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【论坛回顾】张海鸥 | 微铸锻铣一体化复合超短流程绿色智能制造

UR20502018-09-27 09:37:26

3 · D · 打 · 印 · 产 · 业 · 创 · 新 · 发 · 展· 高 · 峰 · 论· 坛



20171222日,“数字创意,打印未来”——3D打印产业创新发展高峰论坛隆重开启,此次论坛由中关村科技园丰台园管理委员会、北京丰台科技园建设发展有限公司主办、中关村科技园区丰台园3D打印数字维创中心、丰科博创(北京)科技服务有限公司、城市复兴2050等共同承办迎来关于3D打印技术实践性进展、突破、产业化布局、拓展与协同化发展的产业盛会。


张海鸥先生介绍了所研制的“智能微铸锻”技术,是将铸造、锻造、铣削三个典型的成形过程合在一起,即增材、等材、减材一体化的智能制造技术。通过此技术在世界上首次实现了铸锻一体化3D打印,可以打印出高性能金属锻件。 这一技术颠覆了国内外传统机械制造工艺流程和装备,有望变革传统重工业制造方式,大幅度降低成本,提升技术水平,开辟中国领先于世界的绿色智能制造新时代。




●论坛现场张海鸥教授演讲


张海鸥教授:“3D智造可望成为'中国制造2025'标杆成果,形成新技术、产业、市场群、促进传统工业转型,是中国超越西方的战略机遇。


张海鸥


华中科技大学机械科学与工程学院教授、华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室工艺方向学术带头人


“智能微铸锻”技术,是将铸造、锻造、铣削三个典型的成形过程合在一起,即增材、等材、减材一体化的智能制造技术。基板上面是焊枪,熔化的是送入枪下面的金属丝,在熔化的金属还没有冷却时,趁热打铁对其进行连续的锻打,通过此技术在世界上首次实现了铸锻一体化3D打印,打印出高性能金属锻件。


传统铸锻方式的弊端和瓶颈

1、先铸后锻,流程长,反复锻造加热能耗大,污染重;

2、依赖大型锻机且越来越大(8-15万吨),投资巨大;

3、薄壁零件材料去除率高达95%,材料利用率很低;

4、无法改变材料多功能零件。


3D打印技术的弊端和瓶颈

1、纤维组织在某一个方向生长比较强大,这种晶体组织不均匀,性能也不均匀;

2、快速的加热和冷却容易产生气孔,温度梯度很大会产生裂纹;

3、有铸无锻,性能及可靠性难及锻件,抑制变形和破裂难度大,低效高成本。


铸锻铣合一的创新性

1、铸锻铣合一制造锻件技术的创新性在于改变国内外传统制造铸锻分离的历史,实现“铸锻合一,边熔边锻”,突破3D打印不能打印锻件的瓶颈;

2、用一台设备、金属丝及很小的压力得到锻件,实现短流程、单机轻载、节能省材的绿色制造;

3、攻克传统铸锻无法沿轮廓数字化成形的难题,实现铸锻铣一体数字化,创立中国领先的熔锻铣合一的超短流程智能制造的新模式;

4、从长流程、多台设备的过程到只用一台设备输入金属丝就得到金属锻件;

5、获得12级等轴细晶,超过传统锻造8级;

6、力学性能显著超过传统锻造水平。



3D铸锻铣合一技术应用


1、战机主承力接头,采用“铸锻铣合一”新方法整体制造,使此主承力件优质、高效、低成本;

2、高速舰艇螺旋桨

3、轿车翼子板的冲压成形模具,实现了模具表面为模具钢向内部过渡到铸钢,大大降低了成本,不需要整体都使用贵重材料,仅表面使用贵重材料即可。


3D铸锻铣合一技术的先进性


1、创形创质并行边铸边锻,将3D打印固有的柱状晶变成均匀等轴细晶,形与质并行创制,性能超过锻件;

2、高效率:熔积率数--十数kg/h,与电子束成形相当;

3、低成本:热源价格远低于激光和电子束,所用丝材价格为粉材的1/5-1/10能量及材料利用率高。


3D铸锻铣合一技术变革了依赖巨型锻机、长流程、重污染的传统模式,突破了3D打印有铸无锻、性能难及锻件的瓶颈。


铸锻铣合一技术工程化进展


1、实现了大中小型3D打印设备成套化

2、独创大型铸锻铣合一制造装备


对3D铸锻铣合一技术的展望


1、“3D铸锻铣合一制造”技术工程化将建立用一台设备制造锻件的绿色智能制造中国模式;

2、可拓展复杂锻件制造范围,改变我国大型锻件生产能力布局不合理现状,铸改锻实现轻量化;

3、3D智造可望成为“中国制造2025”标杆成果,此顶层变革将带来设计、材料、工艺、检测、装备系列要素变化,形成新技术、产业、市场群、促进传统工业转型,是中国超越西方的战略机遇。

END



编辑/李丹


以上内容根据本次论坛整理

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