1.3万人气,张海鸥教授微铸锻铣复合增材制造令人瞩目

3D打印人物
2020
04/16
22:31
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2020年4月16日 晚上8点,南极熊邀请了华中科技大学张海鸥教授,举办了“大型复杂高端零件微铸锻同步超短流程制造技术与装备”线上研讨会。
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直播现场相当火爆,观看人次超过1.3万人次。目前视频已经可以回看,没有来得及观看直播或者只看了一部分的熊友可以扫描下方二维码继续观看回放。
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下面南极熊以图文的形式带您来回顾一下本次直播中的部分精彩内容,更多干货请看直播回放。
2016年,张海鸥教授及其团队发明了“微铸锻铣复合增材制造技术”,将金属“增材-等材-减材”制造合三为一,开创了“边铸边锻”的3D打印技术。可快速直接制造出高均匀致密度、高韧性、形状复杂的大型金属锻件。

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锻件的传统制造方法流程长、工序复杂,需要多台大型设备、制造成本高,污染排放量大,而微铸锻铣复合增材制造流程短,只需通过一台设备就可以完成金属丝材到锻件的制造。缩短周期40%-70%,当前,该技术的熔积效率为10kg/h以上,材料消耗减少70%~80%,能耗约为传统制造的10~15%。可获得12级等轴细晶组织,远高于传统锻造的7~8级,成形质量和组织均匀一致性、稳定性高于传统制造10%~30%。
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近年来,微铸锻铣复合增材制造技术已经应用于飞机挂架,舰船螺旋桨,汽车翼子板模具,燃机过渡段,高铁辙叉等项目的研发制造,重点服务于航空航天、核电工业、船舶海工、高速铁路等支柱产业。

张海鸥教授从以下8个方面来分享了其团队在微铸锻铣复合增材制造技术方面所取得的成果。
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张教授表示,传统的制造技术具有很多的局限性,比如:流程与周期长、成品率不高、成本高污染重、产品适应性差等。
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因此,摆在面前的两大难题是,传统技术无法短流程制造锻件,增材制造难以得到高强韧锻件。能否颠覆传统,另辟蹊径发明一种大型复杂高端零件短流程的制造技术?

张教授团队自主研发了微铸锻同步制造技术

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与Cranfield大学的技术相比,华中科技大学的技术有着独特的优势,可以实现微铸锻同步、原位热轧、流程短、污染小;紧凑柔性可复杂成形;小压力工艺稳定可靠;成型效率高3倍;均匀等轴细晶,高强韧高疲劳寿命。
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微铸锻同步制造技术的技术创新主要围绕4个发明:
●熔凝微区增等材同步成型方法;
●均匀等轴细晶强韧化技术;
●难成行材料多能场复合成形技术;
●微铸锻同步超短流程绿色制造装备;
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首创了“铸锻同步、控形控性、缺陷检测、自主修复”多功能集成系列装备,实现1台设备超短流程制造大型复杂锻件的重大创新。
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目前,该项技术已经应用于我国航空航天、海工舰船、核能电力、石化冶金、铁路交通、武器装备等诸多领域的各类复杂高端零件的快速低成本超短流程绿色制造,以下是部分典型应用案例。
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南极熊在此只能发布一小部分干货内容,更多精彩技术内容和应用案例请观看直播视频回放。

直播过程中,大量观众踊跃提问,张教授对其中的一些问题进行了视频解答。此外,南极熊整理了文字问答的内容,供广大熊友参考,如果你也有同样的疑问可以查看答案。

陵南皮皮侠: 糊状区或者半固态区的温度区间,应该会对加工窗口有所影响吧?
是的,我们主要是融凝微区进行成形



yellaw: 看一下z方向断裂强度啊,一直觉得3d打印的z方向很容易断
微铸锻后为等轴晶形态,x-z与z-x向断裂韧度一致,无各向异性


yellaw: 你打这这层的时候那下面就冷了,上下层衔接不会有问题吗
简单来说,原理在于微锻与后层的后热诱导前层再结晶,实现增材制造全等轴晶


Discovery: 设备运行过程一般时长是多久,然后稳定性咋样?
一般连续不停机稳定工作6个月没问题


罗升Roshan: 具体是怎么进行原位微锻
基于同步代码控制多自由度枪辊,保持成形与微锻同步进行


V. SU: 微铸锻成型的装备(包括所需零部件)现在可以完全国产化吗?
可以的,目前我们承担的高档机床项目即是全国产零部件


杜: 每层熔敷金属厚度多少?锻压变形厚度?是否有分层现象?
每层2-3mm,微锻后1-1.5mm,无分层现象


sunny: 张老师好,3D打印后表面粗糙度达到多少?
微铸锻铣一体化与机械加工同等粗糙度


清路: 微锻用的轧辊是什么材料?
轧辊的选材与沉积材料、材料硬度等有关


无根本不行: 打印件常用热处理方式是什么呢
一般都是普通去应力退火,特殊要求的需要具体对待


Discovery: 原材料主要是丝材还是粉末,对应的规格如何?
主要是丝材,1.0 1.2 1.6都有,粉末我们也做


微不足道: 请问微锻时的材料处于什么状态?
刚凝固或半凝固


Qi Xiaopeng: 轧辊和熔池的距离有什么要求吗
与材料属性相关


? Discovery: 复杂流道结构可以使用么?
微铸锻铣复合增材制造技术集成减材铣削,可以用于内流道零件的成形


胡泽启: 对于特殊材料,5CrNiMo,H13等可焊性差的材料,焊接成形过程中已成形部分是否需要保温?是否会因上下温差过大再次产生应力或变形开裂?
需要将成形部分整体保温维持在一定的区间防止开裂


陵南皮皮侠: 层与层界面结合的力学性能和层中间有差异没?
复合增材成形材料的力学性能在制造方向、空间分布上是相对均匀的,譬如低碳合金钢三向强度差不超过20MPa



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