2017 TCT亞洲展即將在上海開幕,工業(yè)級3D打印知名企業(yè)華曙高科將攜金屬3D打印渦噴發(fā)動機模型亮相N5館G20展位。華曙高科在國內成功實現(xiàn)了3D打印技術在發(fā)動機靜子、轉子類零件上的直接應用性驗證,有望突破航空渦噴發(fā)動機的制造技術瓶頸,為發(fā)動機關鍵零部件的整體設計優(yōu)化提供了充分的技術論證,實現(xiàn)了高性能關鍵結構件的快速制造,顯著提升了航空發(fā)動機的整體機械性能。
在臺架試驗測試環(huán)節(jié),用傳統(tǒng)工藝制造的渦噴發(fā)動機轉子件在低于10萬轉/分鐘的轉速下破裂,而華曙高科3D打印渦噴發(fā)動機零件順利通過10萬轉/分鐘的測試實驗,目前正在改裝更高轉速的試驗平臺,下一步將對航空發(fā)動機進行整體設計優(yōu)化,在保證使用性能的前提性大幅減少零件數(shù)量和拼接工序,提高發(fā)動機的整體使用壽命。
▲ 航空渦噴發(fā)動機效果圖
▲ 華曙高科3D打印渦噴發(fā)動機轉子件
華曙高科以新型發(fā)動機渦輪泵研制為背景,針對核心零件開展3D打印技術應用研究,其3D打印的靜子件與轉子件突破了盤軸葉片一體化主動冷卻結構設計、轉子類零件激光選區(qū)熔化成形的控形、控性等關鍵技術,解放了傳統(tǒng)工藝對結構設計的束縛,實現(xiàn)了復雜狹長內通道轉子類結構設計制造,使同類結構零件的換熱冷卻效果提升了90%。
同時,在104 ℃/s以上的冷卻速度下,獲得了納米級Si顆粒,大大提升了工件的力學性能,屈服強度提高近1倍,拉伸強度提高近50%,其鎳基合金的轉子件性能與鍛造標準相當。
▲ 鋁合金零件微觀組織與力學性能數(shù)據(jù)
▲ 鎳基高溫合金微觀組織與力學性能數(shù)據(jù)
華曙高科成熟的MLS技術可成功打印金屬鉭、鈦合金、718鎳基合金、鋁合金、鎢等高溫合金,能直接制成傳統(tǒng)工藝方法難以制造甚至無法制造的復雜金屬終端產品,致密度最高可達99.99%,加工零件尺寸精度高,不僅能大幅縮短新型航空航天裝備的研發(fā)周期,而且能提高材料的利用率,降低制造成本,并且優(yōu)化零件結構,減輕重量,減少應力集中,增加使用壽命。
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