仅中美有钛合金激光成型技术
来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 14:11:41
原标题:钛合金精密热成形技术在航空航天的应用进展
http://wap.cannews.com.cn/index.php?a=viewa&c=46&id=138996
钛合金具有低密度、高比强度、使用温度范围宽(-269~600℃)、耐蚀、低阻尼和可焊等诸多优点,是航空航天飞行器轻量化和提高综合性能的最佳用材,其应用水平是体现飞行器先进程度的一个重要方面。提高飞行器的综合力学性能并降低成本,是推动钛合金在航空航天领域应用的重要措施。
随着航空航天技术的发展,钛合金在航空航天领域的应用范围不断扩展,钛合金结构件也越来越呈现出大尺寸、薄壁曲面、变厚度和整体结构的趋势,进一步提高了航空航天飞行器的性能、结构刚性,减轻了重量,钛合金精密成形技术将是航空航天制造技术的研究重点。
精密成形是指零件成形后接近或达到零件精度要求的成形技术,它是建立在新材料、新设备、新工艺、计算机辅助工艺设计等技术成果的基础上,发展了传统的成形技术,实现产品高效、高性能、低成本的少无余量制造技术,精密成形的零件具有高的几何精度和表面粗糙度、精确的外形及优良的机械性能。钛合金精密成形技术广泛应用于航空航天领域,它的使用能显著提高各类作战飞机、航空发动机、战略战术导弹、运载火箭等航空航天产品的综合性能和保障能力。针对精密成形技术中精密热成形(包括精密铸造、超速成形/扩散连接、精密旋压和激光直接快速成形)技术的应用进展进行分析,这些技术可以实现近净形生产,材料利用率高达70%~90%,已经在航空航天领域凸显出广阔的发展前景和良好的应用价值。
钛合金精密铸造技术
美国于20世纪60 年代开始研究应用钛合金精密铸造技术,处于世界领先水平,开发出了熔模陶瓷铸型技术、机加石墨铸型技术和热等静压技术。国外先进国家已成功研制了F-100、CFM-56、CF6-80、F-119等航空发动机的大型薄壁整体钛合金中介机匣、风扇、高压压气机机匣等铸件,最大直径已经大于1000mm、最小壁厚小于3mm、尺寸精度达到CT6~CT7 级水平,冶金质量高。
美国F-22战斗机在垂尾方向舵作动筒支座与其他关键承力部位大量采用钛合金精密铸件,约占其整体结构重量的7.1%。德国钛铝精铸公司采用近α 型钛合金IMI834 生产了燃气涡轮航空发动机的零部件。目前,大型复杂的发动机中介机匣式风扇框架基本采用 Ti-6Al-4V 及Ti6242 精铸件,见表1。
我国的钛精铸技术起步于20世纪60 年代,是借鉴和引进国外技术发展起来的,经过多年发展开发出了钛合金熔模铸造技术、捣实型铸造技术、石墨加工型铸造技术等。钛合金熔模精密铸造技术结合离心浇铸工艺技术,实现了尺寸900mm、整体壁厚2.5 mm 的薄壁复杂钛合金结构件浇铸成型,尺寸精度达到CT6~CT8 级,铸件表面黏污层厚度减少到0.3mm。对于中小型铸件尺寸精度可以达到CT6~CT7 级,表面粗糙度达到R a3.2mm,最小壁厚1.5μm,达到国际先进水平。北京航空材料研究院曾成功浇铸出尺寸630mm×300mm×130mm、最小壁厚仅为2.5mm 的复杂框形结构。
随着航空航天装备升级换代,对构件的大型化、复杂化和高精度提出了更高要求,钛合金精密铸造技术结合先进熔炼技术、计算机仿真技术、热等静压技术、数字化检测技术等是今后的主要发展方向。目前,与欧美发达国家相比,我国在技术基础、设备、过程控制、成形改性一体化、工艺仿真和数字化检测等方面存在一定的差距,攻克大型薄壁复杂整体精铸件铸造关键技术,满足先进航空航天装备研制的需要是今后工作的重点。
钛合金超塑成形/ 扩散连接技术(SPF/DB)
超塑成形/扩散连接(SPF/DB)是一种把超塑成形与扩散连接相结合用于制造高精度大型零件的近无余量加工方法,在现代航空航天工业发展的推动下,经过30多年的开发研究和验证试验,已进入了实用阶段。
20 世纪70 年代早期,美国洛克威尔公司首先将超塑成形技术应用到飞机结构件制造中,使钛合金制造工艺发生了技术变革。随后,欧美将钛合金SPF、SPF/DB 技术列为重点研究项目,促使超塑成形整体钛合金结构件已获得工程应用,并产生了巨大的技术经济效益:联合战斗机(JSF)的后缘襟翼和副翼、F-22后机身隔热板等重要结构均采用了钛合金超塑成形/ 扩散连接的整体结构。英国罗·罗公司采用SPF/DB 技术研制出了第二代钛合金宽弦无凸肩空心风扇叶片,每个叶片实现减重35%~40%,处于世界领先地位。欧盟采用超塑成形的Ti-6Al-4V 合金高度控制仪气瓶还应用于阿里安Ⅴ火箭,国外一些导弹上用的钛合金蜂窝结构的翼面也采用SPF/DB技术成形。
国内对SPF/DB技术的研究开始于70 年代末,经过30 多年的发展,我国SPF/DB 技术取得了很大的进步。近年来,我国新机研制及改进机型中,前缘襟翼、鸭翼、整体壁板和腹鳍等大尺寸钛合金构件采用SPF/DB技术。针对航天型号对金属防热结构的需求,航天材料及工艺研究所开展了钛合金波纹板SPF 技术研究,成功制备出TC4 钛合金防热瓦等热结构部件。
SPF/DB 应用于航空航天具有两方面的优势,一方面是满足航空航天复杂几何形状零件的要求,另一方面可以不用接头(紧固件或铆钉等)获得整体结构。SPF/DB 技术的应用方向为:大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑成形;高速超塑成形技术的研究与开发。SPF/DB 技术应用表明:尽管钛合金成本高,但成本效益、可靠性、长寿命和重量轻量化对航空航天的吸引力更大。
钛合金精密旋压技术
旋压成形技术制造的薄壁回转体壳体构件解决了在车削加工时存在的刚度低、颤动大、加工精度低等技术问题或根本无法加工的技术难题,应用于航天领域具有诸多优势。
美国强力旋压生产的φ3900mm大型导弹壳体,径向尺寸精度达到0.05mm,表面粗糙度R a 为1.6~3.2μm,壁厚差≤0.03mm。美国钛制造公司采用1.5m 立式旋压机旋压φ 1524mm 的Ti-6Al-4V钛合金导弹压力容器封头,每个封头的旋压时间为5min。民兵洲际导弹第二级固体发动机壳体采用了Ti-6Al-4V 钛合金,并用强力旋压成形,成形后的钛合金壳体重量减轻30%。围绕航天型号对轻质、高强、大型化航天需求,德国MT 宇航公司采用旋压工艺制备出φ 1905 mm 的高强Ti-15V-3Cr合金推进系统贮箱,并应用于欧洲阿尔法通信卫星巨型平台,实现了卫星平台的大幅度减重、增加有效载荷。
我国的旋压工艺与设备的研究源于60 年代初期,钛合金的旋压研究始于上世纪70 年代,经过40 多年来的发展,基本形成了从设备的研制到工艺开发一套成熟的体系。国内航天所用钛合金及旋压制品,如火箭发动机外壳、叶片罩、陀螺仪导向罩、内蒙皮等,Ti8Al1Mo1V 高钛合金用于发动机叶片热处理强化钛合金旋压成形;TB2 钛合金用于小型喷管旋压等。
西安航天动力机械厂研制出国内最大直径的钛合金筒形件;通过正反2 道次普旋翻边成功旋压出φ 500mm 的薄壁半圆钛圈,零件用于空间飞行器微动力姿态调整。
中国航天科技集团公司第703 研究所采用普旋与强旋相结合的技术,以TC3、TC4 2 种钛合金板材为坯料,热旋压制备出了2 种钛合金半球形(φ 内522mm×2.0mm)、圆柱形储箱壳体(φ 163mm×2.0mm×200mm 的杯形件,φ 163mm×2.0mm×360mm 及φ 112mm×6.0mm×1000mm 的筒形件)。
近几年来,随着计算机模拟技术的发展,数值模拟已广泛应用于金属部件旋压成形过程的分析。航天材料及工艺研究所对TC4筒形件进行了计算机模拟,分析了旋轮攻角、旋轮运动轨迹、普旋道次等工艺参数对旋压成形的影响规律,成功旋制了高深径比的TC4 钛合金筒形件。尽管钛合金精密旋压技术为航天领域提供了各类合金普旋成形高深径比旋压件,但从零件的工程化应用和旋压成形的复杂性分析,还需进一步加强。总的来说,旋压技术在国内航天工业获得广泛应用,但大直径、薄壁整体钛合金热旋压成形工艺尚无应用实例,直径2.25 m 贮箱箱底整体旋压技术、直径5 m 低温贮箱箱底瓜瓣成形、钛合金及高温合金复杂结构件成形等技术还处在工艺摸索阶段。
钛合金激光直接快速成形技术
自20世纪90年代开始,随着计算机技术的飞速发展,激光直接制造技术逐渐成为制造领域研究的热点。激光直接快速成形技术中有2 种方法可以用于直接制造金属零件,即区域选择激光熔化(SelectiveLaserMelting, SLM)技术和近净成形(Laser Engineered Net Shaping,LENS)技术。国外有关大型钛合金结构件激光直接快速成形技术的研究主要集中在美国。美国AeroMet公司在2002~2005 年间实现了激光直接快速成形钛合金结构件在飞机上的应用。2001 年Aero- Met 公司开始为波音公司F/A-18E/F 舰载联合歼击/ 攻击机小批量试制发动机舱推力拉梁、机翼转动折叠接头、翼梁、带筋壁板等机翼钛合金次承力结构件。2002 年制定出了“Ti6Al4V钛合金激光快速成形产品”宇航材料标准(ASM 4999)并于同年在世界上率先实现激光快速成形钛合金次承力结构件在F/A-18 等战机上的验证考核和装机应用。在航天领域,NASA 马歇尔航天飞行中心(NASA’s Marshall Space FlightCenter in Huntsville,Ala.)于2012 年将选区激光熔化成形技术应用于多个型号航天发动机复杂金属零件样件的制造。激光直接快速成形技术还常常被用于钛合金零件或者模具的修复。
我国钛合金结构件激光直接快速成形技术的研究,从2001 年开始一直受到政府主要科技管理部门的高度重视,在飞机、发动机等钛合金结构件激光快速成形制造工艺研究、成套装备研发及工程应用关键技术攻关等方面取得了较大进展。
北京航空航天大学激光材料加工制造技术实验室以飞机次承力钛合金复杂结构件为对象,开展激光快速成形工程化应用技术研究,先后制造出TA15 钛合金角盒近200 件,完成了“激光快速成形TA15 钛合金结构件在某型飞机上的装机评审”,首件激光快速成形TA15 钛合金结构件顺利通过在某型飞机上的全部应用试验考核,使我国成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金复杂结构件激光快速成形工程化技术并实现激光快速成形钛合金结构件在飞机上应用的国家。
北京航空航天大学王华明主持的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金等高性能难加工金属关键整体构件,并在我国大型飞机等多型飞机研制和生产中得到实际应用,从而使我国成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家,如图1。
相对于国内的航空领域的研究应用,目前激光直接快速成形技术在我国航天领域的应用研究基本上还是处于起步阶段。实际上,航天液体和固体火箭发动机难加工材料、复杂型面的结构件及武器型号难加工材料轻质防热结构件可以很好地采用选区激光熔化技术实现高精度加工[35]。
采用激光直接快速成形技术制造航空航天用的整体钛合金结构件具有材料利用率高、加工余量小、周期短和柔性高等优点。但激光快速成形过程中零件变形开裂预防,内部质量(内部缺陷、晶粒及显微组织等)及力学性能控制依旧是制约大型整体钛合金关键结构件激光直接快速成形技术发展和应用的技术瓶颈。
结束语
综合所述,钛合金精密热成形技术在获得不断进步的同时,也遇到了一些技术难题,大型整体钛合金构件的工程化应用范围还比较小,但随着航空航天产业的快速发展,钛合金精密热成形技术必定步入一个新的发展期,鉴于钛合金和精密热成形技术的突出优点,二者的结合在未来航空航天工业中的贡献作用将更为显著,今后其主要发展方向是:(1)大型或者超大型复杂(薄壁)结构件的整体精密成形、低成本、工程化应用;(2)计算机模拟(仿真)技术、CAD/CAM技术、数控技术等与精密成形技术的结合,为航空航天新构件的成形提供技术途径。原标题:钛合金精密热成形技术在航空航天的应用进展
http://wap.cannews.com.cn/index.php?a=viewa&c=46&id=138996
钛合金具有低密度、高比强度、使用温度范围宽(-269~600℃)、耐蚀、低阻尼和可焊等诸多优点,是航空航天飞行器轻量化和提高综合性能的最佳用材,其应用水平是体现飞行器先进程度的一个重要方面。提高飞行器的综合力学性能并降低成本,是推动钛合金在航空航天领域应用的重要措施。
随着航空航天技术的发展,钛合金在航空航天领域的应用范围不断扩展,钛合金结构件也越来越呈现出大尺寸、薄壁曲面、变厚度和整体结构的趋势,进一步提高了航空航天飞行器的性能、结构刚性,减轻了重量,钛合金精密成形技术将是航空航天制造技术的研究重点。
精密成形是指零件成形后接近或达到零件精度要求的成形技术,它是建立在新材料、新设备、新工艺、计算机辅助工艺设计等技术成果的基础上,发展了传统的成形技术,实现产品高效、高性能、低成本的少无余量制造技术,精密成形的零件具有高的几何精度和表面粗糙度、精确的外形及优良的机械性能。钛合金精密成形技术广泛应用于航空航天领域,它的使用能显著提高各类作战飞机、航空发动机、战略战术导弹、运载火箭等航空航天产品的综合性能和保障能力。针对精密成形技术中精密热成形(包括精密铸造、超速成形/扩散连接、精密旋压和激光直接快速成形)技术的应用进展进行分析,这些技术可以实现近净形生产,材料利用率高达70%~90%,已经在航空航天领域凸显出广阔的发展前景和良好的应用价值。
钛合金精密铸造技术
美国于20世纪60 年代开始研究应用钛合金精密铸造技术,处于世界领先水平,开发出了熔模陶瓷铸型技术、机加石墨铸型技术和热等静压技术。国外先进国家已成功研制了F-100、CFM-56、CF6-80、F-119等航空发动机的大型薄壁整体钛合金中介机匣、风扇、高压压气机机匣等铸件,最大直径已经大于1000mm、最小壁厚小于3mm、尺寸精度达到CT6~CT7 级水平,冶金质量高。
美国F-22战斗机在垂尾方向舵作动筒支座与其他关键承力部位大量采用钛合金精密铸件,约占其整体结构重量的7.1%。德国钛铝精铸公司采用近α 型钛合金IMI834 生产了燃气涡轮航空发动机的零部件。目前,大型复杂的发动机中介机匣式风扇框架基本采用 Ti-6Al-4V 及Ti6242 精铸件,见表1。
我国的钛精铸技术起步于20世纪60 年代,是借鉴和引进国外技术发展起来的,经过多年发展开发出了钛合金熔模铸造技术、捣实型铸造技术、石墨加工型铸造技术等。钛合金熔模精密铸造技术结合离心浇铸工艺技术,实现了尺寸900mm、整体壁厚2.5 mm 的薄壁复杂钛合金结构件浇铸成型,尺寸精度达到CT6~CT8 级,铸件表面黏污层厚度减少到0.3mm。对于中小型铸件尺寸精度可以达到CT6~CT7 级,表面粗糙度达到R a3.2mm,最小壁厚1.5μm,达到国际先进水平。北京航空材料研究院曾成功浇铸出尺寸630mm×300mm×130mm、最小壁厚仅为2.5mm 的复杂框形结构。
随着航空航天装备升级换代,对构件的大型化、复杂化和高精度提出了更高要求,钛合金精密铸造技术结合先进熔炼技术、计算机仿真技术、热等静压技术、数字化检测技术等是今后的主要发展方向。目前,与欧美发达国家相比,我国在技术基础、设备、过程控制、成形改性一体化、工艺仿真和数字化检测等方面存在一定的差距,攻克大型薄壁复杂整体精铸件铸造关键技术,满足先进航空航天装备研制的需要是今后工作的重点。
钛合金超塑成形/ 扩散连接技术(SPF/DB)
超塑成形/扩散连接(SPF/DB)是一种把超塑成形与扩散连接相结合用于制造高精度大型零件的近无余量加工方法,在现代航空航天工业发展的推动下,经过30多年的开发研究和验证试验,已进入了实用阶段。
20 世纪70 年代早期,美国洛克威尔公司首先将超塑成形技术应用到飞机结构件制造中,使钛合金制造工艺发生了技术变革。随后,欧美将钛合金SPF、SPF/DB 技术列为重点研究项目,促使超塑成形整体钛合金结构件已获得工程应用,并产生了巨大的技术经济效益:联合战斗机(JSF)的后缘襟翼和副翼、F-22后机身隔热板等重要结构均采用了钛合金超塑成形/ 扩散连接的整体结构。英国罗·罗公司采用SPF/DB 技术研制出了第二代钛合金宽弦无凸肩空心风扇叶片,每个叶片实现减重35%~40%,处于世界领先地位。欧盟采用超塑成形的Ti-6Al-4V 合金高度控制仪气瓶还应用于阿里安Ⅴ火箭,国外一些导弹上用的钛合金蜂窝结构的翼面也采用SPF/DB技术成形。
国内对SPF/DB技术的研究开始于70 年代末,经过30 多年的发展,我国SPF/DB 技术取得了很大的进步。近年来,我国新机研制及改进机型中,前缘襟翼、鸭翼、整体壁板和腹鳍等大尺寸钛合金构件采用SPF/DB技术。针对航天型号对金属防热结构的需求,航天材料及工艺研究所开展了钛合金波纹板SPF 技术研究,成功制备出TC4 钛合金防热瓦等热结构部件。
SPF/DB 应用于航空航天具有两方面的优势,一方面是满足航空航天复杂几何形状零件的要求,另一方面可以不用接头(紧固件或铆钉等)获得整体结构。SPF/DB 技术的应用方向为:大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑成形;高速超塑成形技术的研究与开发。SPF/DB 技术应用表明:尽管钛合金成本高,但成本效益、可靠性、长寿命和重量轻量化对航空航天的吸引力更大。
钛合金精密旋压技术
旋压成形技术制造的薄壁回转体壳体构件解决了在车削加工时存在的刚度低、颤动大、加工精度低等技术问题或根本无法加工的技术难题,应用于航天领域具有诸多优势。
美国强力旋压生产的φ3900mm大型导弹壳体,径向尺寸精度达到0.05mm,表面粗糙度R a 为1.6~3.2μm,壁厚差≤0.03mm。美国钛制造公司采用1.5m 立式旋压机旋压φ 1524mm 的Ti-6Al-4V钛合金导弹压力容器封头,每个封头的旋压时间为5min。民兵洲际导弹第二级固体发动机壳体采用了Ti-6Al-4V 钛合金,并用强力旋压成形,成形后的钛合金壳体重量减轻30%。围绕航天型号对轻质、高强、大型化航天需求,德国MT 宇航公司采用旋压工艺制备出φ 1905 mm 的高强Ti-15V-3Cr合金推进系统贮箱,并应用于欧洲阿尔法通信卫星巨型平台,实现了卫星平台的大幅度减重、增加有效载荷。
我国的旋压工艺与设备的研究源于60 年代初期,钛合金的旋压研究始于上世纪70 年代,经过40 多年来的发展,基本形成了从设备的研制到工艺开发一套成熟的体系。国内航天所用钛合金及旋压制品,如火箭发动机外壳、叶片罩、陀螺仪导向罩、内蒙皮等,Ti8Al1Mo1V 高钛合金用于发动机叶片热处理强化钛合金旋压成形;TB2 钛合金用于小型喷管旋压等。
西安航天动力机械厂研制出国内最大直径的钛合金筒形件;通过正反2 道次普旋翻边成功旋压出φ 500mm 的薄壁半圆钛圈,零件用于空间飞行器微动力姿态调整。
中国航天科技集团公司第703 研究所采用普旋与强旋相结合的技术,以TC3、TC4 2 种钛合金板材为坯料,热旋压制备出了2 种钛合金半球形(φ 内522mm×2.0mm)、圆柱形储箱壳体(φ 163mm×2.0mm×200mm 的杯形件,φ 163mm×2.0mm×360mm 及φ 112mm×6.0mm×1000mm 的筒形件)。
近几年来,随着计算机模拟技术的发展,数值模拟已广泛应用于金属部件旋压成形过程的分析。航天材料及工艺研究所对TC4筒形件进行了计算机模拟,分析了旋轮攻角、旋轮运动轨迹、普旋道次等工艺参数对旋压成形的影响规律,成功旋制了高深径比的TC4 钛合金筒形件。尽管钛合金精密旋压技术为航天领域提供了各类合金普旋成形高深径比旋压件,但从零件的工程化应用和旋压成形的复杂性分析,还需进一步加强。总的来说,旋压技术在国内航天工业获得广泛应用,但大直径、薄壁整体钛合金热旋压成形工艺尚无应用实例,直径2.25 m 贮箱箱底整体旋压技术、直径5 m 低温贮箱箱底瓜瓣成形、钛合金及高温合金复杂结构件成形等技术还处在工艺摸索阶段。
钛合金激光直接快速成形技术
自20世纪90年代开始,随着计算机技术的飞速发展,激光直接制造技术逐渐成为制造领域研究的热点。激光直接快速成形技术中有2 种方法可以用于直接制造金属零件,即区域选择激光熔化(SelectiveLaserMelting, SLM)技术和近净成形(Laser Engineered Net Shaping,LENS)技术。国外有关大型钛合金结构件激光直接快速成形技术的研究主要集中在美国。美国AeroMet公司在2002~2005 年间实现了激光直接快速成形钛合金结构件在飞机上的应用。2001 年Aero- Met 公司开始为波音公司F/A-18E/F 舰载联合歼击/ 攻击机小批量试制发动机舱推力拉梁、机翼转动折叠接头、翼梁、带筋壁板等机翼钛合金次承力结构件。2002 年制定出了“Ti6Al4V钛合金激光快速成形产品”宇航材料标准(ASM 4999)并于同年在世界上率先实现激光快速成形钛合金次承力结构件在F/A-18 等战机上的验证考核和装机应用。在航天领域,NASA 马歇尔航天飞行中心(NASA’s Marshall Space FlightCenter in Huntsville,Ala.)于2012 年将选区激光熔化成形技术应用于多个型号航天发动机复杂金属零件样件的制造。激光直接快速成形技术还常常被用于钛合金零件或者模具的修复。
我国钛合金结构件激光直接快速成形技术的研究,从2001 年开始一直受到政府主要科技管理部门的高度重视,在飞机、发动机等钛合金结构件激光快速成形制造工艺研究、成套装备研发及工程应用关键技术攻关等方面取得了较大进展。
北京航空航天大学激光材料加工制造技术实验室以飞机次承力钛合金复杂结构件为对象,开展激光快速成形工程化应用技术研究,先后制造出TA15 钛合金角盒近200 件,完成了“激光快速成形TA15 钛合金结构件在某型飞机上的装机评审”,首件激光快速成形TA15 钛合金结构件顺利通过在某型飞机上的全部应用试验考核,使我国成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金复杂结构件激光快速成形工程化技术并实现激光快速成形钛合金结构件在飞机上应用的国家。
北京航空航天大学王华明主持的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金等高性能难加工金属关键整体构件,并在我国大型飞机等多型飞机研制和生产中得到实际应用,从而使我国成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家,如图1。
相对于国内的航空领域的研究应用,目前激光直接快速成形技术在我国航天领域的应用研究基本上还是处于起步阶段。实际上,航天液体和固体火箭发动机难加工材料、复杂型面的结构件及武器型号难加工材料轻质防热结构件可以很好地采用选区激光熔化技术实现高精度加工[35]。
采用激光直接快速成形技术制造航空航天用的整体钛合金结构件具有材料利用率高、加工余量小、周期短和柔性高等优点。但激光快速成形过程中零件变形开裂预防,内部质量(内部缺陷、晶粒及显微组织等)及力学性能控制依旧是制约大型整体钛合金关键结构件激光直接快速成形技术发展和应用的技术瓶颈。
结束语
综合所述,钛合金精密热成形技术在获得不断进步的同时,也遇到了一些技术难题,大型整体钛合金构件的工程化应用范围还比较小,但随着航空航天产业的快速发展,钛合金精密热成形技术必定步入一个新的发展期,鉴于钛合金和精密热成形技术的突出优点,二者的结合在未来航空航天工业中的贡献作用将更为显著,今后其主要发展方向是:(1)大型或者超大型复杂(薄壁)结构件的整体精密成形、低成本、工程化应用;(2)计算机模拟(仿真)技术、CAD/CAM技术、数控技术等与精密成形技术的结合,为航空航天新构件的成形提供技术途径。
http://wap.cannews.com.cn/index.php?a=viewa&c=46&id=138996
钛合金具有低密度、高比强度、使用温度范围宽(-269~600℃)、耐蚀、低阻尼和可焊等诸多优点,是航空航天飞行器轻量化和提高综合性能的最佳用材,其应用水平是体现飞行器先进程度的一个重要方面。提高飞行器的综合力学性能并降低成本,是推动钛合金在航空航天领域应用的重要措施。
随着航空航天技术的发展,钛合金在航空航天领域的应用范围不断扩展,钛合金结构件也越来越呈现出大尺寸、薄壁曲面、变厚度和整体结构的趋势,进一步提高了航空航天飞行器的性能、结构刚性,减轻了重量,钛合金精密成形技术将是航空航天制造技术的研究重点。
精密成形是指零件成形后接近或达到零件精度要求的成形技术,它是建立在新材料、新设备、新工艺、计算机辅助工艺设计等技术成果的基础上,发展了传统的成形技术,实现产品高效、高性能、低成本的少无余量制造技术,精密成形的零件具有高的几何精度和表面粗糙度、精确的外形及优良的机械性能。钛合金精密成形技术广泛应用于航空航天领域,它的使用能显著提高各类作战飞机、航空发动机、战略战术导弹、运载火箭等航空航天产品的综合性能和保障能力。针对精密成形技术中精密热成形(包括精密铸造、超速成形/扩散连接、精密旋压和激光直接快速成形)技术的应用进展进行分析,这些技术可以实现近净形生产,材料利用率高达70%~90%,已经在航空航天领域凸显出广阔的发展前景和良好的应用价值。
钛合金精密铸造技术
美国于20世纪60 年代开始研究应用钛合金精密铸造技术,处于世界领先水平,开发出了熔模陶瓷铸型技术、机加石墨铸型技术和热等静压技术。国外先进国家已成功研制了F-100、CFM-56、CF6-80、F-119等航空发动机的大型薄壁整体钛合金中介机匣、风扇、高压压气机机匣等铸件,最大直径已经大于1000mm、最小壁厚小于3mm、尺寸精度达到CT6~CT7 级水平,冶金质量高。
美国F-22战斗机在垂尾方向舵作动筒支座与其他关键承力部位大量采用钛合金精密铸件,约占其整体结构重量的7.1%。德国钛铝精铸公司采用近α 型钛合金IMI834 生产了燃气涡轮航空发动机的零部件。目前,大型复杂的发动机中介机匣式风扇框架基本采用 Ti-6Al-4V 及Ti6242 精铸件,见表1。
我国的钛精铸技术起步于20世纪60 年代,是借鉴和引进国外技术发展起来的,经过多年发展开发出了钛合金熔模铸造技术、捣实型铸造技术、石墨加工型铸造技术等。钛合金熔模精密铸造技术结合离心浇铸工艺技术,实现了尺寸900mm、整体壁厚2.5 mm 的薄壁复杂钛合金结构件浇铸成型,尺寸精度达到CT6~CT8 级,铸件表面黏污层厚度减少到0.3mm。对于中小型铸件尺寸精度可以达到CT6~CT7 级,表面粗糙度达到R a3.2mm,最小壁厚1.5μm,达到国际先进水平。北京航空材料研究院曾成功浇铸出尺寸630mm×300mm×130mm、最小壁厚仅为2.5mm 的复杂框形结构。
随着航空航天装备升级换代,对构件的大型化、复杂化和高精度提出了更高要求,钛合金精密铸造技术结合先进熔炼技术、计算机仿真技术、热等静压技术、数字化检测技术等是今后的主要发展方向。目前,与欧美发达国家相比,我国在技术基础、设备、过程控制、成形改性一体化、工艺仿真和数字化检测等方面存在一定的差距,攻克大型薄壁复杂整体精铸件铸造关键技术,满足先进航空航天装备研制的需要是今后工作的重点。
钛合金超塑成形/ 扩散连接技术(SPF/DB)
超塑成形/扩散连接(SPF/DB)是一种把超塑成形与扩散连接相结合用于制造高精度大型零件的近无余量加工方法,在现代航空航天工业发展的推动下,经过30多年的开发研究和验证试验,已进入了实用阶段。
20 世纪70 年代早期,美国洛克威尔公司首先将超塑成形技术应用到飞机结构件制造中,使钛合金制造工艺发生了技术变革。随后,欧美将钛合金SPF、SPF/DB 技术列为重点研究项目,促使超塑成形整体钛合金结构件已获得工程应用,并产生了巨大的技术经济效益:联合战斗机(JSF)的后缘襟翼和副翼、F-22后机身隔热板等重要结构均采用了钛合金超塑成形/ 扩散连接的整体结构。英国罗·罗公司采用SPF/DB 技术研制出了第二代钛合金宽弦无凸肩空心风扇叶片,每个叶片实现减重35%~40%,处于世界领先地位。欧盟采用超塑成形的Ti-6Al-4V 合金高度控制仪气瓶还应用于阿里安Ⅴ火箭,国外一些导弹上用的钛合金蜂窝结构的翼面也采用SPF/DB技术成形。
国内对SPF/DB技术的研究开始于70 年代末,经过30 多年的发展,我国SPF/DB 技术取得了很大的进步。近年来,我国新机研制及改进机型中,前缘襟翼、鸭翼、整体壁板和腹鳍等大尺寸钛合金构件采用SPF/DB技术。针对航天型号对金属防热结构的需求,航天材料及工艺研究所开展了钛合金波纹板SPF 技术研究,成功制备出TC4 钛合金防热瓦等热结构部件。
SPF/DB 应用于航空航天具有两方面的优势,一方面是满足航空航天复杂几何形状零件的要求,另一方面可以不用接头(紧固件或铆钉等)获得整体结构。SPF/DB 技术的应用方向为:大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑成形;高速超塑成形技术的研究与开发。SPF/DB 技术应用表明:尽管钛合金成本高,但成本效益、可靠性、长寿命和重量轻量化对航空航天的吸引力更大。
钛合金精密旋压技术
旋压成形技术制造的薄壁回转体壳体构件解决了在车削加工时存在的刚度低、颤动大、加工精度低等技术问题或根本无法加工的技术难题,应用于航天领域具有诸多优势。
美国强力旋压生产的φ3900mm大型导弹壳体,径向尺寸精度达到0.05mm,表面粗糙度R a 为1.6~3.2μm,壁厚差≤0.03mm。美国钛制造公司采用1.5m 立式旋压机旋压φ 1524mm 的Ti-6Al-4V钛合金导弹压力容器封头,每个封头的旋压时间为5min。民兵洲际导弹第二级固体发动机壳体采用了Ti-6Al-4V 钛合金,并用强力旋压成形,成形后的钛合金壳体重量减轻30%。围绕航天型号对轻质、高强、大型化航天需求,德国MT 宇航公司采用旋压工艺制备出φ 1905 mm 的高强Ti-15V-3Cr合金推进系统贮箱,并应用于欧洲阿尔法通信卫星巨型平台,实现了卫星平台的大幅度减重、增加有效载荷。
我国的旋压工艺与设备的研究源于60 年代初期,钛合金的旋压研究始于上世纪70 年代,经过40 多年来的发展,基本形成了从设备的研制到工艺开发一套成熟的体系。国内航天所用钛合金及旋压制品,如火箭发动机外壳、叶片罩、陀螺仪导向罩、内蒙皮等,Ti8Al1Mo1V 高钛合金用于发动机叶片热处理强化钛合金旋压成形;TB2 钛合金用于小型喷管旋压等。
西安航天动力机械厂研制出国内最大直径的钛合金筒形件;通过正反2 道次普旋翻边成功旋压出φ 500mm 的薄壁半圆钛圈,零件用于空间飞行器微动力姿态调整。
中国航天科技集团公司第703 研究所采用普旋与强旋相结合的技术,以TC3、TC4 2 种钛合金板材为坯料,热旋压制备出了2 种钛合金半球形(φ 内522mm×2.0mm)、圆柱形储箱壳体(φ 163mm×2.0mm×200mm 的杯形件,φ 163mm×2.0mm×360mm 及φ 112mm×6.0mm×1000mm 的筒形件)。
近几年来,随着计算机模拟技术的发展,数值模拟已广泛应用于金属部件旋压成形过程的分析。航天材料及工艺研究所对TC4筒形件进行了计算机模拟,分析了旋轮攻角、旋轮运动轨迹、普旋道次等工艺参数对旋压成形的影响规律,成功旋制了高深径比的TC4 钛合金筒形件。尽管钛合金精密旋压技术为航天领域提供了各类合金普旋成形高深径比旋压件,但从零件的工程化应用和旋压成形的复杂性分析,还需进一步加强。总的来说,旋压技术在国内航天工业获得广泛应用,但大直径、薄壁整体钛合金热旋压成形工艺尚无应用实例,直径2.25 m 贮箱箱底整体旋压技术、直径5 m 低温贮箱箱底瓜瓣成形、钛合金及高温合金复杂结构件成形等技术还处在工艺摸索阶段。
钛合金激光直接快速成形技术
自20世纪90年代开始,随着计算机技术的飞速发展,激光直接制造技术逐渐成为制造领域研究的热点。激光直接快速成形技术中有2 种方法可以用于直接制造金属零件,即区域选择激光熔化(SelectiveLaserMelting, SLM)技术和近净成形(Laser Engineered Net Shaping,LENS)技术。国外有关大型钛合金结构件激光直接快速成形技术的研究主要集中在美国。美国AeroMet公司在2002~2005 年间实现了激光直接快速成形钛合金结构件在飞机上的应用。2001 年Aero- Met 公司开始为波音公司F/A-18E/F 舰载联合歼击/ 攻击机小批量试制发动机舱推力拉梁、机翼转动折叠接头、翼梁、带筋壁板等机翼钛合金次承力结构件。2002 年制定出了“Ti6Al4V钛合金激光快速成形产品”宇航材料标准(ASM 4999)并于同年在世界上率先实现激光快速成形钛合金次承力结构件在F/A-18 等战机上的验证考核和装机应用。在航天领域,NASA 马歇尔航天飞行中心(NASA’s Marshall Space FlightCenter in Huntsville,Ala.)于2012 年将选区激光熔化成形技术应用于多个型号航天发动机复杂金属零件样件的制造。激光直接快速成形技术还常常被用于钛合金零件或者模具的修复。
我国钛合金结构件激光直接快速成形技术的研究,从2001 年开始一直受到政府主要科技管理部门的高度重视,在飞机、发动机等钛合金结构件激光快速成形制造工艺研究、成套装备研发及工程应用关键技术攻关等方面取得了较大进展。
北京航空航天大学激光材料加工制造技术实验室以飞机次承力钛合金复杂结构件为对象,开展激光快速成形工程化应用技术研究,先后制造出TA15 钛合金角盒近200 件,完成了“激光快速成形TA15 钛合金结构件在某型飞机上的装机评审”,首件激光快速成形TA15 钛合金结构件顺利通过在某型飞机上的全部应用试验考核,使我国成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金复杂结构件激光快速成形工程化技术并实现激光快速成形钛合金结构件在飞机上应用的国家。
北京航空航天大学王华明主持的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金等高性能难加工金属关键整体构件,并在我国大型飞机等多型飞机研制和生产中得到实际应用,从而使我国成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家,如图1。
相对于国内的航空领域的研究应用,目前激光直接快速成形技术在我国航天领域的应用研究基本上还是处于起步阶段。实际上,航天液体和固体火箭发动机难加工材料、复杂型面的结构件及武器型号难加工材料轻质防热结构件可以很好地采用选区激光熔化技术实现高精度加工[35]。
采用激光直接快速成形技术制造航空航天用的整体钛合金结构件具有材料利用率高、加工余量小、周期短和柔性高等优点。但激光快速成形过程中零件变形开裂预防,内部质量(内部缺陷、晶粒及显微组织等)及力学性能控制依旧是制约大型整体钛合金关键结构件激光直接快速成形技术发展和应用的技术瓶颈。
结束语
综合所述,钛合金精密热成形技术在获得不断进步的同时,也遇到了一些技术难题,大型整体钛合金构件的工程化应用范围还比较小,但随着航空航天产业的快速发展,钛合金精密热成形技术必定步入一个新的发展期,鉴于钛合金和精密热成形技术的突出优点,二者的结合在未来航空航天工业中的贡献作用将更为显著,今后其主要发展方向是:(1)大型或者超大型复杂(薄壁)结构件的整体精密成形、低成本、工程化应用;(2)计算机模拟(仿真)技术、CAD/CAM技术、数控技术等与精密成形技术的结合,为航空航天新构件的成形提供技术途径。原标题:钛合金精密热成形技术在航空航天的应用进展
http://wap.cannews.com.cn/index.php?a=viewa&c=46&id=138996
钛合金具有低密度、高比强度、使用温度范围宽(-269~600℃)、耐蚀、低阻尼和可焊等诸多优点,是航空航天飞行器轻量化和提高综合性能的最佳用材,其应用水平是体现飞行器先进程度的一个重要方面。提高飞行器的综合力学性能并降低成本,是推动钛合金在航空航天领域应用的重要措施。
随着航空航天技术的发展,钛合金在航空航天领域的应用范围不断扩展,钛合金结构件也越来越呈现出大尺寸、薄壁曲面、变厚度和整体结构的趋势,进一步提高了航空航天飞行器的性能、结构刚性,减轻了重量,钛合金精密成形技术将是航空航天制造技术的研究重点。
精密成形是指零件成形后接近或达到零件精度要求的成形技术,它是建立在新材料、新设备、新工艺、计算机辅助工艺设计等技术成果的基础上,发展了传统的成形技术,实现产品高效、高性能、低成本的少无余量制造技术,精密成形的零件具有高的几何精度和表面粗糙度、精确的外形及优良的机械性能。钛合金精密成形技术广泛应用于航空航天领域,它的使用能显著提高各类作战飞机、航空发动机、战略战术导弹、运载火箭等航空航天产品的综合性能和保障能力。针对精密成形技术中精密热成形(包括精密铸造、超速成形/扩散连接、精密旋压和激光直接快速成形)技术的应用进展进行分析,这些技术可以实现近净形生产,材料利用率高达70%~90%,已经在航空航天领域凸显出广阔的发展前景和良好的应用价值。
钛合金精密铸造技术
美国于20世纪60 年代开始研究应用钛合金精密铸造技术,处于世界领先水平,开发出了熔模陶瓷铸型技术、机加石墨铸型技术和热等静压技术。国外先进国家已成功研制了F-100、CFM-56、CF6-80、F-119等航空发动机的大型薄壁整体钛合金中介机匣、风扇、高压压气机机匣等铸件,最大直径已经大于1000mm、最小壁厚小于3mm、尺寸精度达到CT6~CT7 级水平,冶金质量高。
美国F-22战斗机在垂尾方向舵作动筒支座与其他关键承力部位大量采用钛合金精密铸件,约占其整体结构重量的7.1%。德国钛铝精铸公司采用近α 型钛合金IMI834 生产了燃气涡轮航空发动机的零部件。目前,大型复杂的发动机中介机匣式风扇框架基本采用 Ti-6Al-4V 及Ti6242 精铸件,见表1。
我国的钛精铸技术起步于20世纪60 年代,是借鉴和引进国外技术发展起来的,经过多年发展开发出了钛合金熔模铸造技术、捣实型铸造技术、石墨加工型铸造技术等。钛合金熔模精密铸造技术结合离心浇铸工艺技术,实现了尺寸900mm、整体壁厚2.5 mm 的薄壁复杂钛合金结构件浇铸成型,尺寸精度达到CT6~CT8 级,铸件表面黏污层厚度减少到0.3mm。对于中小型铸件尺寸精度可以达到CT6~CT7 级,表面粗糙度达到R a3.2mm,最小壁厚1.5μm,达到国际先进水平。北京航空材料研究院曾成功浇铸出尺寸630mm×300mm×130mm、最小壁厚仅为2.5mm 的复杂框形结构。
随着航空航天装备升级换代,对构件的大型化、复杂化和高精度提出了更高要求,钛合金精密铸造技术结合先进熔炼技术、计算机仿真技术、热等静压技术、数字化检测技术等是今后的主要发展方向。目前,与欧美发达国家相比,我国在技术基础、设备、过程控制、成形改性一体化、工艺仿真和数字化检测等方面存在一定的差距,攻克大型薄壁复杂整体精铸件铸造关键技术,满足先进航空航天装备研制的需要是今后工作的重点。
钛合金超塑成形/ 扩散连接技术(SPF/DB)
超塑成形/扩散连接(SPF/DB)是一种把超塑成形与扩散连接相结合用于制造高精度大型零件的近无余量加工方法,在现代航空航天工业发展的推动下,经过30多年的开发研究和验证试验,已进入了实用阶段。
20 世纪70 年代早期,美国洛克威尔公司首先将超塑成形技术应用到飞机结构件制造中,使钛合金制造工艺发生了技术变革。随后,欧美将钛合金SPF、SPF/DB 技术列为重点研究项目,促使超塑成形整体钛合金结构件已获得工程应用,并产生了巨大的技术经济效益:联合战斗机(JSF)的后缘襟翼和副翼、F-22后机身隔热板等重要结构均采用了钛合金超塑成形/ 扩散连接的整体结构。英国罗·罗公司采用SPF/DB 技术研制出了第二代钛合金宽弦无凸肩空心风扇叶片,每个叶片实现减重35%~40%,处于世界领先地位。欧盟采用超塑成形的Ti-6Al-4V 合金高度控制仪气瓶还应用于阿里安Ⅴ火箭,国外一些导弹上用的钛合金蜂窝结构的翼面也采用SPF/DB技术成形。
国内对SPF/DB技术的研究开始于70 年代末,经过30 多年的发展,我国SPF/DB 技术取得了很大的进步。近年来,我国新机研制及改进机型中,前缘襟翼、鸭翼、整体壁板和腹鳍等大尺寸钛合金构件采用SPF/DB技术。针对航天型号对金属防热结构的需求,航天材料及工艺研究所开展了钛合金波纹板SPF 技术研究,成功制备出TC4 钛合金防热瓦等热结构部件。
SPF/DB 应用于航空航天具有两方面的优势,一方面是满足航空航天复杂几何形状零件的要求,另一方面可以不用接头(紧固件或铆钉等)获得整体结构。SPF/DB 技术的应用方向为:大型结构件、复杂结构件、精密薄壁件的超塑成形;高速超塑成形技术的研究与开发。SPF/DB 技术应用表明:尽管钛合金成本高,但成本效益、可靠性、长寿命和重量轻量化对航空航天的吸引力更大。
钛合金精密旋压技术
旋压成形技术制造的薄壁回转体壳体构件解决了在车削加工时存在的刚度低、颤动大、加工精度低等技术问题或根本无法加工的技术难题,应用于航天领域具有诸多优势。
美国强力旋压生产的φ3900mm大型导弹壳体,径向尺寸精度达到0.05mm,表面粗糙度R a 为1.6~3.2μm,壁厚差≤0.03mm。美国钛制造公司采用1.5m 立式旋压机旋压φ 1524mm 的Ti-6Al-4V钛合金导弹压力容器封头,每个封头的旋压时间为5min。民兵洲际导弹第二级固体发动机壳体采用了Ti-6Al-4V 钛合金,并用强力旋压成形,成形后的钛合金壳体重量减轻30%。围绕航天型号对轻质、高强、大型化航天需求,德国MT 宇航公司采用旋压工艺制备出φ 1905 mm 的高强Ti-15V-3Cr合金推进系统贮箱,并应用于欧洲阿尔法通信卫星巨型平台,实现了卫星平台的大幅度减重、增加有效载荷。
我国的旋压工艺与设备的研究源于60 年代初期,钛合金的旋压研究始于上世纪70 年代,经过40 多年来的发展,基本形成了从设备的研制到工艺开发一套成熟的体系。国内航天所用钛合金及旋压制品,如火箭发动机外壳、叶片罩、陀螺仪导向罩、内蒙皮等,Ti8Al1Mo1V 高钛合金用于发动机叶片热处理强化钛合金旋压成形;TB2 钛合金用于小型喷管旋压等。
西安航天动力机械厂研制出国内最大直径的钛合金筒形件;通过正反2 道次普旋翻边成功旋压出φ 500mm 的薄壁半圆钛圈,零件用于空间飞行器微动力姿态调整。
中国航天科技集团公司第703 研究所采用普旋与强旋相结合的技术,以TC3、TC4 2 种钛合金板材为坯料,热旋压制备出了2 种钛合金半球形(φ 内522mm×2.0mm)、圆柱形储箱壳体(φ 163mm×2.0mm×200mm 的杯形件,φ 163mm×2.0mm×360mm 及φ 112mm×6.0mm×1000mm 的筒形件)。
近几年来,随着计算机模拟技术的发展,数值模拟已广泛应用于金属部件旋压成形过程的分析。航天材料及工艺研究所对TC4筒形件进行了计算机模拟,分析了旋轮攻角、旋轮运动轨迹、普旋道次等工艺参数对旋压成形的影响规律,成功旋制了高深径比的TC4 钛合金筒形件。尽管钛合金精密旋压技术为航天领域提供了各类合金普旋成形高深径比旋压件,但从零件的工程化应用和旋压成形的复杂性分析,还需进一步加强。总的来说,旋压技术在国内航天工业获得广泛应用,但大直径、薄壁整体钛合金热旋压成形工艺尚无应用实例,直径2.25 m 贮箱箱底整体旋压技术、直径5 m 低温贮箱箱底瓜瓣成形、钛合金及高温合金复杂结构件成形等技术还处在工艺摸索阶段。
钛合金激光直接快速成形技术
自20世纪90年代开始,随着计算机技术的飞速发展,激光直接制造技术逐渐成为制造领域研究的热点。激光直接快速成形技术中有2 种方法可以用于直接制造金属零件,即区域选择激光熔化(SelectiveLaserMelting, SLM)技术和近净成形(Laser Engineered Net Shaping,LENS)技术。国外有关大型钛合金结构件激光直接快速成形技术的研究主要集中在美国。美国AeroMet公司在2002~2005 年间实现了激光直接快速成形钛合金结构件在飞机上的应用。2001 年Aero- Met 公司开始为波音公司F/A-18E/F 舰载联合歼击/ 攻击机小批量试制发动机舱推力拉梁、机翼转动折叠接头、翼梁、带筋壁板等机翼钛合金次承力结构件。2002 年制定出了“Ti6Al4V钛合金激光快速成形产品”宇航材料标准(ASM 4999)并于同年在世界上率先实现激光快速成形钛合金次承力结构件在F/A-18 等战机上的验证考核和装机应用。在航天领域,NASA 马歇尔航天飞行中心(NASA’s Marshall Space FlightCenter in Huntsville,Ala.)于2012 年将选区激光熔化成形技术应用于多个型号航天发动机复杂金属零件样件的制造。激光直接快速成形技术还常常被用于钛合金零件或者模具的修复。
我国钛合金结构件激光直接快速成形技术的研究,从2001 年开始一直受到政府主要科技管理部门的高度重视,在飞机、发动机等钛合金结构件激光快速成形制造工艺研究、成套装备研发及工程应用关键技术攻关等方面取得了较大进展。
北京航空航天大学激光材料加工制造技术实验室以飞机次承力钛合金复杂结构件为对象,开展激光快速成形工程化应用技术研究,先后制造出TA15 钛合金角盒近200 件,完成了“激光快速成形TA15 钛合金结构件在某型飞机上的装机评审”,首件激光快速成形TA15 钛合金结构件顺利通过在某型飞机上的全部应用试验考核,使我国成为继美国之后世界上第二个掌握飞机钛合金复杂结构件激光快速成形工程化技术并实现激光快速成形钛合金结构件在飞机上应用的国家。
北京航空航天大学王华明主持的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金等高性能难加工金属关键整体构件,并在我国大型飞机等多型飞机研制和生产中得到实际应用,从而使我国成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家,如图1。
相对于国内的航空领域的研究应用,目前激光直接快速成形技术在我国航天领域的应用研究基本上还是处于起步阶段。实际上,航天液体和固体火箭发动机难加工材料、复杂型面的结构件及武器型号难加工材料轻质防热结构件可以很好地采用选区激光熔化技术实现高精度加工[35]。
采用激光直接快速成形技术制造航空航天用的整体钛合金结构件具有材料利用率高、加工余量小、周期短和柔性高等优点。但激光快速成形过程中零件变形开裂预防,内部质量(内部缺陷、晶粒及显微组织等)及力学性能控制依旧是制约大型整体钛合金关键结构件激光直接快速成形技术发展和应用的技术瓶颈。
结束语
综合所述,钛合金精密热成形技术在获得不断进步的同时,也遇到了一些技术难题,大型整体钛合金构件的工程化应用范围还比较小,但随着航空航天产业的快速发展,钛合金精密热成形技术必定步入一个新的发展期,鉴于钛合金和精密热成形技术的突出优点,二者的结合在未来航空航天工业中的贡献作用将更为显著,今后其主要发展方向是:(1)大型或者超大型复杂(薄壁)结构件的整体精密成形、低成本、工程化应用;(2)计算机模拟(仿真)技术、CAD/CAM技术、数控技术等与精密成形技术的结合,为航空航天新构件的成形提供技术途径。
闵天王 发表于 2015-11-8 13:49
一个没落到只能吹牛造模型的小国,还有这么铁杆的人粉,真是悲哀
我只能说,I服了U,你先是不信人家后院里有这么高大上的设备,然后人家发图打你脸,你又转进到喷人只会模型,我说啊喂,你家后院的那麦什么什么号呢?
超大怎么说也是藏龙卧虎之地,所以你觉得人家吹牛皮的话,先掂量掂量自己的分量。当初我也在某罗罗实验室隔壁干过,所以我觉得他的说法,一点儿不奇怪。
就技术本身,天朝的最新技术和RR的技术孰优孰劣且不评,RR在航发方面秒天朝几十条街秒了几十年了,这个不得不服,至于未来如何赶超反杀,那也不是你键盘侠说了算的。
一个没落到只能吹牛造模型的小国,还有这么铁杆的人粉,真是悲哀
我只能说,I服了U,你先是不信人家后院里有这么高大上的设备,然后人家发图打你脸,你又转进到喷人只会模型,我说啊喂,你家后院的那麦什么什么号呢?
超大怎么说也是藏龙卧虎之地,所以你觉得人家吹牛皮的话,先掂量掂量自己的分量。当初我也在某罗罗实验室隔壁干过,所以我觉得他的说法,一点儿不奇怪。
就技术本身,天朝的最新技术和RR的技术孰优孰劣且不评,RR在航发方面秒天朝几十条街秒了几十年了,这个不得不服,至于未来如何赶超反杀,那也不是你键盘侠说了算的。
鹘鹰就是这玩意造的?
这个有前提的
空客造不了这个?
德国好像有这种打赢机卖吧
德国好像有这种打赢机卖吧
三弟打印?哪都有,能一样?
三弟打印?哪都有,能一样?
胡扯,我们实验室后面就有一个给罗罗3d打印发动机钛合金试验品铸件的中心。
我进去现场参观过产品及过程,用激光把钛合金混合粉末用bottom up的方法产叶片
前几天有个傻佬说中国大飞机靠万吨压机
leo-dg 发表于 2015-11-8 22:46
前几天有个傻佬说中国大飞机靠万吨压机
大飞机的大梁还真是靠万吨压机,目前3d打不了这么长的家伙吧。
前几天有个傻佬说中国大飞机靠万吨压机
大飞机的大梁还真是靠万吨压机,目前3d打不了这么长的家伙吧。
前几天有个傻佬说中国大飞机靠万吨压机
大飞机的万吨压机是最近新闻重点
大飞机的万吨压机是最近新闻重点
我进去现场参观过产品及过程,用激光把钛合金混合粉末用bottom up的方法产叶片
是吗?我家后院的麦克罗斯号要不要看看?
是吗?我家后院的麦克罗斯号要不要看看?
前几天有个傻佬说中国大飞机靠万吨压机
起落架坯件可不就靠万吨压机模锻出来的吗?
起落架坯件可不就靠万吨压机模锻出来的吗?
闵天王 发表于 2015-11-8 23:53
是吗?我家后院的麦克罗斯号要不要看看?
井底之蛙
是吗?我家后院的麦克罗斯号要不要看看?
井底之蛙
闵天王 发表于 2015-11-8 23:53
是吗?我家后院的麦克罗斯号要不要看看?
井底之蛙, 去google一下世界第一个3d打印的发动机很难吗?这是在avalon航展展出的模型.
没见识整天在家看新闻yy没关系, 见到真的还像鸵鸟一样说我看不见我看不见, 就是你的不对了嘛。
不如你也给我发过一个你后院的?
是吗?我家后院的麦克罗斯号要不要看看?
井底之蛙, 去google一下世界第一个3d打印的发动机很难吗?这是在avalon航展展出的模型.
没见识整天在家看新闻yy没关系, 见到真的还像鸵鸟一样说我看不见我看不见, 就是你的不对了嘛。
不如你也给我发过一个你后院的?
井底之蛙
总比乱吹牛皮不嫌脸大强,有能耐贴证据出来,没有的话请出去,不送
总比乱吹牛皮不嫌脸大强,有能耐贴证据出来,没有的话请出去,不送
井底之蛙, 去google一下世界第一个3d打印的发动机很难吗?这是在avalon航展展出的模型.
没见识整天在 ...
好嘛,搞一个模型出来,麦克罗斯号的模型多了去了。。。看清楚别人的是什么再吹牛皮吧
没见识整天在 ...
好嘛,搞一个模型出来,麦克罗斯号的模型多了去了。。。看清楚别人的是什么再吹牛皮吧
闵天王 发表于 2015-11-9 07:31
总比乱吹牛皮不嫌脸大强,有能耐贴证据出来,没有的话请出去,不送
脸疼吗? 是
总比乱吹牛皮不嫌脸大强,有能耐贴证据出来,没有的话请出去,不送
脸疼吗? 是
闵天王 发表于 2015-11-9 07:33
好嘛,搞一个模型出来,麦克罗斯号的模型多了去了。。。看清楚别人的是什么再吹牛皮吧
我在你回复之前就完全期待到你会这么回复咯. 哈哈哈
来来来, 你给我发一个天朝的3d发动机器件全尺寸模型。
是不是要说国家机密, 我是套情报的啊。{:soso_e120:}
好嘛,搞一个模型出来,麦克罗斯号的模型多了去了。。。看清楚别人的是什么再吹牛皮吧
我在你回复之前就完全期待到你会这么回复咯. 哈哈哈
来来来, 你给我发一个天朝的3d发动机器件全尺寸模型。
是不是要说国家机密, 我是套情报的啊。{:soso_e120:}
脸疼吗? 是
无语了,给帝国主义干活还真是困难,随便搞个东西都当个玩意,脸皮够厚
无语了,给帝国主义干活还真是困难,随便搞个东西都当个玩意,脸皮够厚
歐洲不可能沒有,但能造多大強度多高精度多準是另一回事
闵天王 发表于 2015-11-9 07:33
好嘛,搞一个模型出来,麦克罗斯号的模型多了去了。。。看清楚别人的是什么再吹牛皮吧
http://www.microturbo.com/propul ... er-turbojet-engines
鸵鸟, 我虽然跟你说那个是模型, 不代表那个真的是模型喔, 给无人机用还是可以的喔
脸疼吗?
好嘛,搞一个模型出来,麦克罗斯号的模型多了去了。。。看清楚别人的是什么再吹牛皮吧
http://www.microturbo.com/propul ... er-turbojet-engines
鸵鸟, 我虽然跟你说那个是模型, 不代表那个真的是模型喔, 给无人机用还是可以的喔
脸疼吗?
我在你回复之前就完全期待到你会这么回复咯. 哈哈哈
来来来, 你给我发一个天朝的3d发动机器件 ...
“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金等高性能难加工金属关键整体构件,并在我国大型飞机等多型飞机研制和生产中得到实际应用,从而使我国成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家,如图1。
瞎呀?原贴看图去,别找个地方就随地大小便
来来来, 你给我发一个天朝的3d发动机器件 ...
“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛合金等高性能难加工金属关键整体构件,并在我国大型飞机等多型飞机研制和生产中得到实际应用,从而使我国成为目前世界上唯一突破飞机钛合金大型主承力结构件激光快速成形技术并实现装机应用的国家,如图1。
瞎呀?原贴看图去,别找个地方就随地大小便
闵天王 发表于 2015-11-9 07:36
无语了,给帝国主义干活还真是困难,随便搞个东西都当个玩意,脸皮够厚
发给链接新闻什么的给我看看天朝的大国重器的全尺寸模型都可以. 好不?
无语了,给帝国主义干活还真是困难,随便搞个东西都当个玩意,脸皮够厚
发给链接新闻什么的给我看看天朝的大国重器的全尺寸模型都可以. 好不?
http://www.microturbo.com/propulsion-systems/microturbo-european-leader-turbojet-engines
鸵鸟, 我 ...
某国就是以造模型为傲的?某国自制四代战机在哪?
鸵鸟, 我 ...
某国就是以造模型为傲的?某国自制四代战机在哪?
闵天王 发表于 2015-11-9 07:38
“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛 ...
你要笑死我吗? 这么说话骂人在超大可是要扣分的喔.
你不是说3D打印发动机吗? 啊? 可是你自己的图里是飞机框架啊, 发动机的3D 打印的图片在哪里啊? 还是你眼睛有问题, 转帖之前不看贴的?
“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛 ...
你要笑死我吗? 这么说话骂人在超大可是要扣分的喔.
你不是说3D打印发动机吗? 啊? 可是你自己的图里是飞机框架啊, 发动机的3D 打印的图片在哪里啊? 还是你眼睛有问题, 转帖之前不看贴的?
歐洲不可能沒有,但能造多大強度多高精度多準是另一回事
是么,欧洲造模型一流,也可以拿来一起比
是么,欧洲造模型一流,也可以拿来一起比
你要笑死我吗? 这么说话骂人在超大可是要扣分的喔.
你不是说3D打印发动机吗? 啊? 可是你自己的图 ...
3d打印。。。国内早拿来造房子了,某国还拿造模型来和别人比。。。真会拔高自己
你不是说3D打印发动机吗? 啊? 可是你自己的图 ...
3d打印。。。国内早拿来造房子了,某国还拿造模型来和别人比。。。真会拔高自己
闵天王 发表于 2015-11-9 07:38
“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛 ...
一个fuselage就是结构最复杂了, 那你看看我发的那个发动机是不是结构已经天顶星科技了. 还没学会走, 就开始鄙视罗罗了, 你知道罗罗是什么公司吗? 哈哈
“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目研制生产出我国飞机装备中迄今尺寸最大、结构最复杂的钛 ...
一个fuselage就是结构最复杂了, 那你看看我发的那个发动机是不是结构已经天顶星科技了. 还没学会走, 就开始鄙视罗罗了, 你知道罗罗是什么公司吗? 哈哈
闵天王 发表于 2015-11-9 07:44
3d打印。。。国内早拿来造房子了,某国还拿造模型来和别人比。。。真会拔高自己
你的逻辑好棒啊, 就像一个会造房子的鄙视会造原子钟的技术差咯, 天朝C919发动机还被CFM卡着呢? 这就制造工艺赶英超美了? 罗罗都不放在眼里咯, 天朝的EJ200呢?
3d打印。。。国内早拿来造房子了,某国还拿造模型来和别人比。。。真会拔高自己
你的逻辑好棒啊, 就像一个会造房子的鄙视会造原子钟的技术差咯, 天朝C919发动机还被CFM卡着呢? 这就制造工艺赶英超美了? 罗罗都不放在眼里咯, 天朝的EJ200呢?
你要笑死我吗? 这么说话骂人在超大可是要扣分的喔.
你不是说3D打印发动机吗? 啊? 可是你自己的图 ...
一个没落到只能吹牛造模型的小国,还有这么铁杆的人粉,真是悲哀
你不是说3D打印发动机吗? 啊? 可是你自己的图 ...
一个没落到只能吹牛造模型的小国,还有这么铁杆的人粉,真是悲哀
闵天王 发表于 2015-11-9 07:49
一个没落到只能吹牛造模型的小国,还有这么铁杆的人粉,真是悲哀
对对对, 人家只能造模型. 首先你的模型呢?其次你怎么自己飞机还用人家只会造模型的地方的发动机? 引进人家斯贝20年都没整利落, 是不是人家要卖你EJ200. 你还得求着人家卖模型的卖给你EJ200啊?
一个没落到只能吹牛造模型的小国,还有这么铁杆的人粉,真是悲哀
对对对, 人家只能造模型. 首先你的模型呢?其次你怎么自己飞机还用人家只会造模型的地方的发动机? 引进人家斯贝20年都没整利落, 是不是人家要卖你EJ200. 你还得求着人家卖模型的卖给你EJ200啊?
闵天王 发表于 2015-11-9 07:49
一个没落到只能吹牛造模型的小国,还有这么铁杆的人粉,真是悲哀
哟, 我变成铁杆粉了, 我只是说我去看过他们3D打印钛合金构建生产过程就变成铁杆粉了. 你不是你们家后院吗? 拿来我看看啊, 你家后院是20层的阳台吗?
一个没落到只能吹牛造模型的小国,还有这么铁杆的人粉,真是悲哀
哟, 我变成铁杆粉了, 我只是说我去看过他们3D打印钛合金构建生产过程就变成铁杆粉了. 你不是你们家后院吗? 拿来我看看啊, 你家后院是20层的阳台吗?
对对对, 人家只能造模型. 首先你的模型呢?其次你怎么自己飞机还用人家只会造模型的地方的发动 ...
是啊,王妃都出来陪客,也是别人求你陪的?鹘鹰天上飞了好几年,大英就只能买美畜四代机,还觉得自己多牛,再过50年也就能造点拖拉机
是啊,王妃都出来陪客,也是别人求你陪的?鹘鹰天上飞了好几年,大英就只能买美畜四代机,还觉得自己多牛,再过50年也就能造点拖拉机
哟, 我变成铁杆粉了, 我只是说我去看过他们3D打印钛合金构建生产过程就变成铁杆粉了. 你不是你们家后院吗 ...
你眼瞎啊,人家说的是大型3D构件,你弄出个都会做的小零件,这智力还跑来胡搅蛮缠
你眼瞎啊,人家说的是大型3D构件,你弄出个都会做的小零件,这智力还跑来胡搅蛮缠
大飞机的大梁还真是靠万吨压机,目前3d打不了这么长的家伙吧。
那根大梁在大飞机什么部位?
那根大梁在大飞机什么部位?
这种技术欧洲应该也有掌握吧,欧洲的钛合金应用技术也很强的
future220 发表于 2015-11-9 08:07
你眼瞎啊,人家说的是大型3D构件,你弄出个都会做的小零件,这智力还跑来胡搅蛮缠
啧啧, 你语文老师没毕业吧? 超大平均水平都这样了吗现在. 我回复的他发动机部分, 我发的发动机部分, 我让他给我发发动机部分的3d打印图. 对着一堆高精度涡轮叶片说是谁都会做的小零件, 你要笑死人吗? 可笑, 这些涡轮叶片的加工精度和后期表明处理都不懂还出来丢人说什么3D打印。
你眼瞎啊,人家说的是大型3D构件,你弄出个都会做的小零件,这智力还跑来胡搅蛮缠
啧啧, 你语文老师没毕业吧? 超大平均水平都这样了吗现在. 我回复的他发动机部分, 我发的发动机部分, 我让他给我发发动机部分的3d打印图. 对着一堆高精度涡轮叶片说是谁都会做的小零件, 你要笑死人吗? 可笑, 这些涡轮叶片的加工精度和后期表明处理都不懂还出来丢人说什么3D打印。
闵天王 发表于 2015-11-9 08:00
是啊,王妃都出来陪客,也是别人求你陪的?鹘鹰天上飞了好几年,大英就只能买美畜四代机,还觉得自己多牛 ...
人家王妃陪客关我什么事情, 就说科技, 你在这里转进来转进去说人家怎么样, 然而事实就是人家有罗罗, 而你这就有一个会吹的商飞. 商飞每年拿那么多钱砸给海外的学校还有我隔壁组求着给研究飞机框架用航空铝合金。 好厉害啊真的是... 轻质高强合金求人, 航发求着买CFM, 然后还说人家科技差. 厉害厉害.
拿着一个飞机框架构件嘲笑做高温涡轮叶片的, 不是学这个的就不要出来讲这种笑掉人大牙的笑话了. 你知道吗?您嘲笑的这个组做模型的组, 人家这个组在国内可是给天朝造粉末盘的呢?,
是啊,王妃都出来陪客,也是别人求你陪的?鹘鹰天上飞了好几年,大英就只能买美畜四代机,还觉得自己多牛 ...
人家王妃陪客关我什么事情, 就说科技, 你在这里转进来转进去说人家怎么样, 然而事实就是人家有罗罗, 而你这就有一个会吹的商飞. 商飞每年拿那么多钱砸给海外的学校还有我隔壁组求着给研究飞机框架用航空铝合金。 好厉害啊真的是... 轻质高强合金求人, 航发求着买CFM, 然后还说人家科技差. 厉害厉害.
拿着一个飞机框架构件嘲笑做高温涡轮叶片的, 不是学这个的就不要出来讲这种笑掉人大牙的笑话了. 你知道吗?您嘲笑的这个组做模型的组, 人家这个组在国内可是给天朝造粉末盘的呢?,
leo-dg 发表于 2015-11-9 08:11
那根大梁在大飞机什么部位?
客舱下面!字数
那根大梁在大飞机什么部位?
客舱下面!字数
仅中美有钛合金激光成型技术
中国钛合金大型构件激光成型技术
一直觉得北航王华明教授的钛合金等材料激光一次成型技术 ...
北航大学王华明教授飞机钛合金激光快速成型技术(3D打印 ...
中国钛合金大型构件激光成型技术___这不就是王华明教授 ...
黑丝美体~~~~北航钛合金激光快速成型~~~!
北航大学王华明教授就飞机钛合金激光快速成型应用在中科 ...
北航大学王华明教授就飞机钛合金激光快速成型的应用在中 ...
王华明教授的激光成型的背景资料:F22战斗机的钛合金锻 ...
2013北京科博会北航钛合金激光直接成型展区照片(27日更 ...
歼15总师:中国激光成型钛合金构件优于美国
林左鸣到北航考察钛合金结构件激光快速成形技术