件，降低人工成本80%。在項目研發和產業化實施過程中，獲授權專利28項，其中發明專利8項，發表論文30余篇；已培養博士生11人，碩士生50余人及一批企業專業技術人員。該項目實現了長壽命高端齒輪重大關鍵技術的自主創新與大規模工業化應用，其中VC46和C9系列齒輪搭載發動機通過日本五十鈴和意大利菲亞特總部的臺架2000h耐久試驗，成功替代進口應用于五十鈴、菲亞特及江鈴等重卡發動機大批量配套，產品質量達到國外優秀企業產品同等水平，為產品的順利出口提供了相應的質量認證。

特別聲明

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