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      鑄鍛銑新工藝突破金屬3D打印前沿技術

      發布時間:2016-12-17 08:47:59 人氣: 來源:eonmanage

            11月下旬,陜西省寶雞市鈦合金產業工作組,組織了寶雞鈦業協會部分骨干企業,對鈦在國內生活等應用領域的推廣使用進行了調研。該調研組一行到訪了國家3D打印技術重點科研院校:武漢華中科技大學“創形創質并行制造研究中心”科研團隊,與該校3D打印科研專題組負責人張海鷗及團隊進行了座談、交流。
        調研了解到,該團隊歷經近10年的時間,圍繞3D打印金屬零件成本高、金屬組織呈枝/柱狀晶型,產品性能跟不上傳統的鍛造產品等劣勢因素展開研究。一改金屬鋪粉、激光熔化增材的傳統3D打印制造方法,成功研究出用金屬絲“電弧熔化打印增材+半固態快鍛+銑削加工”為一體的“鑄鍛銑3D打印新工藝技術”。
        此工藝加工的金屬零件可獲得呈等軸狀晶型的晶粒組織,性能大幅提高,克服了3D打印金屬零件無法達到高強韌性的缺點。試驗制成的TC4樣塊,經室溫拉伸性能測試,斷裂延伸率為14%,沖擊韌性值為59,其抗拉強度、屈服強度、延伸率、沖擊韌性分別超過傳統鍛件的6.9%、6.8%、40%、59%。此項技術用電弧熔化金屬絲制造的金屬產品質量等同或優于傳統鍛造產品,突破了3D打印不能獲得鍛造組織的瓶頸,變革傳統鍛造大型鍛件必須依賴巨型鍛機、長流程、長周期,高耗能、高耗材的傳統制造模式。實現鑄鍛銑加在線檢測全過程數字化流程智能控制的新時代,整個工藝過程制造的零件成本比傳統3D打印技術大幅度降低。其中,使用的原料材為常規產品,成本比3D打印專用粉也大幅度降低,這為3D打印工藝技術的推廣使用帶來了質的飛躍,將開創3D增材技術實際應用的新天地。據悉,該技術水平目前已超過日本。并于2016年9月14日被央視《朝聞天下》欄目新聞報道。
        目前該科研團隊設計制造的多款“鑄鍛銑”一體機已投入使用,他們打印生產的高鐵轍叉貝氏體鋼叉已交付使用,“鐵道轍叉貝氏體鋼自由增材成型一體機”已定型生產。航空大型承力多功能復雜材料零件、變向變徑變厚中空不銹鋼螺旋管,復合制造航空發動機鈦合金零件,復雜的新建筑鋼構多節點(11個節點)接頭等產品的打印生產均已實現。
        該項鑄鍛銑(增量/等量/減量)合一技術,有望開辟一臺設備的綠色智能制造鍛件的新的歷史。因是制造業頂層變革,將帶來包括設計、材料、工藝、檢測、控制、裝備一系列制造要素的變革,形成具有中國特色的短流程、綠色智能制造新技術群和產業群,改變西方制造占統治地位的現狀,促進我國軍民企業的轉型,意義十分重大。
        該項科研成果具有極好的實用性,此工藝技術將推動3D打印在多個行業的使用,一改此前3D打印工藝技術對球形金屬粉末的需求。因3D打印用金屬球形粉末制取難度很大,成本極高,1kg球形鈦粉售價2000元左右,極大地制約了用球形粉3D打印制造的產品推廣。該調研組認為,應該讓更多投資3D打印專用球形粉末研發生產的企業了解到此項新工藝,認識到將來3D打印使用的金屬原材料不會局限于球形粉末,要及時調整思路,謀劃好企業的長遠發展。
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