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我國使用3D打印技術(shù)造國產(chǎn)新戰(zhàn)機(jī)鈦合金部件

制造飛機(jī)零部件等高端金屬零件,按傳統(tǒng)方法需先用大型設(shè)備鑄件,然后高溫鍛打,使其堅固耐用。而如今這一傳統(tǒng)方法被顛覆。由華中科技大學(xué)張海鷗教授首創(chuàng)的鑄鍛一體化3D打印技術(shù),可以讓零件邊打印邊鍛造。這項技術(shù)已成功制造出世界首批3D打印鍛件。其中包括西安航空發(fā)動機(jī)有限公司的一種發(fā)動機(jī)過渡段零件,以及我國研制的一款新型戰(zhàn)斗機(jī)的鈦合金接頭等。該成果突破了3D打印行業(yè)的最大障礙,開啟實驗室制造大型機(jī)械的歷史。

人們常說,好鋼要“千錘百煉”“鍛打成才”,這是因為只有反復(fù)鍛打,才能將鑄造金屬的強(qiáng)度、韌性、疲勞壽命大幅提高到鍛件水平。現(xiàn)代制造業(yè)即是通過先鑄造、再鍛造、后銑削來制造高端金屬零件,但這一方法存在流程長、反復(fù)加熱能耗巨大、重污染等缺點(diǎn),并且無法制造出材料變化的多功能零件,比如航空發(fā)動機(jī)整體渦輪。

隨著3D打印技術(shù)的誕生和成熟,2010年華中科大機(jī)械學(xué)院張海鷗教授在全球率先取得鑄鍛合一國際專利技術(shù)。張海鷗教授介紹,在傳統(tǒng)鑄鍛技術(shù)中,金屬零件由鑄造設(shè)備一次成形,然后再用鍛機(jī)鍛打,不可能邊鑄邊鍛,但3D打印機(jī)的產(chǎn)生改變了這一切,它可以讓零件邊打印邊鍛壓。

這一技術(shù)也克服了中西方金屬3D打印的瓶頸。有望引領(lǐng)第四次工業(yè)革命的3D打印技術(shù)受到國際制造業(yè)青睞,但金屬3D打印因“有鑄無鍛”,打印不出經(jīng)久耐用的材質(zhì),一直處在“模型制造”和展示階段。張海鷗教授將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)鍛壓技術(shù)合二為一,實現(xiàn)了超越西方的原始創(chuàng)新。

據(jù)悉,這一技術(shù)現(xiàn)已能夠打印長達(dá)2.2米、重約260公斤的高性能金屬鍛件。現(xiàn)有設(shè)備已打印出飛機(jī)用鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等8種金屬材料。

西安航空發(fā)動機(jī)有限公司的45鋼發(fā)動機(jī)過渡段零件,因壁厚差大,傳統(tǒng)鑄造成形容易出現(xiàn)裂紋、氣孔、疏松等,若用鍛造方法,需制作鍛模,加工周期長,材料利用率低。該公司與張海鷗團(tuán)隊合作,鑄鍛銑一體化3D打印這種可焊性很差的45鋼零件,目前試制件已通過國際標(biāo)準(zhǔn)檢測。

(來源:中國鋼鐵新聞網(wǎng))

1001-5108(2016)06-0050-06