3D打印技術(shù)在燃?xì)廨啓C(jī)葉片快速制造中的應(yīng)用進(jìn)展

宋爽 肖舒寧 張?bào)?/p>

摘? ?要：隨著科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，燃?xì)廨啓C(jī)葉片的快速制造中普遍應(yīng)用了3D技術(shù)，本文主要針對(duì)的就是對(duì)國(guó)內(nèi)外主流的金屬3D打印技術(shù)在燃機(jī)葉片快速制造中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行充分的分析，探討金屬3D技術(shù)與傳統(tǒng)的制造工藝之間的區(qū)別，闡述其優(yōu)勢(shì)，并介紹了3D打印技術(shù)在燃?xì)廨啓C(jī)葉片中的研究進(jìn)展。結(jié)果顯示，3D打印技術(shù)在燃?xì)廨啓C(jī)葉片快速制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)葉片? 3D打印技術(shù)? 快速制造與修復(fù)? 熔模鑄造

中圖分類號(hào)：TG115? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（b）-0075-02

燃?xì)廨啓C(jī)葉片快速制造是屬于國(guó)家的高新技術(shù)制造產(chǎn)業(yè)，燃?xì)廨啓C(jī)葉片快速制造中對(duì)于材料的要求是比較高的，對(duì)于幾何圖形的精準(zhǔn)度的要求也十分高，與傳統(tǒng)的制造工藝相比，在刀具材料的選擇上，葉片的加工質(zhì)量上，以及葉片的制造成本和生產(chǎn)周期上都具有著明顯的優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品加工質(zhì)量的穩(wěn)定性也得到了很好的保證。3D打印技術(shù)作為一種新興起的技術(shù)，具有著很強(qiáng)的靈活性，對(duì)于傳統(tǒng)的制造業(yè)造成了很大的沖擊，也被人們?cè)絹?lái)越多地關(guān)注和應(yīng)用。它最大的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)就是可以快速地生產(chǎn)小批量的產(chǎn)品，對(duì)于一些復(fù)雜且難加工的材料制造具有很廣泛的發(fā)展前景，并沒有過多的生產(chǎn)工藝的制造過程，是一種可以廣泛研究和深入發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)。

1? 3D打印技術(shù)在燃機(jī)葉片制造領(lǐng)域的應(yīng)用

（1）直接打印燃機(jī)葉片模型。

相比較傳統(tǒng)的制造工藝，3D打印技術(shù)是一種節(jié)省材料的制造方式，它可以極大地節(jié)省生產(chǎn)成本，并且縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，對(duì)于燃?xì)鈾C(jī)葉片模型的打印可以直接進(jìn)行，并可以在制造的過程中對(duì)于葉片的模型信息及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于不同的葉片性能的要求可以及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，減少了不必要的時(shí)間浪費(fèi)和材料浪費(fèi)。

（2）修復(fù)葉片。

燃?xì)廨喨~片經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作會(huì)出現(xiàn)設(shè)備的老化和疲勞損傷的現(xiàn)象，但是一般葉片的生產(chǎn)周期都較長(zhǎng)，生產(chǎn)成本也較高，一旦要更新葉片就會(huì)影響整個(gè)發(fā)電廠的生產(chǎn)，但是3D打印技術(shù)就具有很強(qiáng)的修復(fù)能力，進(jìn)而降低了生產(chǎn)成本，提高了葉片的生命周期，提高了發(fā)電廠的生產(chǎn)效率。

2? 金屬3D打印技術(shù)制造燃機(jī)葉片

燃?xì)馊~片金屬材料的制造工藝與傳統(tǒng)的制造工藝相比較有很多的優(yōu)勢(shì)，金屬3D打印技術(shù)作為3D打印技術(shù)中發(fā)展最快的一部分，其打印設(shè)備的銷量正在持續(xù)增長(zhǎng)，具有著高效、低消耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)，相比較傳統(tǒng)的制造工藝具有以下優(yōu)勢(shì)。

2.1 成型幾何形狀復(fù)雜的葉片產(chǎn)品

傳統(tǒng)的葉片的加工方式已經(jīng)很難保證產(chǎn)品的精準(zhǔn)度，對(duì)于復(fù)雜的葉片模型，也僅僅是只考慮切削熱應(yīng)力的影響產(chǎn)生的變形，但是輪盤式葉片的制造過程更加的復(fù)雜，葉片和輪盤裝配的精度難以保證，金屬3D打印葉片不受傳統(tǒng)的加工手段制約，它能夠加工各種形狀復(fù)雜和難以制造的零件，在使用特點(diǎn)和性能上也具備一定的特殊性。通過這種制造方式，能夠使零件的尺寸幾乎接近成品的尺寸，更加的精細(xì)和準(zhǔn)確，這些都是傳統(tǒng)的加工方法無(wú)法做到的。

2.2 節(jié)省制造成本

金屬3D打印技術(shù)可以將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零件免去了模具的設(shè)計(jì)以及制造環(huán)節(jié)，節(jié)省了制造的成本，極大地縮短了新品的研發(fā)和制造周期，使得生產(chǎn)效率也得到了顯著的提高，并且對(duì)于原材料的利用率以及回收率也較高，符合我們可持續(xù)性發(fā)展的要求，低碳高效且環(huán)保。

3? 激光熔覆技術(shù)修復(fù)燃機(jī)葉片

燃?xì)廨啓C(jī)工作中的葉片的損傷程度與其他的相比占很大的比重。如果對(duì)損傷的葉片進(jìn)行直接替換，就會(huì)大大增加了燃機(jī)運(yùn)用維護(hù)的成本，生產(chǎn)就會(huì)停滯不前，直接影響了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的周期。而激光熔覆技術(shù)作為一個(gè)分支也具有著很大的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)任意部件任意位置失去的材料進(jìn)行定向集中的修復(fù)，對(duì)待修復(fù)葉片的影響較小，保證了尺寸的完整性以及精準(zhǔn)度，能夠有效地修復(fù)葉片在惡劣工況下的機(jī)械性能，能夠延長(zhǎng)葉片的使用壽命。

4? 基于3D打印的燃機(jī)葉片熔模鑄造

近幾年來(lái)，3D打印技術(shù)迅速發(fā)展，廣泛地應(yīng)用于各個(gè)制造業(yè)領(lǐng)域。3D打印技術(shù)作為一種快成型技術(shù)，與鑄造有很強(qiáng)的契合性。3D打印技術(shù)可以與熔模鑄造技術(shù)相結(jié)合。

4.1 3D打印葉片熔模模型

將3D打印葉片熔鑄成模型，可以大大地縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)的周期，具體的工藝流程為：設(shè)計(jì)鑄造工藝流程——產(chǎn)品三維造型設(shè)計(jì)——粘結(jié)蠟質(zhì)澆注系統(tǒng)——制作型殼——脫模型材料———澆注金屬液--鑄件表面清理——鑄件產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)——鑄件產(chǎn)品精加工且檢測(cè)合格后交付用戶。

4.2 光固化立體成型葉片熔模模型

光固化立體成型葉片熔模模型是具有一種支撐材料的模型，具有層層固化的功能，第一層固化后，移動(dòng)到工作臺(tái)，新固化好的材料模型與前一個(gè)模型進(jìn)行很好的粘合，這種反復(fù)的固化成型技術(shù)打印中空結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的葉片模型，從而滿足熔模鑄造工藝要求。

5? 3D打印技術(shù)應(yīng)用于燃機(jī)葉片制造領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

燃?xì)廨啓C(jī)最為關(guān)鍵的零部件就是燃?xì)馊~片，它不僅提高了燃?xì)廨啓C(jī)的使用性能，也能夠提高其安全性和使用的效率，具有很多的優(yōu)勢(shì)。

（1）采用3D打印技術(shù)不僅僅可以省去葉片的鑄造以及加工等復(fù)雜的工藝流程，與傳統(tǒng)的制造方式相比還具有很多的優(yōu)勢(shì)，它能夠極大地節(jié)省制造成本以及縮短制造的生產(chǎn)周期。

（2）金屬3D打印技術(shù)成型燃?xì)廨啓C(jī)葉片方便了對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的全效控制，減少了生產(chǎn)過程中很多的不確定因素，由于大多數(shù)是機(jī)器進(jìn)行打印，因此也就減少了人為的影響因素，產(chǎn)品的質(zhì)量與傳統(tǒng)的打印技術(shù)相比也就更加的精準(zhǔn)。

（3）3D打印技術(shù)用于熔模鑄造方面可以有效的較少不必要的模具制造的時(shí)間，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，對(duì)于尺寸的精準(zhǔn)度有了更高的要求，由于現(xiàn)在市場(chǎng)的需求在不斷擴(kuò)大，因此面對(duì)燃機(jī)葉片的精準(zhǔn)度、使用壽命以及成本和產(chǎn)生的效率等都有著很強(qiáng)的要求，這些高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求必然對(duì)先進(jìn)燃機(jī)葉片快速制造領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

6? 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在3D打印對(duì)于普通的群眾來(lái)說(shuō)還是較為陌生的，但是對(duì)于行業(yè)來(lái)說(shuō)，卻會(huì)有大增長(zhǎng)的民用領(lǐng)域市場(chǎng)，3D打印已經(jīng)走入了家庭，同時(shí)也更加廣泛地應(yīng)用到了制造業(yè)當(dāng)中，尤其是燃?xì)廨啓C(jī)葉片的制造工藝當(dāng)中，它具有著很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足縮短燃?xì)廨啓C(jī)葉片研發(fā)周期的需要。但是我國(guó)的3D打印技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)距離成熟的階段還是有很大的距離，因此將3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)的制造技術(shù)應(yīng)該相輔相成，共同進(jìn)步，只有這樣才能促進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)葉片的快速制造，并且符合市場(chǎng)的需求和發(fā)展。

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