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[!--downpath--]11月26日,在中联重科新能源产品及碳纤维复合材料新技术发布会上机械助力臂钢板,我国首款国产化碳纤维臂架泵车隆重助阵。
△中联重科完全国产化碳纤维臂架泵车隆重现身
中联重科历经六年技术积累,自主研制了“碳纤维复材-高强金属混和结构技术”。该设计-估算-制造-试验成套技术的研制成功,意味着我国工程机械实现了碳纤维复合材料从原材料、制造武器,到设计估算方式、制造工艺的全链条自主化,急剧增加了工程机械领域碳纤维复合材料主承力结构件的价钱成本,推动这类以碳纤维为核心的新型结构商用落地。
应用该技术的泵车,除了提高了设备的作业能力、降低了生产成本,其轻量化性能还实现了进一步提高;据悉,还深度结合轻量化与智能化,实现了“骨头上面装神经”。
以碳纤维复合材料为代表的轻量化材料,对于交通、能源、工业等诸多领域发展都有着重要意义。“美国波音787梦想飞机,大量应用纤维复合材料,减肥30%,大大节约油耗,成为市场领导者”,中国工程院教授黄伯云介绍道。碳纤维复合材料的研制难度及战略意义不言而喻。
相较于碳纤维材料常用于的民航航天领域,其在工程武器制造中,技术难度和复杂性更甚。一般,卫星、火箭、飞机等在空中运行,处于相对稳定的运动状态。但工程施工中机械助力臂钢板,具多关节结构的碳纤维狭长臂架,需在空中完成各种施工所需的操作动作,运动状态和受力情况复杂多变。同时,碳纤维复合材料还是一种“抗拉(伸)不抗压(力)”的材料。怎样制造出可满足工程机械武器需求的、碳纤维复合材料产生的“既伸长率又抗压”关键结构,成为业内研究热点。
为解决碳纤维复合材料伸长率不抗压困局,中联重科研制团队创新性地提出了“两级混和”设计理念。即,对臂架端部采用高强钢结构和臂体部份碳纤维复合材料结构的装配式混和;对臂体部份,采用碳纤维复合材料和高强厚板叠层式的半金属化混和,实现碳纤维复合材料结构的伸长率、抗压“双抗”性能。
△中联重科完全国产化碳纤维臂架泵车
基于臂架两级混和结构设计,和自研的臂架制造工艺,项目组提出和完善了“混合结构数据库”,产生了估算偏差大于10%的“碳纤维复材-金属混和臂架精准估算方式”。随后,通过创新开发的碳纤维复合材料增材式一体成形方式,制造出与钢材有着相同加工性能的整体成形结构。
“泵车使用过程中,臂架可能发生异常损伤。我们对此还构建了成套修补方式,修补后的臂架使用性能与新款相当。而通过成套技术制造出的碳纤维复合材料臂架,可明显提升整机轻量化水平。以昨天现身的国产化碳纤维臂架泵车臂架为例,相对高强钢材料臂架,轻量化可达35%。”中联重科研究院技术研究中心副院长刘延斌说。
△中联重科中央研究院技术研究中心副院长刘延斌讲解公司碳纤维复合材料技术
黄伯云在发布会上评价称,如今我们中国人也实现了自己的梦想,碳纤维复合材料攻破了难关,但是在先进材料应用基础上,实现创新,取得了更大进步。彰显了中联重科对于行业战略性基础技术和前沿技术的使命感和责任感。