中国创新 钛合金3D打印后来居上 成下一代国产飞机的关键 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/01 04:28:41
2013年1月18日,国务院向“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”颁发国家技术发明奖一等奖。目前,这一技术在我国已经投入工业化制造,使我国成为继美国之后、世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及技术的国家。

  更加令人欣喜的是,在性能上,根据公开的材料表明,我国已经能够生产优于美国的激光成形钛合金构件。成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造且付诸实用的国家。

中国钛合金3D打印后来居上

  我国的钛合金激光成形技术起步较晚,直到1995年美国解密其研发计划3年才开始投入研究。早期基本属于跟随美国的学习,在全国多所大学和研究所设立实验室进行研究。其中,中航激光技术团队取得的成就最为显著。

  早在2000年前后,中航激光技术团队就已经开始投入“3D激光焊接快速成型技术”研发,在国家特别是军方资金的持续支持下,经过数年研发,解决了“惰性气体保护系统”、“热应力离散”、“缺陷控制”、“晶格生长控制”等多项世界技术难题、生产出结构复杂、尺寸达到4m量级、性能满足主承力结构要求的产品,具有了商业应用价值。
目前,我国已经具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造并且装机工程应用的国家。

  节约90%的材料和成本

  在解决了材料变形和缺陷控制的难题后,中国生产的钛合金结构部件迅速成为中国航空研制的一项独特优势。由于钛合金重量轻,强度高,钛合金构件在航空领域有着广泛的应用前景。目前,先进战机上的钛合金构件所占比例已经超过20%。

  传统的钛合金零件制造主要依靠铸造和锻造。其中铸造零件易于大尺寸制造,但重量较大且无法加工成精细的形状。锻造切削虽然精度较好,美国F-22战机的主要承力部件便是大型铸造钛合金框。但是零件制造浪费严重,原料的95%都会被作为废料切掉,而且锻造钛合金的尺寸受到严格的限制:3万吨大型水压机只能锻造不超过0.8平方米的零件,即使世界上最大的8万吨水压机,锻造的零件尺寸也不能超过4.5平方米。而且这两种技术都无法制造复杂的钛合金构件,而焊接则会遇到可怕的钛合金腐蚀现象。

  激光钛合金成形技术则完全解决了这一系列难题,由于采用叠加技术,它节约了90%十分昂贵的原材料,加之不需要制造专用的模具,原本相当于材料成本1~2倍的加工费用现在只需要原来的10%。加工1吨重量的钛合金复杂结构件,粗略估计,传统工艺的成本大约是2500万元,而激光3D焊接快速成型技术的成本仅130万元左右,其成本仅是传统工艺的5%。

  更重要的是,许多复杂结构的钛合金构建可以通过3D打印的方式一体成型,不仅节省了工时,还大大提高了材料强度。F-22的钛合金锻件如果使用中国的3D打印技术制造,在强度相当的情况下,重量最多可以减少40%。

  下一代国产飞机的关键技术

  在航空领域,中国激光钛合金成形技术已经得到了广泛的应用。

  在中航成飞和沈飞的下一代战斗机的设计研发中,激光钛合金成形技术已经得到了广泛运用。通过这一技术,正在研制的两型第五代战斗机歼-20和歼-31采用钛合金的主体结构,成功降低了飞机的结构重量,提高了战机的推重比;依托激光钛合金成形造价低、速度快的特点,沈飞在一年之内连续组装出歼-15、歼-16、歼-31等多型战斗机并且进行试飞。

  民用航空制造业也开始应用这一技术。目前,在西北工业大学凝固技术国家重点实验室下设的激光制造工程中心,通过激光立体成型技术为将于2014年投产,并在2016年投入运营的国产客机C919制造了钛合金翼梁,长度超过5米。

  除了制造外,这些部件在出现问题后,也将可以使用同样的技术进行修复,而无需重新制造,这将可以节省大量用于更换受损部件的费用。

  凭借激光钛合金成形技术,中国在航空材料科学领域第一次走在了世界先进水平的前列,并为中国航空工业的发展打下了坚实的基础。
http://gongkong.ofweek.com/2013- ... 420-28665601_2.html2013年1月18日,国务院向“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”颁发国家技术发明奖一等奖。目前,这一技术在我国已经投入工业化制造,使我国成为继美国之后、世界上第二个掌握飞机钛合金结构件激光快速成形及技术的国家。

  更加令人欣喜的是,在性能上,根据公开的材料表明,我国已经能够生产优于美国的激光成形钛合金构件。成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造且付诸实用的国家。

中国钛合金3D打印后来居上

  我国的钛合金激光成形技术起步较晚,直到1995年美国解密其研发计划3年才开始投入研究。早期基本属于跟随美国的学习,在全国多所大学和研究所设立实验室进行研究。其中,中航激光技术团队取得的成就最为显著。

  早在2000年前后,中航激光技术团队就已经开始投入“3D激光焊接快速成型技术”研发,在国家特别是军方资金的持续支持下,经过数年研发,解决了“惰性气体保护系统”、“热应力离散”、“缺陷控制”、“晶格生长控制”等多项世界技术难题、生产出结构复杂、尺寸达到4m量级、性能满足主承力结构要求的产品,具有了商业应用价值。
目前,我国已经具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力,并投入多个国产航空科研项目的原型和产品制造中。成为目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造并且装机工程应用的国家。

  节约90%的材料和成本

  在解决了材料变形和缺陷控制的难题后,中国生产的钛合金结构部件迅速成为中国航空研制的一项独特优势。由于钛合金重量轻,强度高,钛合金构件在航空领域有着广泛的应用前景。目前,先进战机上的钛合金构件所占比例已经超过20%。

  传统的钛合金零件制造主要依靠铸造和锻造。其中铸造零件易于大尺寸制造,但重量较大且无法加工成精细的形状。锻造切削虽然精度较好,美国F-22战机的主要承力部件便是大型铸造钛合金框。但是零件制造浪费严重,原料的95%都会被作为废料切掉,而且锻造钛合金的尺寸受到严格的限制:3万吨大型水压机只能锻造不超过0.8平方米的零件,即使世界上最大的8万吨水压机,锻造的零件尺寸也不能超过4.5平方米。而且这两种技术都无法制造复杂的钛合金构件,而焊接则会遇到可怕的钛合金腐蚀现象。

  激光钛合金成形技术则完全解决了这一系列难题,由于采用叠加技术,它节约了90%十分昂贵的原材料,加之不需要制造专用的模具,原本相当于材料成本1~2倍的加工费用现在只需要原来的10%。加工1吨重量的钛合金复杂结构件,粗略估计,传统工艺的成本大约是2500万元,而激光3D焊接快速成型技术的成本仅130万元左右,其成本仅是传统工艺的5%。

  更重要的是,许多复杂结构的钛合金构建可以通过3D打印的方式一体成型,不仅节省了工时,还大大提高了材料强度。F-22的钛合金锻件如果使用中国的3D打印技术制造,在强度相当的情况下,重量最多可以减少40%。

  下一代国产飞机的关键技术

  在航空领域,中国激光钛合金成形技术已经得到了广泛的应用。

  在中航成飞和沈飞的下一代战斗机的设计研发中,激光钛合金成形技术已经得到了广泛运用。通过这一技术,正在研制的两型第五代战斗机歼-20和歼-31采用钛合金的主体结构,成功降低了飞机的结构重量,提高了战机的推重比;依托激光钛合金成形造价低、速度快的特点,沈飞在一年之内连续组装出歼-15、歼-16、歼-31等多型战斗机并且进行试飞。

  民用航空制造业也开始应用这一技术。目前,在西北工业大学凝固技术国家重点实验室下设的激光制造工程中心,通过激光立体成型技术为将于2014年投产,并在2016年投入运营的国产客机C919制造了钛合金翼梁,长度超过5米。

  除了制造外,这些部件在出现问题后,也将可以使用同样的技术进行修复,而无需重新制造,这将可以节省大量用于更换受损部件的费用。

  凭借激光钛合金成形技术,中国在航空材料科学领域第一次走在了世界先进水平的前列,并为中国航空工业的发展打下了坚实的基础。
http://gongkong.ofweek.com/2013- ... 420-28665601_2.html
记得米格25就是因为钛合金技术不过关,毛子才用纯钢打造变态的米格25机身。

tg可以考虑用牛逼的钛合金技术打造一家米格25,大大减轻重量的新版米格25应该会很逆天才是
AceForce 发表于 2013-4-13 18:21
记得米格25就是因为钛合金技术不过关,毛子才用纯钢打造变态的米格25机身。

tg可以考虑用牛逼的钛合金技 ...
问题 现在 发展方向变了  高空高速不是战斗机趋势了 要比速度 谁比得过 黑鸟 不还是让速度慢的多的侦察机取代了
南方公园821 发表于 2013-4-13 18:25
问题 现在 发展方向变了  高空高速不是战斗机趋势了 要比速度 谁比得过 黑鸟 不还是让速度慢的多的侦察机 ...
md和毛子一大票超音速突防的战略轰炸机,弄点像样的超高速截击机还是必要的
2013-4-13 18:31 上传



3) 可在零件不同部位形成不同的成分和组织,合理控制零件的性能。从成形原理上讲,LSF技术是逐点堆积材料,因而可以很方便地在零件的不同部位获得不同的成分,特别是采用自动送粉熔覆的方式进行成形时,通过精确控制送粉器粉末输送流量,原则上可以在零件的任意部位获得所需要的成分,从而实现零件材质和性能的最佳搭配。这一点是传统的铸造和锻造等成形技术无法实现的。
4) 可以很方便地加工一些高熔点、难加工的材料。由于激光束的能量密度很高,同时激光束与材料之间属于非接触加工,采用LSF技术成形制备那些熔点高、加工性能差的材料,如钨、钛、铌、钼和高温合金等,其难度与普通材料相同,因此该技术相比传统制备成形技术在这方面具有非常突出的优越性。
http://www.xa-blt.com/news.asp?id=426
目前世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造且付诸实用的国家
中国《2013年智能制造装备发展专项的通知》重点支持3D打印技术
2013-3-12 11:40
据媒体报道,发改委、财政部、工信部共同发布《关于组织实施2013年智能制造装备发展专项的通知》,要求继续组织实施智能制造装备发展专项,重点支持数字化车间、智能测控系统与装备的研发应用以及智能制造系统在典型领域的示范应用项目。智能制造装备产业主要包括智能测控仪器仪表、数控机床、工业机器人、新型传感器、3D打印技术、自动化成套生产线等。

支持的内容还包括智能测控装置的研发与创新,具体涉及工业自动化仪表与控制系统、工业机器人及其关键部件等核心智能测控装备在机械加工、汽车、流程制造领域的示范应用和产业化。
http://www.36in.net/article-379-1.html
2013-4-13 18:41 上传


看着很先进的啊
山石SZ 发表于 2013-4-13 18:34
中国《2013年智能制造装备发展专项的通知》重点支持3D打印技术
2013-3-12 11:40
据媒体报道,发改委、财政 ...
激光烧完的机体框 直接就是成品了是吧 不用再动刀了?
我墙裂呼吁,让国内的巨型大压机团队、激光成型团队、机床团队认认真真深入交流一下,想办法搞一些技术工艺最优化的成果,最大化服务工业,起到一加一大于二的效果

而不是互相闷着恶性竞争浪费国家资源

http://lt.cjdby.net/forum.php?mod=viewthread&tid=1561008
这么多快好省的技术能不能用于新的歼10歼11系列和飞豹的机体制造?歼10不是机体重量有点大吗?这个正好用上。
这么说,我国的生产制造水平是领先国际一流水平的了,超前了。
ddeeell72 发表于 2013-4-13 19:34
我墙裂呼吁,让国内的巨型大压机团队、激光成型团队、机床团队认认真真深入交流一下,想办法搞一些技术工艺 ...
是啊,别像光伏产业既无序竞争又相互压价最后自己也损失很大,甚至倒闭,国家一开始就要限制发展规模,不能是人是鬼都来搞,少几家生产做大做强,当然价格也必须上去,这可是尖端科技,不大把捞钱就是失败!:@
每隔一段时间就要抬出来说一次,有完没完啊,不烦啊
提高应用水平,扩大运用规模
每隔几天就会拿出来重新发一遍的文章。NASA正在用3D打印技术做下一代的SLS巨型火箭,其中的承力部件算不算大型承力部件呢??
氩气保护是亮点,不是老美卡脖子的氦气
AceForce 发表于 2013-4-13 18:27
md和毛子一大票超音速突防的战略轰炸机,弄点像样的超高速截击机还是必要的
现在只追求速度的话至少五倍音速起 你觉得钛合金的迷哥25能达到吗?
南方公园821 发表于 2013-4-13 18:25
问题 现在 发展方向变了  高空高速不是战斗机趋势了 要比速度 谁比得过 黑鸟 不还是让速度慢的多的侦察机 ...
螺旋上升的玩意 断言趋势稍显草率
不错不错
山石SZ 发表于 2013-4-13 18:32
  
激光立体成形技术

如果激光烧结比锻造强度高。锻造早淘汰了。
不会为了宣传激光烧结做的假数据吧?
技术实用才是王道
AceForce 发表于 2013-4-13 18:21
记得米格25就是因为钛合金技术不过关,毛子才用纯钢打造变态的米格25机身。

tg可以考虑用牛逼的钛合金技 ...
弄个激光打印一体成型的F-22来跟美帝较量看看……
raptorlead 发表于 2013-4-13 20:55
如果激光烧结比锻造强度高。锻造早淘汰了。
不会为了宣传激光烧结做的假数据吧?
如果导弹有用,机枪早淘汰了,不会是为宣传导弹做的假数据吧!
如果激光烧结比锻造强度高。锻造早淘汰了。
不会为了宣传激光烧结做的假数据吧?
你手机可上网了,电脑还要不?激光打印对像钛合金这种贵又难加工的材料是可节省很多成本,但对铁这种贱金属来说就不同了,再说3D打印大型承力框的技术突破才多久?锻造如何早就淘汰?为喷而喷实在没必要。
在3D打印领域,美帝是先行者,但是目前,中国是水平最高者。有人提到美帝的下一代3D技术,笑话,难道中国就不会开发下一代3D打印技术了吗?
GHJYP 发表于 2013-4-13 19:08
激光烧完的机体框 直接就是成品了是吧 不用再动刀了?
留有机加工的余量的。
山石SZ 发表于 2013-4-13 18:32
  
激光立体成形技术

例图有点儿像涡轮叶片
大牧首 发表于 2013-4-13 19:51
每隔一段时间就要抬出来说一次,有完没完啊,不烦啊
不要那么没耐心好吗?3D打印是革命性的技术,正在或即将改变着很多,为什么不多关注?
虽然内容有重复,但也有新内容。当然,如果是看不懂,就另当别论。
轰炸机 发表于 2013-4-13 22:04
在3D打印领域,美帝是先行者,但是目前,中国是水平最高者。有人提到美帝的下一代3D技术,笑话,难道中国就 ...
关键的部件是欧美的。。激光头。
qsskk114 发表于 2013-4-13 23:52
关键的部件是欧美的。。激光头。
问题是美欧卖给中国的激光头从来就不是一流的。都是二流以外。就是这样,我们的3D技术还是超过了美帝。
不过希望激光这个东西不要被人卡脖子吧。
399380170 发表于 2013-4-13 21:59
你手机可上网了,电脑还要不?激光打印对像钛合金这种贵又难加工的材料是可节省很多成本,但对铁这种贱金 ...
强度高,工艺简单,为什么不用啊?
希望以激光为基础的设备赶紧脱离进口。
GHJYP 发表于 2013-4-13 19:08
激光烧完的机体框 直接就是成品了是吧 不用再动刀了?
不是,后续加工并不少
ddeeell72 发表于 2013-4-13 19:34
我墙裂呼吁,让国内的巨型大压机团队、激光成型团队、机床团队认认真真深入交流一下,想办法搞一些技术工艺 ...
现在本来就这么做的,你太孤陋寡闻了好么
raptorlead 发表于 2013-4-13 20:55
如果激光烧结比锻造强度高。锻造早淘汰了。
不会为了宣传激光烧结做的假数据吧?
锻造毛胚然后大切削量加工的复杂零件,性能确实要比增材制胚+少量切削的零件性能差。
道理很简单:
1、锻造事实上还有保有大量缺陷,只不过优化了流线,而增材技术只要严格控制粉料,甚至可以达到真空电渣重融的纯净度。
2、钛合金、高强钢切削量大,会极大影响疲劳寿命
轰炸机 发表于 2013-4-13 22:04
在3D打印领域,美帝是先行者,但是目前,中国是水平最高者。有人提到美帝的下一代3D技术,笑话,难道中国就 ...
实话实说,国内领先的仅仅是某一个单项品种而已
qsskk114 发表于 2013-4-13 23:52
关键的部件是欧美的。。激光头。
你恰恰说粗了,10kw激光器国产化率接近全部。
AceForce 发表于 2013-4-13 18:21
记得米格25就是因为钛合金技术不过关,毛子才用纯钢打造变态的米格25机身。

tg可以考虑用牛逼的钛合金技 ...
新米格25?兔子搞肯定是鸭翼