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战略性基础技术新突破!中联重科发布自研碳纤维复合材料新技术

中联重科 2021-11-29 19:57:23

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,我国首款国产化碳纤维臂架泵车隆重亮相。

战略性基础技术新突破!中联重科发布自研碳纤维复合材料新技术

△中联重科完全国产化碳纤维臂架泵车隆重亮相

中联重科历经十年技术积累,自主研发了“碳纤维复材-高强金属混合结构技术”。该设计-计算-制造-试验成套技术的研发成功,意味着我国工程机械实现了碳纤维复合材料从原材料、制造装备,到设计计算方法、制造工艺的全链条自主化,大幅降低了工程机械领域碳纤维复合材料主承力结构件的价格成本,助力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,不仅提升了设备的作业能力、降低了生产成本,其轻量化性能还实现了进一步提升;此外,还深度结合轻量化与智能化,实现了“骨头里面装神经”。

以碳纤维复合材料为代表的轻量化材料,对于交通、能源、工业等众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,减重30%,大大节省油耗,成为市场领导者”,中国工程院院士黄伯云介绍道。碳纤维复合材料的研发难度及战略意义不言而喻。

相较于碳纤维材料常用于的航空航天领域,其在工程装备制造中,技术难度和复杂性更甚。通常,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,具多关节结构的碳纤维细长臂架,需在空中完成各类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。如何制造出可满足工程机械装备需求的、碳纤维复合材料形成的“既抗拉又抗压”关键结构,成为业内研究热点。

为解决碳纤维复合材料抗拉不抗压难题,中联重科研发团队创新性地提出了“两级混合”设计理念。即,对臂架端部采用高强钢结构和臂体部分碳纤维复合材料结构的装配式混合;对臂体部分,采用碳纤维复合材料和高强钢板叠层式的半金属化混合,实现碳纤维复合材料结构的抗拉、抗压“双抗”性能。

战略性基础技术新突破!中联重科发布自研碳纤维复合材料新技术

△中联重科完全国产化碳纤维臂架泵车

基于臂架两级混合结构设计,和自研的臂架制造工艺,项目组提出和建立了“混合结构数据库”,形成了计算误差小于10%的“碳纤维复材-金属混合臂架精准计算方法”。此后,通过创新开发的碳纤维复合材料增材式一体成型方法,制造出与钢材有着相同加工性能的整体成型结构。

“泵车使用过程中,臂架可能发生异常损伤。我们对此还建立了成套修复方法,修复后的臂架使用性能与新品相当。而通过成套技术制造出的碳纤维复合材料臂架,可显著提高整机轻量化水平。以今天亮相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主任刘延斌说。

战略性基础技术新突破!中联重科发布自研碳纤维复合材料新技术

△中联重科中央研究院技术研究中心副主任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,现在我们中国人也实现了自己的梦想,碳纤维复合材料攻克了难关,并且在先进材料应用基础上,实现创新,取得了更大进步。体现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。

标签: 中联重科
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