武漢天昱智能制造有限公司和華中科技大學(xué)日前與空中客車公司(Airbus)在武漢簽署了三方合作協(xié)議，宣布正式在航空工業(yè)制造領(lǐng)域展開合作。這是我國與大型跨國企業(yè)在先進制造領(lǐng)域的又一項合作。作為全球民用飛機制造商之一，此次空客公司看中的是華中大數(shù)字裝備與技術(shù)國家重點實驗室張海鷗教授主導(dǎo)研發(fā)的金屬3D打印新技術(shù)“智能微鑄鍛”，這一技術(shù)改變了“鑄鍛銑分離”的傳統(tǒng)制造歷史。
在傳統(tǒng)機械制造中，澆鑄后的金屬材料不能直接加工成高性能零部件，必須通過鍛造工藝才能改造其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，解決成型問題。但是，由于以往對超大鍛機的過度依賴，導(dǎo)致機械制造投資大、成本高，制作流程長、能耗巨大、污染嚴重，并且難以制作梯度功能材料零件。作為后起之秀的常規(guī)金屬3D打印技術(shù)因為能夠解決這些弊病而受到青睞，在航空航天、模具及汽車領(lǐng)域開始獲得應(yīng)用。
不過，傳統(tǒng)的金屬3D也存在缺陷。“以往常規(guī)3D打印沒有經(jīng)過鍛造，金屬抗疲勞性嚴重不足;制件性能不高;存在氣孔和未融合部分;大都采用激光、電子束為熱源，成本高昂。所以，形成了中看不中用、應(yīng)用困難的局面。”張海鷗介紹說。為解決這一世界性技術(shù)難題，張海鷗教授團隊經(jīng)過十多年潛心攻關(guān)，獨立研制了鑄鍛銑一體化技術(shù)“智能微鑄鍛”，獲國際和國內(nèi)20多項發(fā)明專利。
經(jīng)過專家驗證，采用“智能微鑄鍛”技術(shù)生產(chǎn)的零部件，各項技術(shù)指標和性能均穩(wěn)定超過傳統(tǒng)鑄件。同時，該技術(shù)以金屬絲材為原料，材料利用率達到80%以上，絲材料價格成本為目前普遍使用的激光撲粉粉材的十分之一左右。在熱源方面，使用高效廉價的電弧為熱源，成本為激光器的十分之一。并且這一技術(shù)能同時控制零件的形狀尺寸和組織性能，大大縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，制造一個兩噸重的大型金屬鑄件，過去需要3個月以上，現(xiàn)在僅需10天左右。
中國航發(fā)集團北京航空材料研究院研究員、航空首席技術(shù)專家曹臘梅表示，3D打印成型技術(shù)最大的優(yōu)勢是實現(xiàn)了任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精確控型，這對于追求長壽命、高可靠性的航空發(fā)動機關(guān)鍵熱端部件高效快捷、高產(chǎn)出率、低成本制造來說，無疑是一種極具創(chuàng)意、前景廣闊的先進技術(shù)。
目前，“智能微鑄鍛銑復(fù)合制造”已經(jīng)應(yīng)用于西航動力公司、西安航空公司和南方航空動力公司新產(chǎn)品的開發(fā)，試制了高溫合金雙扭葉輪、鋁硅合金熱壓泵體、發(fā)動機過渡段等零件，以及大型飛機蒙皮熱壓成形雙曲面模具、轎車翼子板沖壓成形FGM模具等，在國際上也受到廣泛關(guān)注。
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