【中國機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 國內(nèi)新聞】“我們就是一群‘東北狼’。”大連理工大學(xué)現(xiàn)代制造技術(shù)科研團(tuán)隊(duì)代表在接受記者采訪時(shí)開門見山。這群“東北狼”有30余位核心成員,來自材料、力學(xué)、機(jī)械和控制等領(lǐng)域。近9年內(nèi),他們?nèi)@國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)。
2008年,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)始人、中國
工程院院士郭東明等獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。2014年,團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍人賈振元的研究成果獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。2018年1月8日,賈振元等獲2017年度國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
“三次獲獎(jiǎng),都是解決關(guān)鍵零部件的加工原理及相關(guān)工藝,既有關(guān)聯(lián)更有差別。”賈振元對中新社記者說。
今年獲獎(jiǎng)項(xiàng)目名為“高性能碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件高質(zhì)加工技術(shù)與裝備”,是從源頭上解決航空、航天、交通領(lǐng)域高端裝備所選用的新型材料“碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料”在構(gòu)件加工中面臨的世界性難題。
“強(qiáng)度比鋼強(qiáng),比重比鋁輕,導(dǎo)電性能比銅好。”賈振元說,由碳纖維為增強(qiáng)相制備的樹脂基復(fù)合材料,易實(shí)現(xiàn)材料與結(jié)構(gòu)整體同步制造,可減少連接,已成為航空、航天、交通等領(lǐng)域高端裝備減重增效的優(yōu)選材料。但用傳統(tǒng)加工方式極易產(chǎn)生毛刺、撕裂等損傷,繼而影響性能,“毛刺、撕裂將使疲勞壽命和拉伸強(qiáng)度下降9%至30%”。
國內(nèi)外研究中缺乏系統(tǒng)的共性基礎(chǔ)理論,國際通行做法是花費(fèi)大量時(shí)間和精力,采用多次實(shí)驗(yàn)對比加工效果來改進(jìn)傳統(tǒng)刀具。中國科學(xué)家無法得到實(shí)際經(jīng)驗(yàn),致使“中國制造”受制于人。
比如,復(fù)合材料占機(jī)身比重是衡量航空飛機(jī)先進(jìn)性的一項(xiàng)重要指標(biāo),空中客車A380達(dá)到25%,波音787達(dá)到50%,中國國產(chǎn)支線客機(jī)ARJ僅為2%。然而中俄正在合作研制的遠(yuǎn)程寬體客機(jī)C929的目標(biāo)是“超過50%”。
“科研工作一定要服務(wù)于國家重大需求。”賈振元說,想要在短時(shí)間內(nèi)從并跑到領(lǐng)跑,“沒有基礎(chǔ)研究做支撐,你就超不過去”。
這支科研團(tuán)隊(duì)決定突破傳統(tǒng)金屬等均質(zhì)材料切削理論體系的束縛,開辟和建立一個(gè)適應(yīng)碳纖維復(fù)合材料加工的全新的理論體系。得益于團(tuán)隊(duì)內(nèi)交叉融合,又有國家項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持,他們終于啃下“硬骨頭”。
“我們要弄清楚損傷是怎么產(chǎn)生的,整個(gè)研究過程充滿挑戰(zhàn),往往要經(jīng)過成百上千次的實(shí)驗(yàn)。”團(tuán)隊(duì)成員、大連理工大學(xué)教授王福吉回憶說,有些實(shí)驗(yàn)做了半年都沒有一點(diǎn)進(jìn)展。不過,得益于領(lǐng)頭人方向把得準(zhǔn),“我們的彎路走得少”。
終,賈振元團(tuán)隊(duì)揭示了碳纖維復(fù)合材料
去除機(jī)理和損傷形成機(jī)制,提出針對碳纖維復(fù)合材料加工的切削理論,建立了切削力和切削過程動態(tài)仿真模型,實(shí)現(xiàn)了“源頭創(chuàng)新”。
工欲善其事,必先利其器。研發(fā)團(tuán)隊(duì)在基礎(chǔ)理論上取得重大突破后,反過來進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐研究,先后發(fā)明三類9個(gè)系列的制孔、銑削等刀具。他們找到碳纖維復(fù)合材料切削質(zhì)量隨溫度變化的規(guī)律,研發(fā)出13臺套數(shù)控加工工藝裝備,。
賈振元說,新研制的技術(shù)裝備及刀具從2010年開始應(yīng)用,使復(fù)合材料加工損傷由原來的厘米、毫米量級減到0.1毫米內(nèi)。這些刀具的壽命高于進(jìn)口刀具2至7倍,價(jià)格僅是后者的四分之一。還有一些以往無法加工或只能手工加工的裝備,如今做到低損傷數(shù)字化加工。
團(tuán)隊(duì)成員、大連理工大學(xué)教授高航還記得有一次到企業(yè)推廣刀具,對方提出“如果能當(dāng)場連續(xù)加工100個(gè)孔,我們就信服”。結(jié)果,他們用刀具干凈利落地在一塊復(fù)合材料板上鉆出100個(gè)孔,贏得用戶信任。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),上述裝備及刀具授權(quán)發(fā)明專利27項(xiàng)、軟件著作權(quán)3項(xiàng),發(fā)表論文54篇,相繼應(yīng)用于航天一院、航天三院、中航工業(yè)、中國商飛等企業(yè),成為中國航空航天多個(gè)重點(diǎn)型號關(guān)鍵復(fù)合材料構(gòu)件高質(zhì)加工的“利器”。
既是“東北狼”,他們也以振興東北老工業(yè)基地為使命。以這支團(tuán)隊(duì)為主要骨干創(chuàng)建了遼寧省重大裝備制造協(xié)同創(chuàng)新中心,主動牽頭對接當(dāng)?shù)乩蠌S,把科研做到國家需要的地方。
(原標(biāo)題:大國制造“東北狼”——記三獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)的團(tuán)隊(duì))