華科金屬3D打印技術(shù)目標(biāo)直指殲20產(chǎn)量難關(guān)

lydiazhang   2017-01-14 09:12:52

如今大家相數(shù)關(guān)注于殲20的生產(chǎn)問(wèn)題,希望能在短時(shí)間內(nèi),大家生產(chǎn)出來(lái),可是難度相當(dāng)大。現(xiàn)代航空制造對(duì)加工要求非常高,可以用“苛求”來(lái)形容,很大程度上依賴(lài)于工人的素質(zhì)與加工設(shè)備的水平,如今各國(guó)將新的加工方式視為解決問(wèn)題的突破口,中國(guó)也進(jìn)行了積極的研究。

據(jù)2016年7月的報(bào)道,由華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的一項(xiàng)金屬3D打印技術(shù)“智能微鑄鍛”。一個(gè)看似普通的新聞,其實(shí)意義不小--中國(guó)成功功克制約隱身戰(zhàn)機(jī)產(chǎn)量的一大難關(guān):大型復(fù)雜部件的加工。中國(guó)的殲20在技術(shù)上,絕對(duì)是世界一流水平,但是它的加工制造要求也一樣高,與以前的戰(zhàn)機(jī)相比,它的許多部件不僅個(gè)頭要更大,加工要求也提高了許多,如何大量加工成了限制殲20生產(chǎn)的難關(guān)。從報(bào)道之中,也談及研發(fā)團(tuán)隊(duì)已開(kāi)始參與大型航空復(fù)雜部件的加工研究,目標(biāo)直指:殲20。


激光3D打印技術(shù)在加工復(fù)雜部件方面,擁有非常大的優(yōu)勢(shì),即可降低成本,又有高效率,可是存在質(zhì)量不足的問(wèn)題。它是通過(guò)激光將材料粉末堆積融化鑄造出來(lái)的,存在質(zhì)地疏松、中間夾雜大量微小氣泡和未融化粉末的情況不可避免,造成金屬內(nèi)部組織的位移、撕裂,形成大量的缺陷和應(yīng)力,這對(duì)于要求極高的航空部件無(wú)法接受的。

“智能微鑄鍛”技術(shù)創(chuàng)造性地將金屬鑄造、鍛壓技術(shù)合二為一,克服了3D打印在原理上帶來(lái)的諸多缺陷,解決制約實(shí)用性的最大問(wèn)題,大幅提高了制件強(qiáng)度和韌性,提高了構(gòu)件的疲勞壽命和可靠性,讓高標(biāo)準(zhǔn)部件也可以使用激光3D打印技術(shù)來(lái)生產(chǎn)了。這屬于顛覆性原始創(chuàng)新,美日等3D打印技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家,也試圖在提高質(zhì)量,可是研究多年都沒(méi)有限得成功,中國(guó)實(shí)現(xiàn)了一次小小的超越。


該技術(shù)不僅適合于加工復(fù)雜的部件,且速度提高了許多,如制造一個(gè)2噸重的大型金屬部件,工期從過(guò)去的90天,減為10天左右,同時(shí),以金屬絲材為原料,其成本為目前普遍使用的激光撲粉粉材的1/10左右,或者說(shuō),材料成本降9成,利用率則增加到8成以上。熱源方面使用高效廉價(jià)的電弧為熱源,成本為目前普遍使用的大多需要進(jìn)口的激光器的1/10。


這一技術(shù)為張海鷗團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十多年潛心攻關(guān)才取得有成果,目前也剛剛突破,具體實(shí)用等尚繼續(xù)需要進(jìn)一步的研究,其實(shí)就是要造更大的設(shè)備,但是已應(yīng)用的效果已相當(dāng)喜人。報(bào)道時(shí),打印出的高性能金屬鍛件,已達(dá)到2.2米長(zhǎng),重約260公斤,具備打印1800×1400×50毫米尺寸超大型零件的能力。現(xiàn)有設(shè)備已打印飛機(jī)用鈦合金、海洋深潛器、核電用鋼等八種金屬材料。

報(bào)道中稱(chēng),正在建設(shè)的微鑄鍛銑復(fù)合制造設(shè)備能制造5.5×4.2×1.5的金屬鍛件,這個(gè)單位自然為“米”,大家可以想象一下,可以用生產(chǎn)多大的部件,而且它表面粗糙度0.02毫米,達(dá)到普通機(jī)械加工水平??紤]到時(shí)間關(guān)系,目前應(yīng)已建成了,即便沒(méi)建成,也不會(huì)太晚了,這意味著很多傳統(tǒng)上無(wú)法整體加工的復(fù)雜、超大型高性能結(jié)構(gòu)件,都將能以較低的成本大量快速生產(chǎn),其意義非同一般。實(shí)際上給機(jī)械制造業(yè)都帶來(lái)顛覆性的變化,影響深遠(yuǎn),尤其是對(duì)航空航天器產(chǎn)品,不僅是加工飛機(jī)的大型部件,也可以制造發(fā)動(dòng)機(jī)部件等等。


經(jīng)過(guò)多年努力之后,中國(guó)工業(yè)已取得了不小的進(jìn)展,殲20的研發(fā)成功只是一個(gè)證明,但是伴隨著需求的日愈增長(zhǎng),中國(guó)在尖端工業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)能不足問(wèn)題顯現(xiàn)出來(lái),表面上說(shuō),提高產(chǎn)能比提高技術(shù)水平簡(jiǎn)單,其實(shí)相較而言,實(shí)際上也相當(dāng)麻煩,涉及到方方面面,制約產(chǎn)量的因素太多,其中之一:加工。“智能微鑄鍛”技術(shù)的出現(xiàn),讓我們看到了,中國(guó)解決產(chǎn)能不足問(wèn)題的希望,期待類(lèi)似的技術(shù)越來(lái)越多。


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