鑄鍛銑新工藝突破金屬3D打印前沿技術(shù)

      11月下旬，陜西省寶雞市鈦及鈦合金產(chǎn)業(yè)工作組，組織了寶雞鈦業(yè)協(xié)會部分骨干企業(yè)，對鈦在國內(nèi)生活等應(yīng)用領(lǐng)域的推廣使用進行了調(diào)研。該調(diào)研組一行到訪了國家3D打印技術(shù)重點科研院校：武漢華中科技大學“創(chuàng)形創(chuàng)質(zhì)并行制造研究中心”科研團隊，與該校3D打印科研專題組負責人張海鷗及團隊進行了座談、交流。

　　調(diào)研了解到，該團隊歷經(jīng)近10年的時間，圍繞3D打印金屬零件成本高、金屬組織呈枝/柱狀晶型，產(chǎn)品性能跟不上傳統(tǒng)的鍛造產(chǎn)品等劣勢因素展開研究。一改金屬鋪粉、激光熔化增材的傳統(tǒng)3D打印制造方法，成功研究出用金屬絲“電弧熔化打印增材+半固態(tài)快鍛+銑削加工”為一體的“鑄鍛銑3D打印新工藝技術(shù)”。

　　此工藝加工的金屬零件可獲得呈等軸狀晶型的晶粒組織，性能大幅提高，克服了3D打印金屬零件無法達到高強韌性的缺點。試驗制成的TC4樣塊，經(jīng)室溫拉伸性能測試，斷裂延伸率為14%，沖擊韌性值為59，其抗拉強度、屈服強度、延伸率、沖擊韌性分別超過傳統(tǒng)鍛件的6.9%、6.8%、40%、59%。此項技術(shù)用電弧熔化金屬絲制造的金屬產(chǎn)品質(zhì)量等同或優(yōu)于傳統(tǒng)鍛造產(chǎn)品，突破了3D打印不能獲得鍛造組織的瓶頸，變革傳統(tǒng)鍛造大型鍛件必須依賴巨型鍛機、長流程、長周期，高耗能、高耗材的傳統(tǒng)制造模式。實現(xiàn)鑄鍛銑加在線檢測全過程數(shù)字化流程智能控制的新時代，整個工藝過程制造的零件成本比傳統(tǒng)3D打印技術(shù)大幅度降低。其中，使用的原料材為常規(guī)產(chǎn)品，成本比3D打印專用粉也大幅度降低，這為3D打印工藝技術(shù)的推廣使用帶來了質(zhì)的飛躍，將開創(chuàng)3D增材技術(shù)實際應(yīng)用的新天地。據(jù)悉，該技術(shù)水平目前已超過日本。并于2016年9月14日被央視《朝聞天下》欄目新聞報道。

　　目前該科研團隊設(shè)計制造的多款“鑄鍛銑”一體機已投入使用，他們打印生產(chǎn)的高鐵轍叉貝氏體鋼叉已交付使用，“鐵道轍叉貝氏體鋼自由增材成型一體機”已定型生產(chǎn)。航空大型承力多功能復雜材料零件、變向變徑變厚中空不銹鋼螺旋管，復合制造航空發(fā)動機鈦合金零件，復雜的新建筑鋼構(gòu)多節(jié)點（11個節(jié)點）接頭等產(chǎn)品的打印生產(chǎn)均已實現(xiàn)。

　　該項鑄鍛銑（增量/等量/減量）合一技術(shù)，有望開辟一臺設(shè)備的綠色智能制造鍛件的新的歷史。因是制造業(yè)頂層變革，將帶來包括設(shè)計、材料、工藝、檢測、控制、裝備一系列制造要素的變革，形成具有中國特色的短流程、綠色智能制造新技術(shù)群和產(chǎn)業(yè)群，改變西方制造占統(tǒng)治地位的現(xiàn)狀，促進我國軍民企業(yè)的轉(zhuǎn)型，意義十分重大。

　　該項科研成果具有極好的實用性，此工藝技術(shù)將推動3D打印在多個行業(yè)的使用，一改此前3D打印工藝技術(shù)對球形金屬粉末的需求。因3D打印用金屬球形粉末制取難度很大，成本極高，1kg球形鈦粉售價2000元左右，極大地制約了用球形粉3D打印制造的產(chǎn)品推廣。該調(diào)研組認為，應(yīng)該讓更多投資3D打印專用球形粉末研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)了解到此項新工藝，認識到將來3D打印使用的金屬原材料不會局限于球形粉末，要及時調(diào)整思路，謀劃好企業(yè)的長遠發(fā)展。