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钒钛新材料的“梦工厂“

——看河钢承钢3D增材制造拓展钒钛新材料发展领域

2019-08-14 14:54:46 来源:河北新闻网
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7月中旬,河钢承钢3D增材制造服务示范中心首批万元订单成功交付客户,该产品系为知名汽车制造商量身定制的模具钢。客户使用后反馈良好,按月提交订单计划。河钢承钢3D增材制造开启了新的发展篇章。

你知道吗?这个承载着河钢承钢人钒钛新材料高质量发展梦想的“梦工厂”—— 河钢承钢3D增材制造服务示范中心,从建成投用、试运营、制造3D打印工艺品、打印不锈钢精密零件到制造航天钛合金产品,仅用了4个月的时间。目前,已经打印了20批次产品,部分产品已经交付客户。河钢承钢钒钛技术专家信心满怀地表示:“河钢承钢增材制造,未来可期。”

因梦而生  增材制造从无到有

为实现中国制造业由大到强的转变,2015年5月国务院发布了《中国制造2025》战略任务书。在《中国制造2025》重点领域技术路线图中有三处对增材制造的重点发展方向做出了具体规划,规划中明确指出,重点突破具有系列原创技术的钛合金、高强合金钢、高强铝合金、高温合金、非金属工程材料与复合材料等高性能大型关键构件高效增材制造工艺。

“河钢承钢3D增材制造服务示范中心正是遵循国家制造业发展规划,承载着河钢承钢人钒钛强企的梦想,应运而生。”河钢承钢钒钛技术研究所负责人表示:“为了更好发挥钒钛特色,拓展钒钛新材料应用领域,河钢承钢于2018年6月开始筹建增材制造中心。”

从设备选型到供应厂家筛选,河钢承钢技术人员实地考察了10余个3D打印机制造厂商,综合考虑钒钛材料的性能参数及未来应用领域,按照符合国家战略性新兴产业的发展需求、实现增材制造这一高端制造产业与钒钛新材料产业进行深度融合的目标,河钢承钢最终引进了具备金属材料打印能力的高端增材制造设备,为增材制造和钒钛材料粉末冶金融合发展、进一步延伸资源应用和高端制造产业链,奠定了坚实的基础。

2019年3月,河钢承钢3D增材制造服务示范中心经过设备安装、调试及人员培训等一系列周密筹备,正式投用。技术人员成功以钛合金粉末、316L不锈钢等粉末原料,成功制造了高精度静叶盘、涡轮转子等零部件,开启了河钢承钢高端钒钛新材料研发与应用快速发展的新纪元。

逐梦而强   科研路上克难攻坚

8月7日8时25分,刚刚完成一个三维模型建立的河钢承钢3D增材制造服务示范中心工程师周涛介绍说:“3D打印并非大家想像的那样简单,一按电钮就能瞬间制造出想要的产品,这其中涉及模型设计、材料学、机电一体化等多个学科及专业技术,每次打印之前都要进行粉末粒度、成分,以及对成品进行精度和力学性能检测,为制造优质的精密产品夯实基础。”

9时许,在河钢承钢3D增材制造服务示范中心,科技感十足的增材设备占据了三分之一的空间,技术人员正在围绕一个飞机零件打印进行研讨。这是该中心最近接到的一笔订单,该零件是飞机制造中的精密部件,不仅是叠套样式,而且内部部件间的间隙仅为1毫米,周身还有不规则的直径1毫米的孔洞,底部还有特殊形状构造,精度要求仅为100微米。该中心负责人介绍说:“增材制造主要是应用于结构复杂、精密度高、自主研发的零部件及模型制造,实现一些无法人工和精密机床都无法完成的产品制造。”

该订单客户要求以不锈钢制造即可,可是技术人员却应用了成本昂贵的钛粉末,进行初步建模。究其原因,该中心负责人介绍介绍说:“由于该产品整体尺寸及内部间隙较小,钛合金粉末的成型效果好,有利于塑型,虽然成本偏高,但是为了快速取得建模数据,将客户需求放在首位,所以使用了钛粉取得初次数据。”虽然,他们前期对建模中心和边缘数据进行了精准测算,但初次建模效果并不理想,由于原材料粒度、激光热传导机理以及原料瞬间熔化并快速凝固的热胀冷缩等多种因素影响,首次打印出的成品没有精准实现内部构造的间隙,成了十分尴尬的失败品。

失败是成功之母这句话应用在增材制造上最为贴切,技术人员反复分析设备功率、激光打印范围以及材料的收缩性等等,重新进行工艺、模型和路径设计。河钢承钢钒钛技术专家表示:“为了每一次兑现对客户的承诺,增材制造中心的每一次成功都是在无数失败中积累的经验上实现的,我们不害怕失败,哪怕从事数十年3D打印都避免不了的尝试,我们坚守对成功的自信,一次次突破了学科的壁垒,实现了产品优质交付。”

6月中旬,河钢承钢接到了某知名企业汽车模具制造的订单。该订单要求产品表面精度在200微米以内,但表面硬度必须达到50HRC以上,这不仅要求技术人员能够熟练应用增材制造技术,还必须具备良好的热处理技术,才能满足客户要求。河钢承钢发挥技术团队“头脑风暴”,集结河钢承钢热处理技术专家参与产品研发。6月底,首批模具交付客户获得认可后,技术人员针对二次热处理周期长等难点问题,继续攻关,实现了模具一次热处理即可达到50HRC硬度,将产品制造周期缩短了一半以上,受到了客户的赞许和追单。

正是基于持之以恒地追求完美,锲而不舍地钻研技术,河钢承钢已经完成20余个批次产品制造,部分产品已经交付客户,并赢得了客户们的高度赞扬,以后来者居上之势快速挺进增材制造市场。

筑梦未来  增材制造未来可期

不到4个月的时间,河钢承钢在增材制造方面却取得了许许多多的实践经验,从316不锈钢、304不锈钢到钛合金等材料制品,由工艺品、精密结构件到航空航天超精度零件,河钢承钢能够根据客户需求,灵活提供多种产品解决方案。河钢承钢增材制造中心负责人表示:“我们现在已经完成了30多个种类产品试打,种类包括汽车模具、军工雷达配件到飞机零部件,有了这个‘梦工厂’钢铁报国、钒钛强国之梦将不再遥远。”

随着增材制造市场开拓,河钢承钢增材制造已经吸引诸多航空航天、智能制造、医疗健康、军工制造等高端客户的目光,涉及制造的产品更加精密、严格。增材制造中心对一般精度100微米以上的定制产品,采用优化三维模型、打印的办法,一次成型制造;对于表面精度100微米以下的,3D打印配合高精数控机床,严格控制产品精度;此外,针对客户对产品硬度、力学性能等特殊高要求,配合河钢承钢材料学技术专家采取多种工艺进行强化,确保满足客户差异化需求。

为了进一步提升该中心制造水平,河钢承钢瞄准国家高等院校运用市场化手段,招集三维设计学、材料学、机电一体化等学科专业人才,以优厚的待遇和不可限量的未来,吸引高端人才加入,进一步为制造中心做强做优夯实了智力基础。同时,河钢承钢以钒钛技术研究所牵头,加强与中科院、东北大学以及国家级科研院所的交流合作,立足国家钒钛新材料创新应用,针对性开展科研课题研究,持续提升产品创新能力和服务终端客户水平,加快培育钒钛产业高质量发展新动能。

河钢承钢增材制造这个“梦工厂”,不仅仅成为河钢承钢人实现强企梦的“梦工厂”,还成为了承载着许许多多高端客户梦想的“梦工厂”。凭借着对科研的执着追求和创新的不懈探索,我们坚信这个钒钛新材料的“梦工厂”,未来可期!(田海霞)

来源:河北新闻网
责任编辑:白泽豪
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