最近几天,在华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室的实验基地,张海鸥团队正在加紧制造一批应用于航空领域的高端金属锻件。目前由“智能微铸锻”打印出的高性能金属锻件,已达到2.2米长约260公斤。现有设备已打印飞机用钛合金、海洋深潜器、核电用钢等8种金属材料,是世界上唯一可以打印出大型高可靠性能金属锻件的增材制造技术装备。
“我们的技术将在先进制造领域掀起新一轮的革命。”日前,华中科技大学机械科学与工程学院教授张海鸥携其研发的“智能微铸锻铣复合制造技术”,与法国空客公司举行了技术合作签约仪式,这是法中两国在先进制造领域的一项重要合作。这位年过60岁的老人和夫人王桂兰一起,带领团队用14年的时间,破解了困扰金属3D(三维)打印的世界级技术网页游戏私服推荐,实现了我国首超西方的微型边铸边锻的颠覆性原始创新。
“我们将原先需要8万吨力才能完成的动作,降低到八万分之一,也就是不到1吨的力即可完成,同时一台设备完成了过去诸多大型设备才能完成的工作,绿色又高效。”他说。
十几年科研路,就是不断试错的过程。“唯有创新才有未来,跟在别人后面是不会有太大出路的。”1998年,张海鸥被引进到华中科技大学,致力于高效低成本无模快速制造技术研究,4年后开始主攻金属3D打印。
将金属铸造、锻压技术合二为一,改变西方引领的制造模式
反复实验、不断试错之后,研究方向愈加清晰。2010年,大型飞机蒙皮热压成形模具的诞生,验证了在金属3D打印中复合锻打的可行性。
选择铸锻合一的方向是更大的创新。“他首次跟我提出‘铸锻铣一体化’构想时,我认为是异想天开,两人为此进行了激烈的争吵。”王桂兰说,很多时候,创新是在夫妇俩的争吵中产生的。
据介绍,在传统机械制造中,浇铸后的金属材料不能直接加工成高性能零部件,必须通过锻造改造其内部结构,解决成型问题。但是对超大锻机的过度依赖,导致机械制作投资大、成本高且制作流程长、能耗大、污染和浪费严重的问题。正因如此,金属3D打印技术因能解决以上弊病而成为前沿性的先进制造技术。作为全球新一轮科技革命和产业革命的重要推动力,目前已经在航空航天、医疗、汽车等领域开始获得大规模应用。
十几年前,金属3D打印做出的制件非常粗糙,经过后期机械加工后才能当做零件使用,而要打印复杂制件,则几乎不可能实现。张海鸥带领团队反复实验,在金属3D打印中加入了铣削环节,边打印边进行机械加工,攻克了此项网页游戏私服推荐,获得国家发明专利。
铸锻一体化3D打印技术发布后,国外航空工业巨头纷纷上门洽谈合作。据介绍,美国通用公司不久前巨资收购了德国和瑞典两家3D打印公司,但对于许多需要锻造性能的大中型承力构件仍无能为力,而张海鸥团队的研究成果可弥补这个缺陷。
2016年7月,张海鸥团队研发出微铸锻同步复合设备,并打印出全球第一批锻件:铁路关键部件辙叉和航空发动机重要部件过渡锻。专家表示,这种新方法制件“强度和塑性等性能及均匀性显著高于自由增材成形,并超过锻件水平”,“将为航空航天高性能关键部件的制造提供我国独创国际领先的高效率、短流程、低成本、绿色智能制造的前瞻性技术支持。”
北京工业大学教授陈继民认为,张海鸥发明的技术在航空航天、核电、舰船、高铁等重点支柱领域的应用前景广阔,,比如对于长寿命、高可靠性的航空发动机关键部件的制造有显著优势。