中国研成国内首台电子束毛化设备 缩短与国际差距

http://mil.huanqiu.com/aerospace/2015-01/5439184.html

前沿探路奋勇当先

　　——记中航工业制造所电子束毛化技术团队

　　本报记者王恒

　　近年来，航空工业开始大量使用复合材料，在复合材料与金属材料的结构连接上，传统的铆接、胶接方法分别存在着重量增加或强度不足等问题，无法满足未来飞行器更高性能的需求;此外，随着对飞行器性能要求的不断提升，仿生设计的优势不断显现，如何加工出设计所需要的特殊表面微造型，这给传统加工技术带来了新的挑战。

　　面对挑战，肩负着引领航空工业先进技术使命的中航工业制造所先声夺人，在国内尚且茫然不觉的时候，制造所一批年轻优秀的技术专家以创新超越的革新意识、大刀阔斧的改造步伐，率先研制出了国内第一台电子束毛化设备，通过毛化连接的方法解决了复合材料与金属连接的问题，开发了不同材料、不同结构的表面微造型技术，一步步缩短了与国际领先技术的差距，达到了国际先进水平。

　　技术引领填补空白

　　2005年底，与国外研究机构有着长期密切合作的中航工业制造所派出了一批年轻的技术专家，远赴英国焊接研究所进行学术交流。在交流中，技术人员接触到当时焊接所一项快速发展的新技术——电子束毛化技术，该技术在金属与复合材料连接、功能结构表面造型等方面有着巨大的应用前景。如获至宝的技术专家们回到国内，迅速组建起攻关团队开始了夜以继日的潜心研究。然而，该项技术在当时还处于国内空白，概念新颖，加之其在航空、电子等敏感、尖端科技领域的重要作用，设备引进遇到了限制，实现过程更加艰难。重重困难并没有阻挡团队攻坚克难的脚步，在国防需求与政策支持的牵引下，制造所下定决心投入和发展该项新技术，团队凭借着扎实的电子束焊接基础，在新项目的摸索之路上努力找寻着实现方法。

　　该项技术的核心是高速扫描控制系统，需要通过系统控制使得电子束发生偏转，进而设计出相应的波形、产生表面微造型，团队通过分析决定由此入手。“十一五”期间，通过不懈努力，团队成功研制了专用的高速偏转线圈及扫描控制系统，开发了多功能扫描波形合成软件，首次实现了电子束毛化技术，在不同的金属材料上获得了不同的电子束毛化效果，并掌握了一定的控制规律。2008年前后，该系统在稳定性、功能、精度等方面都基本满足了毛化试验件的制作要求。

　　取得进展后，团队一鼓作气，在“十二五”之初，取得了高效电子束毛化技术项目立项，继续推进该技术的应用研究，同时结合相关的技改项目，进行了设备的研制。2012年底，一台兼顾电子束焊接的国内第一台电子束毛化设备在中航工业制造所诞生。2013年底，该项设备荣获国防科技进步二等奖、中航工业集团二等奖，相关技术申请发明专利10项，登记软件著作权3项，编写了相应的制造所标准、中航工业集团标准。该项目的成功，填补了我国在电子束毛化领域上的技术空白，也提供了一种新的思维方式，引领了未来航空设计领域的新革命。

　　大步迈进国际前沿

　　经过近十年的发展，中航工业制造所已经成为了国际认可的电子束毛化领域主要研究机构之一。更为可贵的是，制造所特别重视国际学术交流，鼓励项目团队成员参与国际知名学术会议。2013年选派技术带头人王西昌赴英国帝国理工进行了访问学习一年。随着电子束毛化技术的快速发展，制造所电子束毛化技术团队也在逐年壮大。现有的10名精兵强将中，一半以上是博士或在职博士，包括海归博士及留学归国的高级访问学者。同时，团队成员的专业涉及面不断拓宽，涵盖材料、加工、结构设计、自动控制、软件编程等各个领域，工程经验相当丰富。目前，该团队通过自主研发设备所加工出的试验件，已经能够满足设计要求，可以明显提高航空结构件的性能，并且起到了减重的作用，其验证结果有力的消除了市场对新技术的担忧。该设备运行效果稳定，实验数据准确，控制方法灵活，相对国外，该设备的焊接性能兼容性强，功能集成度高，不仅能用作传统的焊接，还可以通过多功能高速扫描控制系统实现多束流电子束加工、电子束表面处理等，无论在焊接、表面处理研究还是毛化研究方面都做出了巨大贡献。

　　成绩的取得并没有令团队松懈，成员们一方面致力于设备后期的完善提高，努力在加工速度、精度、形貌多样化以及特殊造型设计等方面赶超国际水平;另一方面又紧锣密鼓地进行着市场推广，联合科研院所、制造厂及其他民营企业开展产品的试制、验证和技术、产品推广。除了在航空航天型号产品上应用之外，团队还将大幅度加快汽车、医疗、电子等民用市场的开拓工作，例如车用金属和复合材料连接结构、医用人工关节表面处理、电子产品散热结构表面造型等。

　　在自身快速发展的同时，团队成员继续加强着国际合作与交流，在高能束流加工技术重点实验室每两年一届承办的高能束流加工技术国际研讨会上，邀请国际同行或知名专家进行电子束毛化技术的国际交流，包括技术发明单位英国焊接研究所及德国著名电子束加工设备厂家，此种交流方式加强了同国外相关研究机构的技术交流与合作。在此基础上，团队将继续派遣成员赴英国帝国理工大学和英国焊接研究所进行访问交流，使项目组更好的了解到国外新技术的开发和发展情况，并对某些重要的工程应用情况进行跟踪学习。

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前沿探路奋勇当先

　　——记中航工业制造所电子束毛化技术团队

　　本报记者王恒

　　近年来，航空工业开始大量使用复合材料，在复合材料与金属材料的结构连接上，传统的铆接、胶接方法分别存在着重量增加或强度不足等问题，无法满足未来飞行器更高性能的需求;此外，随着对飞行器性能要求的不断提升，仿生设计的优势不断显现，如何加工出设计所需要的特殊表面微造型，这给传统加工技术带来了新的挑战。

　　面对挑战，肩负着引领航空工业先进技术使命的中航工业制造所先声夺人，在国内尚且茫然不觉的时候，制造所一批年轻优秀的技术专家以创新超越的革新意识、大刀阔斧的改造步伐，率先研制出了国内第一台电子束毛化设备，通过毛化连接的方法解决了复合材料与金属连接的问题，开发了不同材料、不同结构的表面微造型技术，一步步缩短了与国际领先技术的差距，达到了国际先进水平。

　　技术引领填补空白

　　2005年底，与国外研究机构有着长期密切合作的中航工业制造所派出了一批年轻的技术专家，远赴英国焊接研究所进行学术交流。在交流中，技术人员接触到当时焊接所一项快速发展的新技术——电子束毛化技术，该技术在金属与复合材料连接、功能结构表面造型等方面有着巨大的应用前景。如获至宝的技术专家们回到国内，迅速组建起攻关团队开始了夜以继日的潜心研究。然而，该项技术在当时还处于国内空白，概念新颖，加之其在航空、电子等敏感、尖端科技领域的重要作用，设备引进遇到了限制，实现过程更加艰难。重重困难并没有阻挡团队攻坚克难的脚步，在国防需求与政策支持的牵引下，制造所下定决心投入和发展该项新技术，团队凭借着扎实的电子束焊接基础，在新项目的摸索之路上努力找寻着实现方法。

　　该项技术的核心是高速扫描控制系统，需要通过系统控制使得电子束发生偏转，进而设计出相应的波形、产生表面微造型，团队通过分析决定由此入手。“十一五”期间，通过不懈努力，团队成功研制了专用的高速偏转线圈及扫描控制系统，开发了多功能扫描波形合成软件，首次实现了电子束毛化技术，在不同的金属材料上获得了不同的电子束毛化效果，并掌握了一定的控制规律。2008年前后，该系统在稳定性、功能、精度等方面都基本满足了毛化试验件的制作要求。

　　取得进展后，团队一鼓作气，在“十二五”之初，取得了高效电子束毛化技术项目立项，继续推进该技术的应用研究，同时结合相关的技改项目，进行了设备的研制。2012年底，一台兼顾电子束焊接的国内第一台电子束毛化设备在中航工业制造所诞生。2013年底，该项设备荣获国防科技进步二等奖、中航工业集团二等奖，相关技术申请发明专利10项，登记软件著作权3项，编写了相应的制造所标准、中航工业集团标准。该项目的成功，填补了我国在电子束毛化领域上的技术空白，也提供了一种新的思维方式，引领了未来航空设计领域的新革命。

　　大步迈进国际前沿

　　经过近十年的发展，中航工业制造所已经成为了国际认可的电子束毛化领域主要研究机构之一。更为可贵的是，制造所特别重视国际学术交流，鼓励项目团队成员参与国际知名学术会议。2013年选派技术带头人王西昌赴英国帝国理工进行了访问学习一年。随着电子束毛化技术的快速发展，制造所电子束毛化技术团队也在逐年壮大。现有的10名精兵强将中，一半以上是博士或在职博士，包括海归博士及留学归国的高级访问学者。同时，团队成员的专业涉及面不断拓宽，涵盖材料、加工、结构设计、自动控制、软件编程等各个领域，工程经验相当丰富。目前，该团队通过自主研发设备所加工出的试验件，已经能够满足设计要求，可以明显提高航空结构件的性能，并且起到了减重的作用，其验证结果有力的消除了市场对新技术的担忧。该设备运行效果稳定，实验数据准确，控制方法灵活，相对国外，该设备的焊接性能兼容性强，功能集成度高，不仅能用作传统的焊接，还可以通过多功能高速扫描控制系统实现多束流电子束加工、电子束表面处理等，无论在焊接、表面处理研究还是毛化研究方面都做出了巨大贡献。

　　成绩的取得并没有令团队松懈，成员们一方面致力于设备后期的完善提高，努力在加工速度、精度、形貌多样化以及特殊造型设计等方面赶超国际水平;另一方面又紧锣密鼓地进行着市场推广，联合科研院所、制造厂及其他民营企业开展产品的试制、验证和技术、产品推广。除了在航空航天型号产品上应用之外，团队还将大幅度加快汽车、医疗、电子等民用市场的开拓工作，例如车用金属和复合材料连接结构、医用人工关节表面处理、电子产品散热结构表面造型等。

　　在自身快速发展的同时，团队成员继续加强着国际合作与交流，在高能束流加工技术重点实验室每两年一届承办的高能束流加工技术国际研讨会上，邀请国际同行或知名专家进行电子束毛化技术的国际交流，包括技术发明单位英国焊接研究所及德国著名电子束加工设备厂家，此种交流方式加强了同国外相关研究机构的技术交流与合作。在此基础上，团队将继续派遣成员赴英国帝国理工大学和英国焊接研究所进行访问交流，使项目组更好的了解到国外新技术的开发和发展情况，并对某些重要的工程应用情况进行跟踪学习。