中年|华科大张海鸥“微铸锻”金属3D打印再获重大应用
2020年7月 ， 南极熊了解到 ， 近日 ， 华中科技大学张海鸥团队历时十余年研发的金属3D打印“微铸锻”技术相继成功应用于大型泵喷推进器桨叶、新型高炉风口等大型复杂零件及高端材料制造中 ， 充分证明了金属3D打印“微铸锻”这一原创短流程绿色制造技术的巨大市场潜力和广泛应用前景 。
本文插图
（生产现场的张海鸥、王桂兰教授夫妇）
本文插图
（微铸锻同步制造设备）
金属3D打印“微铸锻”技术破解复杂大型零件制造“卡脖难题”
金属3D打印“微铸锻”技术一次性制造成功大型泵喷推进器桨叶 ， 该桨叶选用不锈钢316L原材料 ， 成型尺寸达到直径0.6米、高度1米 ， 总重量160千克 ， 破解了在复杂曲面构建上同时进行打印增材、等材变形与铣削减材在同一装备上集成制造的“卡脖难题” 。
泵喷推进器主要应用于潜艇军事、船舶重工等领域 ， 是船舶航行的重要动力装置 。 通过金属3D打印“微铸锻”技术制造成功的大型泵喷推进器桨叶通过验收与测试 ， 制造周期相比传统方式缩短了2/3 ， 构件的力学性能得到了大幅度提升 ， 制造精度差由以前的0.5mm提高到0.1mm ， 没有检测到铸造缺陷如气孔、裂纹等 。
本文插图
（泵喷推进器示意图 ， 图源网络）
“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 。 ”张海鸥介绍 。
生产设备功率只需50千瓦 ， 单位时间能耗为巨型压机的千分之二 ， 金属3D打印“微铸锻”完全改变了传统机械制造长期依赖巨型锻机、长流程重污染的模式 ， 不仅突破了现有3D打印金属零件疲劳性能和可靠性难及锻件的“卡脖”难题 ， 也将过去必须由工业“大象”完成的任务 ， 轻松交由智能化的工业“蚂蚁”操作完成 。
“金属3D打印“微铸锻”不仅实现了大型泵喷推进器桨叶绿色高效的短制造流程 ， 还显著提高了材料的疲劳寿命和可靠性 ， 为船舶航行提供更为强劲、稳定的“中国动力”张海鸥介绍 。
本文插图
(张海鸥团队研发人员进行设备调试）
金属3D打印“微铸锻”技术是高端材料制造升级“杀手锏”
金属3D打印“微铸锻”技术还在近日由中国宝武武钢集团有限公司（简称“武钢”）成功应用于高炉风口制造 ， 经检验,该新型高炉风口耐磨性大幅提高 ， 抗热震性能远优于传统等离子喷涂工艺 ， 风口使用寿命较传统方法提高5倍以上 ， 产生了重大经济效益 。
本文插图
（高炉风口强化前后形貌对比）
武钢副总经理、原炼铁厂厂长陆隆文介绍 ， 因为新型梯度功能复合材料“高炉风口”的使用寿命长 ， 大大减少了停炉更换风口的时间 ， 有效提高了设备利用率和生产效率 ， 经济效益显著 。 经初步估算 ， 使用寿命较传统产品提高5倍以上 ， 节约的风口购置成本及更换导致的停炉效益共计约3027万元 。
【中年|华科大张海鸥“微铸锻”金属3D打印再获重大应用】高强韧高可靠锻件是高端装备在恶劣工况下顺利运行的根本保证 ， 其高品质短流程绿色制造技术是各强国可持续发展的战略制高点 。 在航天航空领域 ， 高端零件的工况同样十分恶劣 ， 需要极高的耐腐蚀性和耐热性 ， 这与高炉风口的工况有一定类似性 。
本文插图
“高炉风口的成功验证了“微铸锻”技术制造的零件完全可以满足这些要求 。 包括航天航空在内这样的“尖板眼”制造领域 ， 金属3D打印“微铸锻”技术同样可以大派用场 。 ”
张海鸥介绍 ， 该技术不仅举重若轻地实现了短流程绿色制造 ， 还大幅提高了制件的强度和韧性 ， 提高了构件的疲劳寿命和可靠性 ， 可实现梯度材料、高温合金及超高强度钢等难成形材料的高品质制造 ， 广泛应用于航空航天、能源、舰船等领域的高强韧可靠性锻件制造 ， 接受各种极端环境的严苛考验 。
金属3D打印“微铸锻”喜获湖北省技术发明奖一等奖
今年6月 ， 金属微铸锻同步复合增材制造技术与装备获得2019年度湖北省技术发明奖一等奖 。 在湖北省技术发明奖一等奖的颁奖评语中写道：“该技术在技术原理、工艺及装备等方面取得突出创新 ， 在国内外首次研制成功微铸锻合一装备 ， 获得20余项专利等多项创新性成果 ， 整体技术居于国际领先水平 。 ”
本文插图
本文插图
（张老海鸥教授接受电视台采访）
张海鸥认为 ， 科学的重大发现将显著改变人类的思想观念 ， 技术的重大发明将改变人类的生活和生产方式 。 如今 ， 科研基础条件大大改善 ， 大力发展原创技术、实现产业化应用正当其时 。
“金属3D打印‘微铸锻’颠覆了国内外传统机械制造工艺流程和装备 ， 有望结束传统重工业制造方式 ， 破解了复杂大型零件制造的‘卡脖难题’ ， 将‘脏、重、险’的传统工业生产方式变为‘洁、轻、安’的美好生产方式 。 有望开辟中国领先于世界水平的绿色制造新时代 。 ”张海鸥说 。
小科普：常规金属3D打印存在“卡脖”问题：一是没有经过锻造 ， 金属抗疲劳性严重不足；二是制件性能不高 ， 难免存在疏松、气孔和未熔合等缺陷；三是大都采用激光、电子束为热源 ， 成本高昂 。 所以形成了中看不中用的尴尬局面 。正因如此 ， 全球金属3D打印尽管在中小尺寸零部件制造中存在优势 ， 但在大尺寸零件制造上无法和大型锻压机相比 ， 因此无法进入大型复杂零件的高端应用 。
针对金属3D打印中的世界性难题 ， 张海鸥教授带领研究团队潜心攻关 ， 经过二十年不懈努力 ， 发明了“智能微铸锻”3D打印技术 ， 创造性地将金属铸造、锻压技术合二为一 ， 实现了首超西方的边铸边锻的颠覆性原始创新 。
张海鸥介绍 ， 目前 ， 国际前沿的金属3D打印过程是打印算一步 ， 这一层打印完后 ， 连续冷锻轧制算一步 ， 二步要分开依次进行 ， 即前一个步骤完了 ， 后一个步骤方可进行 ， 中间还要腾出金属冷却的时间 。
智能微铸锻技术可以同步进行上述步骤 ， 打印完成了 ， 铸锻也就同时完成了 ， 熔积效率是前者的3倍 。
推荐阅读
- SUV|美国再拉黑38家华为子公司！升级打压华为获取商用芯片
- 里卡多·高拉特|高拉特秒变全能战士！华夏幸福有他会赢球了，泰达要玩死阿奇姆彭
- 粤游记|旅游就该诗酒趁年华，带你一起到东京，我们玩点不一样的！
- 8月，似水年华，旧情回来，3生肖再次邂逅旧情人，情在心间未走远
- 师范毕业生|我国将推进师范毕业生免试认定教师资格改革
- 老刘品车|近250万元的顶级超豪华座驾全新宾利添越，外观变得非常有力量感
- 萌妹说车|7月豪华车销量盘点：奔驰夺冠，凯迪拉克没落，红旗，蔚来出色
- 刘毅爆砍31+6袁兴隆持续出彩，北体男篮14分大胜华东师范迎来首胜
- 使馆|重要提醒！中国驻布基纳法索大使馆凌晨发布：经埃塞俄比亚转机赴华乘客，24日起转机前5天内须进行核酸检测
- 陈坤|曾被陆毅陈坤追求，退隐成华谊老板娘，今47岁手握半个娱乐圈