張海鷗教授鑄鍛銑一體化金屬3D打印成功打印高速列車關(guān)鍵部件

來源:科技日報

第三代同步輻射光源高分辨三維成像技術(shù)揭開了該校張海鷗團(tuán)隊(duì)“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”不為人知的秘密：微鑄鍛鋁合金中缺陷尺寸和數(shù)量顯著低于傳統(tǒng)電弧增材，組織得到細(xì)化，韌性指標(biāo)有明顯提升。

△視頻：張海鷗教授微鑄鍛銑復(fù)合增材制造直播

近期，西南交通大學(xué)吳圣川教授將這一研究發(fā)表在金屬加工領(lǐng)域頂級雜志《材料加工技術(shù)》上。“這一結(jié)果表明‘鑄鍛銑一體化金屬3D打印’應(yīng)用于以高鐵為代表的大型高端裝備中的巨大潛力?！敝熊嚽鄭u四方機(jī)車車輛股份有限公司丁叁叁副總工程師介紹，當(dāng)列車在高速行駛狀態(tài)下，空氣動力學(xué)作用急劇惡化，對材料及結(jié)構(gòu)可靠性要求與既有技術(shù)顯著不同，“鑄鍛銑一體化金屬3D打印”技術(shù)所特有的組織通體細(xì)晶和基體高強(qiáng)韌等優(yōu)勢，可為未來超高速、長壽命地面交通裝備制造提供全新方案。

基于該技術(shù)，張海鷗團(tuán)隊(duì)成功打印出時速600公里及以上磁浮列車懸浮架關(guān)鍵支撐部件，目前正與吳圣川教授制造或修復(fù)更高速度的高速列車鋁合金齒輪箱，并合作開展損傷車軸和鋁合金結(jié)構(gòu)的表面修復(fù)及結(jié)構(gòu)完整性評價。

“材料內(nèi)部損傷演化及定量表征是重大裝備服役中的瓶頸技術(shù)?！眳鞘ゴㄕf，長期以來，一直依賴于破壞性試驗(yàn)和表面觀察方法推斷材料疲勞程度，設(shè)計、制造以及服役評估都難以準(zhǔn)確定量。近十年來，以同步輻射光源為代表的先進(jìn)光源，突破這一技術(shù)的瓶頸，為了解重大裝備的服役過程提供了“超級顯微鏡”。


鑄鍛銑一體化金屬3D打印技術(shù)介紹
鍛件的傳統(tǒng)制造方法流程長、工序復(fù)雜，需要多臺大型設(shè)備、制造成本高，污染排放量大，而微鑄鍛銑復(fù)合增材制造流程短，只需通過一臺設(shè)備就可以完成金屬絲材到鍛件的制造?？s短周期40%-70%，當(dāng)前，該技術(shù)的熔積效率為10kg/h以上，材料消耗減少70%~80%，能耗約為傳統(tǒng)制造的10~15%。可獲得12級等軸細(xì)晶組織，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)鍛造的7~8級，成形質(zhì)量和組織均勻一致性、穩(wěn)定性高于傳統(tǒng)制造10%~30%。

近年來，微鑄鍛銑復(fù)合增材制造技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于飛機(jī)掛架，艦船螺旋槳，汽車翼子板模具，燃機(jī)過渡段，高鐵轍叉等項(xiàng)目的研發(fā)制造，重點(diǎn)服務(wù)于航空航天、核電工業(yè)、船舶海工、高速鐵路等支柱產(chǎn)業(yè)。

微鑄鍛同步制造技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新主要圍繞4個發(fā)明：
●熔凝微區(qū)增等材同步成型方法；
●均勻等軸細(xì)晶強(qiáng)韌化技術(shù)；
●難成行材料多能場復(fù)合成形技術(shù)；
●微鑄鍛同步超短流程綠色制造裝備；

首創(chuàng)了“鑄鍛同步、控形控性、缺陷檢測、自主修復(fù)”多功能集成系列裝備，實(shí)現(xiàn)1臺設(shè)備超短流程制造大型復(fù)雜鍛件的重大創(chuàng)新。