11月26日,在中聯(lián)重科新能源產(chǎn)品及碳纖維復(fù)合材料新技術(shù)發(fā)布會上,我國首款國產(chǎn)化碳纖維臂架泵車隆重亮相。
▲中聯(lián)重科全國產(chǎn)化碳纖維臂架泵車隆重亮相
中聯(lián)重科歷經(jīng)十年技術(shù)積累,自主研發(fā)了“碳纖維復(fù)材-高強金屬混合結(jié)構(gòu)技術(shù)”。該設(shè)計-計算-制造-試驗成套技術(shù)的研發(fā)成功,意味著我國工程機械實現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料從原材料、制造裝備,到設(shè)計計算方法、制造工藝的全鏈條自主化,大幅降低了工程機械領(lǐng)域碳纖維復(fù)合材料主承力結(jié)構(gòu)件的價格成本,助力這類以碳纖維為核心的新型結(jié)構(gòu)商用落地。
應(yīng)用該技術(shù)的泵車,不僅提升了設(shè)備的作業(yè)能力、降低了生產(chǎn)成本,其輕量化性能還實現(xiàn)了進一步提升;此外,還深度結(jié)合輕量化與智能化,實現(xiàn)了“骨頭里面裝神經(jīng)”。
以碳纖維復(fù)合材料為代表的輕量化材料,對于交通、能源、工業(yè)等眾多領(lǐng)域發(fā)展都有著重要意義。“美國波音787夢想飛機,大量應(yīng)用纖維復(fù)合材料,減重30%,大大節(jié)省油耗,成為市場領(lǐng)導(dǎo)者”,中國工程院院士黃伯云介紹道。碳纖維復(fù)合材料的研發(fā)難度及戰(zhàn)略意義不言而喻。
相較于碳纖維材料常用于的航空航天領(lǐng)域,其在工程裝備制造中,技術(shù)難度和復(fù)雜性更甚。通常,衛(wèi)星、火箭、飛機等在空中運行,處于相對穩(wěn)定的運動狀態(tài)。但工程施工中,具多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的碳纖維細長臂架,需在空中完成各類施工所需的操作動作,運動狀態(tài)和受力情況復(fù)雜多變。同時,碳纖維復(fù)合材料還是一種“抗拉(伸)不抗壓(力)”的材料。如何制造出可滿足工程機械裝備需求的、碳纖維復(fù)合材料形成的“既抗拉又抗壓”關(guān)鍵結(jié)構(gòu),成為業(yè)內(nèi)研究熱點。
為解決碳纖維復(fù)合材料抗拉不抗壓難題,中聯(lián)重科研發(fā)團隊創(chuàng)新性地提出了“兩級混合”設(shè)計理念。即,對臂架端部采用高強鋼結(jié)構(gòu)和臂體部分碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的裝配式混合;對臂體部分,采用碳纖維復(fù)合材料和高強鋼板疊層式的半金屬化混合,實現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的抗拉、抗壓“雙抗”性能。
▲中聯(lián)重科完全國產(chǎn)化碳纖維臂架泵車
基于臂架兩級混合結(jié)構(gòu)設(shè)計,和自研的臂架制造工藝,項目組提出和建立了“混合結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫”,形成了計算誤差小于10%的“碳纖維復(fù)材-金屬混合臂架精準計算方法”。此后,通過創(chuàng)新開發(fā)的碳纖維復(fù)合材料增材式一體成型方法,制造出與鋼材有著相同加工性能的整體成型結(jié)構(gòu)。
“泵車使用過程中,臂架可能發(fā)生異常損傷。我們對此還建立了成套修復(fù)方法,修復(fù)后的臂架使用性能與新品相當。而通過成套技術(shù)制造出的碳纖維復(fù)合材料臂架,可顯著提高整機輕量化水平。以今天亮相的國產(chǎn)化碳纖維臂架泵車臂架為例,相對高強鋼材料臂架,輕量化可達35%?!敝新?lián)重科研究院技術(shù)研究中心副主任劉延斌說。
▲中聯(lián)重科中央研究院技術(shù)研究中心副主任劉延斌
講解公司碳纖維復(fù)合材料新技術(shù)
黃伯云在發(fā)布會上評價稱,現(xiàn)在我們中國人也實現(xiàn)了自己的夢想,攻克了碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用難關(guān),并且在先進材料應(yīng)用基礎(chǔ)上,實現(xiàn)創(chuàng)新,取得了更大進步,體現(xiàn)了中聯(lián)重科對于行業(yè)戰(zhàn)略性基礎(chǔ)技術(shù)和前沿技術(shù)的使命感和責任感。